鉆芯法檢測評定混凝土強度應用研究

趙一明

摘 要：伴隨工程建設行業的迅速發展，人們對工程質量提出了更高的要求。鉆芯法是一種高效、快速、便捷、精度高的檢測方式，將其應用到混凝土強度檢測及評定中，可有效提升檢測結果的準確性。本文在全面了解鉆芯法工作原理的基礎上，闡述鉆芯取樣使用方法及強度推定方法，并結合具體工程案例，對鉆芯法的具有應用要點進行了分析與探討。

關鍵詞：鉆芯法;混凝土強度;工作原理

鉆芯法是一種精確、高效的檢測方法，上世紀60年代前蘇聯科學家最先應用鉆芯法檢定混凝土構件強度，用于判定其質量。鉆芯法與預留立方體試塊推定混凝土強度的方法基本相同。鉆芯法在不影響構件正常安全使用的前提下，利用某一規格鉆芯機在待檢構件上鉆取芯樣，隨后按照國家相關標準處理鉆取的芯樣，達到規范芯樣標準后，在壓力試驗機的作用對待檢測試件進行抗壓強度試驗，進而獲取芯樣極限抗壓強度。相比其他混凝土無損檢測方法，鉆芯法不僅可以保證檢測過程直觀、可靠，全面反映混凝土內部真實情況;還能通過芯樣抗壓強度試驗，提高檢測結果的精確度。

1 鉆芯法的工作原理

鉆芯法的工作原理為采用專用芯樣鉆機，直接在待檢測混凝土構件上鉆取芯樣，隨后切割、加工、補平芯樣，在滿足試驗要求的條件下，對按規范標準要求制作的芯樣成品進行抗壓強度試驗，利用芯樣抗壓強度和標準立方體塊抗壓強度之間存在的關聯性，通過芯樣推定被檢構件的混凝土強度。一般來講，鉆芯法將會損傷混凝土構件，但在構件安全使用功能不受影響的前提下，因此，在混凝土強度檢測應用較為廣泛。由于鉆芯法可直接在待測構件上進行檢測，相比其他檢測方法，其精度更高、更為直觀。尤其是在其他檢測方法所得結果存疑的情況下，采用鉆芯法可提高結果的準確性、可信度。鉆芯法檢測主要用于以下幾種情況，具體如下：1）當混凝土構件養護成型后，經檢測發現，混凝土構件的質量有待提升，但是施工前預留的立方體試塊強度試驗結果仍符合設計要求，或兩者反之，即質量驗收時，混凝土構件質量滿足設計要求，質量好;但是預留立方體試件強度試驗值卻偏低，此時便可采用鉆芯法進行檢測，從而確定待檢混凝土構件的強度。2）當混凝土構件質量已損傷，混凝土構件表面質量和內部質量將發生一定改變，此時混凝土質量檢測不宜選擇回彈法、超聲法，便可通過鉆芯法，來判定混凝土內部的實際狀態。3）當待檢測混凝土構件使用時間較長，混凝土表層已碳化或受其他因素影響，若采用回彈法等檢測，很容易出現較大誤差。此時，便可通過鉆芯法進行測定，從而真實反映出待檢混凝土結構的質量。

2 鉆芯取樣使用方法及強度推定

芯樣鉆取機是鉆芯法最為重要的儀器，機架、鉆進系統、驅動系統、冷卻排渣系統與減速裝置是其主要構成部分。鉆芯取樣前期，需清理干凈鉆取機的各個部件，隨后在待檢構件上選取芯樣鉆取位置，并固定鉆機。隨后將水源接入進水口，開啟電動機，檢測水流冷卻排渣系統能夠正常運作，當上述操作完成后，即可接通電源，開啟開關。通過規定規格的鉆頭向標記的鉆芯位置鉆進，直至成功取出芯樣。

在整個鉆取芯樣過程中，要時刻關注鉆頭是否接觸到異常物，或存有偏差。若在工作中，鉆頭突然卡死，需及時減速，并拔出鉆頭一定長度，隨后再次鉆入，避免鉆頭被損壞。鉆芯法是以不損傷構件安全使用為前提的，在選取鉆芯部位時，可選擇以下部位：1）混凝土構件受力較小部位;2）便于操作及具有代表性部位;3）不得損壞構件內的鋼筋、管線等。

按照現行規范規定，在現場鉆芯取樣后進行標準化處理，并做抗壓強度試驗，從而獲取芯樣的極限抗壓承載力，并由此獲取芯樣的抗壓強度，其計算公式如下：

Fcu，cor=Fc/A

其中，芯樣試件混凝土抗壓強度可由Fcu，cor表示;單位MPa;

芯樣試件抗壓試驗最大壓力值可由Fc表示，單位N;

芯樣試件抗壓截面面積可由A表示，單位mm2。

3 工程概況

某橋梁下部結構橋墩設計采用C30混凝土強度等級，左幅1#橋墩澆筑已完成，因為本工程在冬季施工，氣溫較低。在澆筑混凝土過程中，經測量混凝土入模溫度偏低，同時存在后期養護不到位情況，當前混凝土已達到28天齡期。基于氣溫較低，混凝土受凍可能性較大，內外質量存有很大差異，因此，不宜采用回彈法等檢測。經綜合考慮，為檢測橋墩混凝土強度，決定采用鉆芯法進行檢測。

1）芯樣抽取。按照《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》相關規定，在同一批次強度等級相同的混凝土內，以平均混凝土強度最低的構件為準，標準芯樣試件的最小樣本量可控制在15個以上。單個芯樣試件檢測中，不同構件鉆芯數量應控制在3個以上。若構件較小，可適當降低鉆芯數量，可選擇2個。根據本檢測項目相關要求，每個批次鉆取芯樣3個，現場鉆取芯樣構件數量共24個。

2）芯樣加工處理及試驗結果分析。選用帶水冷卻裝置的薄壁空心鉆進行現場芯樣鉆取，70mm為其直徑，按照國家相關規定，其尺寸可控制在混凝土骨料最大粒徑3倍以上，因此，可滿足相關規定。芯樣試件高度和直徑之比實測值在0.95～1.05，芯樣加工可滿足現行行業標準。

在芯樣加工時，現場鉆取的芯樣需進行準確編號，并標注及記錄芯樣構件名稱、方向及位置。隨后根據規范規定的高度切割芯樣，待芯樣切割好之后，需進行打磨處理，最后經抗壓強度試驗，獲取混凝土強度。

完成上述操作后，需及時修補鉆取結構物芯樣后存在的孔洞，便于后期安全使用。若在受壓區混凝土選擇時出現問題，將會對混凝土構件性能造成嚴重影響，甚至影響其安全性。

為更好地檢驗混凝土抗壓強度，本文以多種檢驗規范標準為依據，獲取混凝土強度推定值。由表1橋梁工程下部結構橋墩混凝土強度推定值可知，各種鉆芯技術規范和混凝土強度評定標準獲取的檢測值，雖有所不同，但計算結果差異并不明顯，基本保持在同一等級。經分析了解到，產生此類差異的主要原因在于不同規程、標準中有著不同的處理與評定檢測數據的方法，但以工程角度來講，屬于可接受范圍，均能達到規定要求。

總之，無論采用哪部規范或標準評定，都需要嚴格遵照該規范和標準的條文要求，檢測時注意方法合理、有效，結果評定時要注重有效芯樣的數量，保證檢測結果精準度。

4 結束語

綜上所述，混凝土是世界上使用量最大的人工土工建筑材料，混凝土強度直接影響工程建設的整體質量。為此，必須重視混凝土強度檢測方法的合理選用。鉆芯法是混凝土強度檢測及評定的主要方法之一，其優勢在于操作便捷、精度高，能夠真實地反映混凝土構件質量情況。因此，在試驗檢測當中，必須了解鉆芯法的工作原理，嚴格按照相關規范和標準條文要求，規范檢測流程，提高檢測結果的準確性，保證混凝土質量。

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