淺談回彈法和鉆芯法在結構混凝土檢測中的應用

陳小力

(健研檢測集團有限公司,福建 廈門 361004)

當前建筑結構向大跨度、超高層方向發展,混凝土構件的配筋越來越密集、鋼筋直徑選用越來越大,而混凝土強度等級也越來越高?；貜椃z測混凝土抗壓強度,因其能夠快速準確得出檢測結果,而同時對混凝土結構自身無破壞性,所以被廣泛應用于工程檢測中,同時被社會各界一致認可。在回彈法檢測結構混凝土抗壓強度的過程中,特別是一些特殊構件(柱頭、節點),當構件的混凝土強度推定值低于其砼設計強度等級時,應在該構件最低強度換算值測區內進行取芯,宜鉆取直徑為75mm的芯樣,依據相關標準對所取的芯樣進行加工、試驗,測區強度換算值與其芯樣抗壓值進行對比分析,對構件強度推定值偏低產生的原因進行了系統的闡述分析。

1 芯樣制取、加工

1.1 芯樣的制取

鉆芯法是普遍認為這是一種較為直觀、可靠、精度高的檢測方法,是公認的驗證非破損方法的依據。結構混凝土芯樣的制取、加工和試驗依據《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》CECS 03∶2007。首先在保障試驗精度的前提下,選擇合適直徑的鉆頭及合理選擇鉆芯位置,可以減少測試誤差,對結構構件鉆取標準直徑的芯樣有時困難重重,或根本無法實施。公稱直徑70～75mm芯樣試件抗壓強度值的平均值與標準試件抗壓強度值的平均值基本相當[1]。允許有條件地使用小直徑芯樣試件[2]。其中有條件的使用小直徑芯樣,可理解為根據現場實際情況：構件測區位置、主筋間距、箍筋間距、工作面狀況等來確定將要鉆取芯樣試件的直徑。這樣既可以保證所鉆取的芯樣符合標準要求,也可以對構件的損傷最低。構件中的鋼筋密集程度是制約制取芯樣的主要因素,芯樣直徑太大就會截取到構件中的鋼筋,影響結構安全,因此需要小直徑芯樣代替標準芯樣。怎樣準確定位鋼筋的位置成為取芯的關鍵環節。鋼筋位置定位不準確很容易在鉆取芯樣的過程中出現卡鉆、鉆取后無法取出芯樣、鋼筋被截斷等。準確定位構件中的鋼筋位置：先根據圖紙了解構件的內部鋼筋布置情況(如主筋根數、直徑多少、箍筋等情況),使用混凝土鋼筋檢測儀測量鋼筋具體的位置?；炷龄摻顧z測儀是采用電磁感原理探測鋼筋位置,其僅可以探測構件的表面鋼筋(當鋼筋埋置深度增加一定的深度,此時儀器無法定位鋼筋的具體位置),在測試前應對儀器進行預熱和調零,調零時探頭應遠離金屬物體[3]。每次儀器調零和調整儀器內所測鋼筋的直徑可減少數據漂移,減少測試誤差。其次現場實際的鋼筋布置情況復雜多變,測試人員只能根據設計圖紙的鋼筋布置情況進行測試、定位,在構件測區范圍內標出鋼筋的具體位置,測量構件的主筋、箍筋間距來選擇合適直徑的鉆頭。使用取芯機進行取芯,在鉆取到一定的深度時需要把芯樣敲斷、取出。芯樣取樣完成后,觀察芯樣是否滿足規范要求,各方代表在芯樣簽字確認。芯樣檢查：外觀有無裂縫或其他較大缺陷、芯樣內有無鋼筋,若有鋼筋,記錄鋼筋直徑和位置,判斷對加工后的影響；

1.2 芯樣加工及試驗

先測量芯樣直徑,再根據測量的直徑在芯樣上標出所鋸切位置,滿足加工后高徑比要求。芯樣在切鋸時應緩慢進行,緩慢轉動芯樣,可防止芯樣缺棱掉角,切鋸速度過快,當鋸片切割至粗骨料時由于震動粗骨料與混凝土界面產生松動、微小裂縫、芯樣缺棱掉角等。在切鋸完成后,芯樣端面宜采用磨平機磨平,當采用補平方式處理時,注意所用材料,不同材料所補平的厚度不同,在補平過程中及時測量補平層的厚度,保障補平厚度滿足標準規范要求,對需要泡水的芯樣,在端面補平處理后,等端面材料完全干燥后再泡水。在芯樣抗壓時,芯樣軸心線與試驗機的應力中心線重合,下端放置半球形支座,在芯樣抗壓時自動調節芯樣水平,使其均勻受壓,芯樣抗壓應符合《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T 50081中對立方體試塊抗壓試驗的規定,以提高芯樣抗壓強度的準確性和可靠性。

構件取芯后,為了不影響構件的工作性能,將鉆取的孔洞需要用比構件混凝土強度高一強度等級的微膨脹細石混凝土修補。某工程柱梁節點部位取芯：芯樣鉆取到一定深度,芯樣已敲斷但無法取出,因為鋼筋一段在芯樣中,一段在構件中,此時繼續在原位鉆取困難重重,目前沒有合適的辦法取出該芯樣,故只能在該芯樣附近區域重新選取位置取樣。

某芯樣,在加工芯樣時,發現芯樣中含有與芯樣縱向一致的鋼筋。鋼筋一部分留在芯樣中,經過端面處理后,芯樣抗壓值明顯低于在相鄰位置芯樣的抗壓值,因為該芯樣在加工切割時,鋼筋與其接觸的混凝土松動所致。因此特別是重要部位,如柱頭、節點等,準確定位鋼筋的具體位置尤為重要。

2 芯樣試件抗壓值與回彈法強度值對比

小直徑芯樣試壓強度的變異性較大[4]。下面是小直徑75mm芯樣試件抗壓值與回彈法檢測測區強度進行對比。表1為芯樣試件抗壓值與回彈法強度值對比結果,其中：

強度等級C25的芯樣抗壓強度值與回彈法檢測測區強度換算值極差為5.5MPa；

強度等級C30的芯樣抗壓強度值與回彈法檢測測區強度換算值極差為12.7MPa；

強度等級C35的芯樣抗壓強度值與回彈法檢測測區強度換算值極差為13.5MPa；

強度等級C40的芯樣抗壓強度值與回彈法檢測測區強度換算值極差為10.8MPa；

強度等級C45的芯樣抗壓強度值與回彈法檢測測區強度換算值極差為14.7MPa；

強度等級C50的芯樣抗壓強度值與回彈法檢測測區強度換算值極差為11.4MPa；

強度等級C60的芯樣抗壓強度值與回彈法檢測測區強度換算值極差為16.1MPa。

表1 芯樣試件抗壓值與回彈法強度值對比結果表

以上數據表明：直徑75mm的芯樣試件抗壓強度值基本上隨試件強度等級的增加而離散性增大；芯樣在抗壓時,當強度等級C25～C40時,芯樣脆性破壞不是很明顯,隨著強度等級的增加,芯樣脆性破壞明顯,當強度等級C60時,尤為明顯,極差增大是脆性破壞的表面現象；根據芯樣檢測結果,芯樣的抗壓強度值基本上大于其砼設計強度等級值,對于回彈檢測混凝土強度推定值偏低：原因1大部分是在混凝土澆筑完成后,較快拆除了模板,加上養護不及時。原因2芯樣端部大約有10mm～20mm厚無粗集料的水泥砂漿層,導致混凝土表面強度偏低。當構件達到等效養護齡期累計溫度達到600℃·d時,其混凝土內部強度基本上都達到設計要求,鑒于此情況,在排除混凝土強度澆筑錯誤外,可根據標準養護試塊抗壓值、同條件養護試塊抗壓值、回彈法檢測混凝土抗壓值和芯樣抗壓值結合,建立專用測強關系曲線,對混凝土回彈推定值進行修正,以減少對構件的損傷。直徑為75mm的芯樣能真實的反映混凝土內部強度值。

3 結論

(1)當回彈法檢測的構件砼抗壓強度推定值低于其砼設計強度等級的標準值時,為驗證構件的實際強度,應在其相應的最低強度換算值測區內進行取芯,怎樣確定構件中鋼筋分布情況、確定鋼筋的具體位置是取芯的先決條件,而芯樣的加工、試驗過程能否依據相關標準進行,是檢測過程的關鍵條件。直徑為75mm的芯樣抗壓值能夠體現混凝土構件的內部實際強度。

(2)在根據標準要求鉆取相應直徑的芯樣,將構件的損傷降到最低。也可根據回彈法、鉆芯法結合標準養護試塊抗壓值和同條件養護試塊抗壓值來建立專用測強關系曲線或修正系數,解決回彈法檢測混凝土抗壓強度的不足。