鉆芯法檢測芯樣端面處理的最佳方法試驗研究

楊大順 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230003）

1 引言

鉆芯法檢測混凝土強度，是評定混凝土強度的最重要方法，目前廣泛應用于質量評定、驗收以及加固指導等工作，但我國現有的鉆芯檢測技術規程關于芯樣端面的加工不夠完善和詳細，而芯樣端面的平整度與抗壓強度關聯尤其重要。若芯樣端面平整度差，則混凝土芯樣施壓時會產生應力集中現象，大大降低混凝土的強度檢測值。現有規范中僅僅提到磨平和補平，但并未對磨平及補平的具體步驟進行詳細說明。因此，筆者認為芯樣加工過程中操作者的操作方法、水平很大程度上會對芯樣產生負面影響，鋸、切、磨的過程中，芯樣受到振動、夾持不牢固、偏斜、收尾部位“折斷”等影響，都會使芯樣強度檢測值離散性增大，而高強混凝土芯樣的表面平整度對芯樣強度的檢測值的影響比低強度等級混凝土要大得多，當前我國普遍采用的磨平機為砂輪旋轉的磨平方式，其磨平的效果其實不理想，而性能能夠達到理想的磨平機仍待加強研發。本文芯樣采用高強混凝土，均未采用補平方式處理，僅采用普通雙面磨平機和平面磨床的數據以做對比（平面磨床詳見本文第2節）。

2 芯樣鉆取、加工

圖1 目前國內普遍使用的雙面磨平機

圖2 雙面磨平機的磨具

本文先后在各建筑場地抽檢不同廠家的不同型號預應力混凝土管樁鉆芯，每根樁上鉆取12個芯樣，芯樣直徑為75mm，在實驗室采用雙刀片切割機切割至高度為78mm～80mm的芯樣，從12個芯樣中抽取6個在普通雙面磨平機上磨平至高度為75mm的芯樣，另外6個送至機械加工處的平面磨床上，用三抓卡盤夾住分別磨平芯樣的兩端，直至芯樣高度達到75mm，為了消除磨具損耗產生的影響，最后一刀磨完后砂輪要重新從芯樣端面走過一刀，磨平結束后用刀口尺檢測平面度，實測加工后平面度遠遠高于《鉆芯檢測離心高強混凝土抗壓試驗方法》（GB/T 19496-2004）第6.8款要求的0.06mm，基本可以達到0mm。

圖3 管樁現場鉆芯

圖4 每根樁身鉆取12個芯樣

圖5 機械加工所使用的平面磨床

圖6 三抓卡盤

3 試驗結果與分析

圖7 用刀口尺檢測芯樣平面度

在各建筑場地抽檢不同廠家的不同型號預應力混凝土管樁，每根樁上鉆取12個芯樣，按照順序依次編號為 1#～12#，1#和 12#芯樣鉆取位置離樁端均在1.5m以外，加工芯樣時，取 1、3、5 等單號進行平面磨床加工，2、4、6 等雙號進行普通雙面磨平機加工。

圖8 管樁鉆芯位置及編號

因累計數據眾多，數據龐雜，現抽取有代表性的4根管樁數據進行比對分析，4根樁分別編號為A、B、C、D。

?

由抗壓強度統計表可以清晰看出，甲組數據的抗壓強度能夠滿足產品合格的要求，強度的平均值均在80MPa以上，最大值甚至可以達到91.2MPa，試驗數據離散程度低；乙組數據的平均值為69.9MPa～74.5MPa之間，距離產品目標強度C80較大，最小值甚至只到63.8MPa，試驗數據離散程度大。甲組數據的芯樣抗壓強度平均值為84.3MPa，乙組的平均值為71.7MPa，其相差達到12.6MPa，與設計強度相比，相差達15.8%，如果采用乙組數據，則該產品是不能滿足強度C80的要求，為工程建設帶來諸多不便，易使相關方蒙受不該有的損失。

圖9 芯樣破壞后的錐形殘體

經平面磨床加工后的芯樣，在抗壓試驗過程中的破壞模式多為均勻的“巖爆”式，破壞后的芯樣周邊崩落較多碎塊，芯樣殘體多呈完美的錐形；經普通雙面磨平機加工后的芯樣，在抗壓試驗過程中的破壞模式則顯得多樣化，有局部鼓脹、豎向裂紋、四周掉塊等多種形式，而完美的錐形殘體則較少出現。

4 結論及建議

①芯樣的端面加工精度直接影響芯樣抗壓強度檢測值，端面的平面度越小，芯樣抗壓試驗的檢測值越大，越能接近混凝土的真實值。

②采用平面磨床對芯樣端面進行精細加工，是目前筆者發現的端面處理最佳方法，所獲得的抗壓強度檢測值最大，試驗結果離散值最小。

③平面磨床加工是機械加工領域的設備，較普通雙面磨平機要昂貴很多，加工過程也要復雜，加工耗時也多，但目前來看最能得到混凝土強度的真實值。

④建筑領域內尚缺乏針對混凝土芯樣端面精細加工的專用設備，希望有關同僚早日研發出省時省力且價格合理的專用磨平機，以期能便捷的達到平面磨床的加工效果。