水利工程混凝土強度檢測之鉆芯法實操

王春梅 （安徽水利開發有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 項目基本情況

派河口泵站樞紐施工準備導流導航工程，該工程結構特點：結構閘室為鋼筋混凝土分離式底板結構，共計5孔，4孔邊孔凈寬9.5m，中孔凈寬14m，兼作船閘施工期的臨時通航孔，水閘底板高程2.3m。本標段附屬結構物主要內容：河道土石方開挖、膨脹土與崩解巖邊坡防護、堤防填筑、新建管護道路、新建河西、楊大郢、張公塘3座跌水涵、新建蜀山閘上錨地及棄渣場水土保持等。

2 水工混凝土質量預防保證措施

①嚴格執行經檢測部門驗證后的配合比；

②優選工程所需材料，尤其是粗細骨料的顆料級配、密度、含泥量、壓碎值、有機物含量、含水率等；工地試驗室在工程現場取樣，如有偏差，及時進行配合比優化；

③其他工程需要檢測的項目。

3 工地建立試驗室作用

受建設方委托，對工程原材料來樣、中間產品及成品及其他建筑實體工程檢測事宜進行檢測，工地試驗室不能試驗的材料，將委托具有甲級資質的試驗機構檢驗。根據施工組織計劃和進度計劃，制定詳細的項目檢測內容和頻率。

施工過程中，作為項目試驗室，嚴格按照檢測計劃，執行相關規范進行操作檢測，做到過程控制，依據工程的機構設置和資源情況，設定水工混凝土檢測任務。

①原材料檢測：進場環節由材料部門收集相關的合格證、質量驗證報告等資料，填寫送檢單位給試驗室。

②過程檢測:項目施工中，對運送至現場的混凝土拌和物，現場取樣，制作標養試塊和同條件試塊，按規程進行養護和相關指標檢測；需要見證取樣的，在建設方或監理方見證下，進行取樣檢測。

4 取芯法試驗的背景及試驗步驟

因該標段工程已完工，為了對實體質量驗證，本文介紹的是在工程實體檢測中常用的鉆芯取樣法，測定混凝土芯樣試件的抗壓強度與劈裂抗拉強度。通常由業主方提出申請→檢測員收集相關項目技術資料和設計配合比→現場鉆取芯樣并編號記錄→芯樣加工養護→芯樣試壓→記錄檢測數據→出檢測報告。

4.1 鉆芯法取樣檢測應用場景

①受外界環境、溫濕度的影響，造成混凝土拌和物配比偏差，可能影響混凝土質量；

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圖1 取芯機

圖2 芯樣補平器

圖3 磨平機

圖4 壓力試驗機

②材料變化、施工方法調整或養護環境改變需進行取樣驗證混凝土強度；

③工程受浸泡、凍脹、撞擊、堿骨料反應或者其他損害；

④已投入使用的構筑物實體混凝土強度驗證。

4.2 鉆芯試驗前準備工作

①檢測執行標準：《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》（CECS03-2007）；

②本試驗所需主要設備：取芯機、芯樣補平器、切割機、磨平機、壓力試驗機等；

③所需技術資料：工程項目資料、設計圖紙、設計采用的混凝土強度等級、結構或構件種類、外型尺寸、成型日期、原材料和混凝土試塊抗壓強度試驗報告等。

4.3 取樣大小及樣本

①為了不影響工程正常使用和破壞結構整體性，鉆芯取樣通常會參照圖紙和工作經驗，選取對構件影響較小的部位，盡量避開主筋、預埋件、管線和重要受力構件。

②鉆取芯樣的數量及要求：按操作規程要求，做回彈法檢測混凝土強度修正的芯樣數量應不少于3個，單個構件檢測時，每個構件的鉆芯數量不應少于3個；鉆芯時用于水對鉆頭冷卻和排除混凝土料屑，出水口的溫度控制在30℃以內，鉆取的芯樣直徑一般不宜小于骨料最大粒徑的3倍，不得小于2倍；取芯后留下的孔洞，采用樹脂類或微膨脹水泥類的細骨料混凝土且強度應提高一個等級，進行修補，確保不影響其正常工作；芯樣抗壓試件的高度和直徑比之實測值0.95～1.05；芯樣應滿足平整度和垂直度，不能滿足時，應對芯樣進行加工補平，補平層應與芯樣結合牢固；用游標卡尺測量和記錄平均直徑精確至0.1mm，用鋼板尺測量芯樣高度，用游標量角器測量垂直磁，精確至0.1°。

4.4 芯樣的抗壓強度試驗

①檢查測量圓柱體芯樣的外觀質量和尺寸，將試樣兩端在磨平機上磨平或者用稠水泥漿、砂漿抹平養護，試件不得出現縮頸、鼓肚、裂縫等缺陷；

②試件在試驗前需在 20±2℃，95%濕度的情況下養護一周；

③圓柱體芯樣混凝土強度換算值（fcu.cor)=FC/A

式中fcu——圓柱體芯樣混凝土換算值應精確至0.1MPa；

FC——圓柱體芯樣抗壓強度的破壞荷載（N)；

A——圓柱體芯樣抗壓截面面積（mm2）

④一般以3個試件測值的平均值作為測定結果，如果做高徑比≧2軸心抗壓強，可換算成高徑比為1.0的試件強度，換算系數參照相關規定。

4.4.1 坡頂路面、上游護坡等部位取芯強度試驗

①坡頂路面混凝土設計強度等級C25，鉆取芯樣直徑99.5mm，高徑比1.00；實測芯樣抗壓強度值26.5。

②上游護坡混凝土設計強度級C25，鉆取芯樣直徑99.0mm，高徑比0.99；實測芯樣抗壓強度值27.1。

③（其余取樣部位簡略）

試驗結論：平均值（MPa）27.3；標準差（MPa）1.03；推定區間上限值（MPa）28.5；推定區間下限值（MPa）25.1；檢測結果該批芯樣強度推定值為27.5MPa；經校驗、審核，判定設計強度C25的坡頂路面、上游護坡等部位強度滿足設計強度要求。

4.4.2 上下游翼墻、岸墻等部位取芯強度試驗

①上游翼墻混凝土設計強度等級C30，鉆取芯樣直徑100.0mm，高徑比1.00，實測芯樣抗壓強度值30.2。

②下游翼墻混凝土設計強度等級C30，鉆取芯樣直徑99.7mm，高徑比0.99，實測芯樣抗壓強度值31.4。

③岸墻混凝土設計強度等級C30，鉆取芯樣直徑99.5mm，高徑比1.00，實測芯樣抗壓強度值31.7。

試驗結論：平均值（MPa）32.1；標準差（MPa）1.04；推定區間上限值（MPa）33.7；推定區間下限值（MPa）32.2；檢測結果該批芯樣強度推定值為33.5MPa，經校驗、審核，判定設計強度C30的上下游翼墻、岸墻等部位強度滿足設計要求；

注：檢測結果必須經過嚴格核驗和審核程序，避免檢測數據的人為誤差；一般涉及結構和主要受力的部位，盡量不選用這種方法，以免破壞結構整體性和降低承載力，取芯時混凝土中的鋼筋直徑和根數，也有嚴格的要求；強度如不滿足設計要求或結構要求，再根據具體情況采取相應的改進、加固措施，本文不再做論述。

5 結語

水利工程功在千秋、利在當代，做好過程和實體質量檢測，建設者承擔著巨大的責任和使命。隨著技術的日新月異，一些新材料新工藝的使用，對工程人員和檢測的要求越來越高，必須與時俱進的學習和探索。