钻芯法在结构混凝土强度检测中的应用

张今阳 （安徽省水利部淮委水利科学研究院，安徽 蚌埠233000）

1 引言

对已建成结构需要进行维修、加层、拆除等决策时，或受灾害性因素影响时，需要用无损检测方法对结构实体进行检测；对于在建工程，当怀疑或发现预留试块强度不能真实反映结构实体混凝土强度时，也需要直接在结构物上运用无损检测方法推定混凝土实际强度。钻芯法是其中一种很重要的应用很广泛的无损检测方法。该方法执行的标准于2007年重新修订完毕，并于2008年1月1日正式实施。相对于规程，新规程修订的主要技术内容是：（1）将钻芯检测混凝土强度及技术的应用范围扩大到抗压强度不大于80MPa；（2）增加了检测批混凝土强度的检验；（3）增加小直径芯样试件的应用；（4）在钻芯修正中提出了修正量的概念；（5）在抽检结构混凝土强度中引入了一定置信及条件下强度区间的概念。在阐述新钻芯法在结构检测中的运用之前，首先讨论新规程出现的几个问题。

2 几个问题的讨论

（1）批量检测时出现的问题

批量检测时，规程要求芯样应从检测批的结构构件中随机抽取，每个芯样取自一个构件或结构的局部部位。有时会出现这样的情况：抽检的检验批样本的混凝土强度标准差过大而不能作为一批构件来推定，而又因为每根构件上只钻取一个芯样，无法按单个构件来确定构件的混凝土强度及推定值，结构还需去工地现场在每根构件上补钻芯样才能解决问题，给工作带来很多不便和浪费。

（2）小直径芯样的强度换算问题

新规程中没有给出直径70mm芯样抗压强度换算值（设为f1）与标准直径100mm芯样强度换算值（设为f0）间的关系，即认为f1=f0。在《港口工程非破损检测技术规程》（JTJ/T 272）中对于小直径芯样的强度换算，规定f1取1.12 f0，业界普遍认同这种观点，即对于直径70mm和50mm小芯样，其试验强度明显小于直径100mm的标准芯样试验强度和同条件150mm立方体试块强度，并随直径减小而减小。因此在实践中，为避免对结构混凝土强度造成误判，应尽量钻取标准直径芯样。若因钢筋过密或构件承载方面考虑等原因，必须在检测方案中予以说明，并适当增加样本容量。

（3）修正量法修正

修正量方法只对间接方法测得的混凝土强度的平均值进行修正，不修正标准差。这是与常用的修正系数修正法最本质的区别。在用回弹法或超声回弹综合法，对结构混凝土强度进行批量检测时，当批构件的混凝土强度标准差接近临界值时，两种修正方法会出现两种完全不同的结果。例如，利用超声回弹综合法检测某工程2层柱混凝土强度，未修正前该批柱混凝土抗压强度平均值为38.0MPa，均方差为5.45MPa，采用钻芯法修正，得到的修正量Δ=3.0MPa或修正系数K=1.08，若采用修正量修正法，结果为：该2层柱混凝土强度平均值为41.0MPa，强度均方差为5.45MPa，总体推定强度为32.0MPa；若采用修正系数修正法，则结果为该2层混凝土强度平均值为41.0MPa，强度均方差为5.89MPa，标准差大于5.50MPa，该批构件应全部按单个构件进行推定。

3 工程实例

3.1 工程概况和检测方案

某综合楼系5层框架结构，建筑面积约3000m2。1层～3层结构混凝土设计强度等级为C35，4层以上结构混凝土设计强度等级为C30。因工程所用泵送混凝土在运送过程中不慎选择强度等级，需要对其实体强度进行批量检测。4层共有框架柱48根，按《建筑结构检测技术标准》和《钻芯法检测混凝土强度技术规程》的要求，抽取14根柱，每根柱上钻取2个芯样，共28个样品。

3.2 检测结果与数据处理

将钻取芯样两端切平并用硫酸胶泥补平，室内静置48d后进行抗压强度试验，结果如表1。

表1 4层柱芯样抗压强度汇总

根据《规程》规定，钻芯确定检测批混凝土强度推定时，可剔除芯样试件抗压强度样本中的异常值。剔除规则按GB/T48832008的规定执行，考虑到总体标准差未知且离群的个数可能大于1，故采用偏度—峰度检验法进行离群值的判断。

（1）计算峰度统计量bk的值

（2）确定检出水平α＝0.05，查出临界值b′1-2(28)＝4.12。

（3）由于 bk＝5.12＞b′1-2(28)＝4.12，因此判别芯样6#-1强度值21.4为离群值。

（4）对于检出的离群值21.4，确定剔除水平2*＝0.01，查出 b′0.99(28)＝5.24，因此 bk＝5.12＜b′0.99(28)＝5.24，故判未发现该离群值 x(1)＝21.4 是统计离群值（即 x(1)＝21.4为歧离值）。

（5）取出 x(1)＝21.4 之后，对余下的 27 个值进行上述运算，又发现两个39.1也是离群值。

最后利用余下的25个值进行批量计算与评价，n＝25，总体平均强度为 30.2MPa，强度均方差为1.89MPa，置信度为0.85的推定区间为[25.9，27.7]MPa，依据 GB/T50344-2004 可知该 4层柱混凝土强度不满足设计等级C30要求。

4 结语

新的钻芯法规程解决了批量检测结构实体强度的问题，相比其他无损检测方法，使得到的检测结果更接近结构的真实强度，但使用该规程时要注意结合工程实际情况，以免带来误判。