建筑混凝土抗压强度钻芯法的检测应用.pdf

建筑工程与装修中国厨卫建筑混凝土抗压强度钻芯法的检测应用宋磊（太原市第一建筑工程集团有限公司，太原0 3 0 0 0 0）摘要：文章在分析钻芯法适用性的基础上，结合建筑工程实例，研究了钻芯法在混凝土抗压强度检测中的应用方法，确定了钻芯取样的位置，选择了规格合适的钻头以及控制钻芯数量，钻芯取样后进行检测、计算与分析，通过实测结果反映了被测混凝土的抗压强度，并阐述了芯样加工、钻孔修补等细节的施工方法，以期给相关工作人员提供参考，提高钻芯法在混凝土抗压强度检测中的应用水平。关键词：钻芯法；混凝土抗压强度；龄期；应用中图分类号：TU741Application of Drilling Core Method for Testing the Compressive Strength ofBuilding ConcreteSONG Lei(Taiyuan First Construction Engineering Group Co.,Ltd.,Taiyuan 030000,China)Abstract:Based on the understanding of the applicability of the core drilling method,combined with the construction en-gineering example,this paper studies the application method of the core drilling method in the detection of concrete com-pressive strength,determines the location of the core drilling sampling,selects the appropriate drill bit and controls thenumber of cores,and carries out the detection,calculation and analysis after the core drilling sampling.The measured re-sults reflect the compressive strength of the tested concrete,and describes the core sample processing,drilling repair andother details of the construction method,in order to provide reference for the relevant staff and improve the applicationlevel of the core drilling method in the detection of concrete compressive strength.Key words:core drilling method;concrete compressive strength;age;application1引言混凝土抗压强度检测方法较多，需要根据检测条件和检测要求进行合理选择,其中钻芯法属于典型的方法，钻取芯样并进行试验检测后，通过测定数据准确反映被测混凝土的强度,该方法具有操作简单、直观、准确等优势,取得了广泛应用。钻芯法应用效果与取样方式、检测方法等因素有关,是一项专业性突出的工作,为提高应用钻芯法检测混凝土的抗压强度,有必要对钻芯法进行研究。2钻芯法概述钻芯法因具有操作简单、结果准确等优势而成为了混凝土强度检测中的常用方法,且GB502042015混凝土结构工程施工质量验收规范等相关规范的逐步完善，给钻芯法的推广应用提供了更加良好的条件。现阶段，钻芯法在建筑、公路、水利等行业的混凝土强度检测中均取得广泛的作者简介：宋磊（1 9 9 5 一），本科,助理工程师。研究方向为工程管理。应用。相比其他混凝土强度检测方法，钻芯法在实际应用中具有更突出的灵活性,芯样检测信息全面,能够准确地反映被测混凝土的强度以及结构完整性,为工程质量管控提供了重要依据。3钻芯法的适用性在混凝土强度检测中，对非破损检测方法测定的结果产生怀疑或回弹法缺乏适用性时，可采用钻芯法。具体而言，若存在如下情况，均可采用钻芯法进行强度检测：需要检测经多年使用的构筑物混凝土强度时；混凝土遭化学侵蚀、冻伤或其它损害时；对非破损测强数据的准确性持怀疑态度或对试块的抗压强度测试结果持怀疑态度时。4具体应用4.1工程概况某建筑公寓楼的混凝土强度等级为：基础C25,圈梁及构造柱均为 C15,现浇板及梁均为 C20。1 2 层内外墙以及36层的走廊内墙、楼梯间、外墙均采用3 7 0 mm厚的烧结粘土砖,其余内墙均为2 4 0 mm厚的烧结粘土砖。检查发2024年1 3 期1 7中国厨卫建筑工程与装修现,建筑3 层阶梯教室大梁存在裂缝，进一步检查得知4 层、5层也有少量的缝隙，主要集中在梁、柱两部分。为探明实际情况,采用钻芯取样的方法检测4 层、5 层的4 根柱。4.2钅钻芯取样的位置4.2.1梁梁的钻芯取样位置梁的两端1/3 1/4 跨度范围内的剪力较大，梁中间部位截面的上部受压、下部受拉，故在距梁两端1/3 1/4 跨度、梁身中下部钻芯取样。梁跨中混凝土受压受拉区高度较小且梁截面的高度较小时,若在跨中受压区钻取芯样,则可能会影响梁结构的稳定性。理论上，弯矩最小部位不受力,在此处钻取混凝土芯样后,基本不会对结构的稳定性产生不良影响，梁跨中和轴以下混凝土只受拉力，此部位的钢筋发挥出抗拉作用，混凝土仅起到保护作用，与钢筋粘结至一体。若梁截面高度h500mm,取样部位以梁跨中和轴以下部分或中和轴上弯矩最小值对应位置为宜;h500mm时,可在中和轴上弯矩最小值处钻芯取样。对于阳台挑梁,取样部位以挑梁在室内锚固部分距外墙约1 m的托梁处为宜。简支梁与圈梁相连部位,在圈梁处钻芯取样，用于检测简支梁混凝土的强度。楼层达到2层以上的砖混结构以及底层框架结构,在纵横轴的边轴框架梁上钻芯取样，检测混凝土强度。4.2.2柱的钻芯取样位置在柱的纵横轴线交点的位置钻芯取样，即对应的是柱中的位置,之所以选取此部位，主要是基于如下考虑。柱的混凝土施工按照由下至上的顺序进行，材料具有重力作用，经过振捣后,较重的石子下沉，柱内石子具有下部多、上部少的分布规律，下部混凝土的强度高于上部，弯矩最小值主要集中在柱中的位置,因此可将此处作为钻芯取样的首选部位。在柱中取样后,芯样检测结果既能够反映柱结构混凝土的强度，又可避免柱因钻芯取样而严重受损。柱在非框架方向的钢筋较少，在主框架方向的钢筋数量多,密集分布；柱身由楼面向上1 1.5 m为箍筋加密区，此部位的钢筋数量较多；柱身中间部位的受力较小，两端较大。因此,应沿非主框架方向确定柱的取样位置,结合钢筋分布关系和受力条件来看，优先考虑的是距楼面1.5 m以上结构受力较小的部位。对于预应力混凝土结构，取样位置根据施工方法（有先张法、后张法两种）而定。以采用后张法的受弯构件为例，张拉前,取样位置可在构件中和轴弯矩最小处,芯样深度不超过 1 2 0 mm。对于条形基础或独立基础，上部为构造配筋，仅底部有一层钢筋,取样位置可在上部,垂直钻芯取样即可。对于箱型基础和片筏基础，从侧面钻芯取样，由于上表面钢筋数量多、密度大，因此禁止从上表面取样。4.3钻头的直径为进行抗压强度试验而钻芯取样时，钻头直径取粗骨料粒径的3 倍,部分结构的钢筋密集分布或取样空间有限时,将钻头直径减小至粗骨料粒径的2 倍。在建筑工程中，基础、梁、板、柱等结构所用粗骨料的粒径通常为5 4 0 mm，1中国厨卫因此采用内径为1 0 0 mm或1 5 0 mm的钻头即可。若钻芯取样的目的在于检测混凝土结构的腐蚀深度或内部缺陷深度，则无需根据粗骨料的粒径控制钻头的直径。4.4钻芯数量若检测单个构件混凝土强度,取芯数量则不得少于3 个；若检测成批构件混凝土强度,取芯数量以2 0 3 0 个为宜。在该基础上,还需根据取芯直径做灵活的调整，例如取芯直径小于标准尺1 0 0 mm时,应增加取芯数量。若为了修正回弹法的强度检测结果而应用钻芯法,取芯数量不少于6 个。4.5耳取样要求在楼板混凝土结构中钻取芯样时,除了控制取样位置和芯样数量外，还需切除芯样浇捣面约板厚2 0%的混凝土，原因在于此部分混凝土缺乏代表性，携带此部分进行检测后,反而会影响测强数据的准确性。钻芯取样具有破坏性，要求钻筒壁与钢筋的距离超过钢筋的直径,以免在钻芯取样过程中出现钢筋被切断或钢筋与混凝土粘结力下降的问题。弯矩为零的混凝土基本不受力，因此尽可能在此处钻芯取样,减小对混凝土结构的不良影响。若在钻芯取样时无法获得混凝土结构的弯矩图，则要根据已掌握的结构特点用力学知识进行分析，尽可能准确地判断弯矩为零的部位。4.67芯样钻取及加工方法联合应用ZZHI-200D型和75mm人造金刚石薄壁钻头，在指定位置钻芯取样。根据取样位置和现场环境确定钻芯机的布置位置，要求钻芯机平稳运行。钻芯不可在强度低于1 0 MPa的混凝土上进行,否则难以有效固定钻芯机，不利于钻芯取样的顺利进行。钻芯机布置到位后，调整姿态，使主轴的旋转轴线垂直于混凝土表面。钻取芯样后，以锯切或磨平的方法处理芯样表面，检测芯样的几何尺寸，例如芯样高度、垂直度、平整度、平均直径，记录检测数据。混凝土芯样的加工方式必须符合规范,确保芯样结构完整，尺寸合适。例如，芯样的高度与直径之比应满足如下要求：Hd=1.000.05式中:H为芯样的高度,d为芯样的平均直径,H值和d值均精确至0.1 mm。芯样的加工可采用锯切机,先将芯样固定，再垂直于芯样的轴线进行锯切,在此过程中用水冷却锯片和芯样。条件允许时,尽可能避免芯样中含有钢筋，若有钢筋，需满足如下要求：芯样试件的直径为7 5 mm时,钢筋最大直径不超过1 0 mm，总钢筋量不超过1 根；芯样试件的直径为1 0 0mm、1 5 0 m m 时，钢筋最大直径不超过1 0 mm，总钢筋量不超过2 根；钢筋被混凝土包裹，不露出端面，且与芯样端面基本平行。4.7钻孔的修补受钻芯取样的影响，混凝土结构受损，承载力下降，可能影响建筑结构的稳定性,因此需要及时修补，保证混凝土结构恢复完整且有良好的力学性能。修补前凿毛，清理孔(1)建筑工程与装修中国厨卫内的粉尘及杂物，以便于新旧混凝土的稳定结合。修补材按如下方法计算抗压强度：料可采用细石聚合物混凝土,其中的胶结料以合成树脂为For.=a(4F)(md)宜,或采用微膨胀水泥细石混凝土，将材料严密填充至钻芯式中：i为芯样试件混凝土强度换算值,单位为MPa;F取样产生的孔洞中，而后进行养护，使修补材料固结成型，为芯样试件实测最大压力，单位为N；d 为芯样试件的平均与原混凝土结构组合为完整的整体。此外，也可以根据孔直径,单位为mm;为混凝土换算强度的修正系数。洞的尺寸预制圆柱体试件，将其置于孔中,再用环氧树脂灌若芯样试件的长径比为1.0,将其换算为1 5 0 cm的立注缝隙。若由于钻芯取样而切断结构中的钢筋，需要先补方体试件的抗压强度，此时换算系数A需根据芯样的尺寸焊同规格的钢筋,再修补孔洞。合理选择，具体见表1。4.8#芯样试件抗压强度试验及计算4.8.1抗压强度试验根据芯样试件的状态（干燥、潮湿）进行针对性的抗压试验。对于同一芯样，干燥时试验测定的强度比潮湿时高7%左右。结合相关规程，为保证芯样试件强度检测结果的可靠性，需要根据芯样试件所在结构的使用环境选择合适的试验条件，例如结构所处环境潮湿时，以潮湿状态进行试验，否则以干燥状态进行试验。对于潮湿状态下的抗压强度试验，准备温度为2 0 5 的清水,将芯样试件置入其中浸泡4 0 4 8 h；对于干燥状态下的抗压强度试验，需要在室内自然干燥3 d。此外,试验前需在标准养护室内进行为期一周的养护。4.8.2打抗压强度计算以圆柱体芯样试件为例,假定直径和高度均为1 0 0 mm，检测部位标高3 8.9 8 0 m框架柱标高2 6.9 8 0 m框架柱标高3 8.9 8 0 m板根据表2 中的数据进行分析：对于1 0.4 8 m以上的框架柱,芯样试件的抗压强度最小值为2 8.1 MPa,平均值为36.65MPa;现浇板芯样试件的抗压强度最小值为2 5.0 MPa，平均值为3 2.7 7 MPa;对比分析抗压强度试验检测数据与设计值可知，框架柱、现浇板的混凝土实测强度均满足2 5 0#的要求。5结语抗压强度是反映建筑混凝土结构施工质量的重要指标,可采用钻芯法检测混凝土的抗压强度。该方法操作简单,检测结果准确可靠,具有可行性。钻芯法检测结果的准确性与操作方法有关，检测人员必须严格依据规范进行钻(2)表1 芯样和1 5 0 cm立方体试件的抗压强度换算系数芯样尺寸/mm$100 x100换算系数A1对于单个构件，可取换算值中的最小值作为代表值。4.9#抗压强度检测按照如下流程，完成芯样试件的抗压强度试验检测：钻芯取样切割芯样补平芯样端面静置半天养护1 d（在标准养护箱内进行）静置一段时间一抗压试验（芯样在自然条件下饱和面干后进行）。对于芯样端面的修补材料,需要采用PSN早强型水泥基材料,强度等级为5 2.5。经过抗压强度检测后，确定各检测部位的抗压强度，汇总数据得到试验结果（见表2）。表2 基于钻芯法的混凝土抗压强度检测结果芯样尺寸/mm受压面积/mm7675.54.4667675.54.4667675.54.4667775.54.4667775.54.4667675.54.4667775.54.4667675.54.46676x75.54.466芯取样、试验检测以及数据的对比分析，保证抗压强度检测结果的准确性,判断混凝土实际抗压强度是否达到设计值，从而评价混凝土施工质量，为工程验收或加固等工作提供重要的依据。1李雪雪,孙彬,毛诗洋,等.钻芯法检测薄壁预制构件混凝土抗压强度的试验研究 J.建筑结构,2 0 2 3(2 4)：7 4-7 9.2游大月.回弹-钻芯法在混凝土抗压强度现场检测中的应用J.江西建材,2 0 2 2(1 1):8 3-8 4.3朵润民,陈仁进,梅莉莉.钻芯法检测中混凝土抗压强度推定关键问题研究 J.广东土木与建筑,2 0 2 2,2 9(7)：5 6-5 9.150 x1501.03抗压强度/MPa破坏荷载/kN检测结果设计值182.940.7123.128.1142.032.0176.938.9181.341.2171.139.0142.332.2178.941.1107.925.0参考文献200 x2001.8250#250#2024年1 3 期1 9