关于钻芯法检测混凝土强度应用方法的探讨

宋立力 曹 猛

（1重庆建筑工程职业学院 重庆 400039；2重庆市建设工程质量监督总站检测中心 重庆 400015）

建筑工程结构检测有回弹法、拔出法、钻芯法、超声法、超声回弹综合法等，针对所检对象的重要程度或者现场情况选择检测方法。比如对结构的混凝土强度产生怀疑时，大家可能首先想到选用回弹法，因为回弹法属于无损检测技术，具备实用性、快速性及便携性，且不会损伤混凝土结构的使用性能和形态。但是由于回弹法只能根据混凝土表面的回弹值来确定强度，对内部质量无法进行考证，所以在检测对象为重要的结构构件时宜选用钻芯法。钻芯法是利用混凝土钻芯机，直接从所需检测的结构或构件上钻取混凝土芯样，按有关标准加工处理后，进行抗压试验，根据芯样的抗压强度推定结构混凝土立方体抗压强度的一种局部破损的检测方法，因直观、可靠、准确度高而广泛运用于混凝土结构现场质量检测中。钻芯法检测混凝土强度这个项目，整个检测流程应是取样——加工——抗压——计算，相对于大多数检测项目，钻芯法对操作人员的专业素质要求较为严格，从现场取样到芯样加工，最后抗压，整个过程要靠操作人员高精度的来完成每一个步骤，任何一个环节出现偏差都有可能导致最终结果值的偏离。并且钻芯法检测混凝土强度可以说是构件强度检测的“最后一道防线”，如果有偏离的最终结果值不满足设计需要，就会给工程建设带来及大的损失。本文主要是结合个人的检测经验及对标准的理解，对钻芯法检测混凝土强度提出一些个人看法。

1 取芯部位及钻芯筒直径的选择

1）一般情况下委托单位要求对部分或者单个构件进行钻芯法检测都是针对较为重要的结构构件，如委托方无特别指定位置要求，那么在选择取芯位置时就一定要谨慎。如果检测构件为框架梁，则尽量选择在中和轴上弯矩M=0处钻取。但对单个构件进行检测时，3个有效芯样宜均分在梁跨左、中、右3处，左右两处取样应处于在梁跨1/3处，因此受力较小。如检测构件为柱，取芯部位宜选择柱身上、中、下3处，同样上下两处取样也应处于柱身1/3处，因为柱在浇捣时混凝土是从下到上进行的，振捣后，下半部粗骨料比上半部偏少，一般说来柱下半部的混凝土强度要高于上半部。同时，利用钢筋扫描仪准确定位出受力钢筋的具体位置，避免伤及受力钢筋也可以保证芯样的有效性。钻取芯样时，应严格按照标准要求架设钻芯设备。因多数混凝土钻芯设备均为人工手动控制进钻，在进钻速度上就只能根据个人经验来控制，虽现行标准上没对进钻速度作进一步明确，但实际经验告诉我们，一旦失去速度控制，致使钻筒与芯样发生轴心偏离，极易造成所取芯样形态的不规则。如钢筋定位仪定位后仍无法避免拉结钢筋被钻时，更是要控制好进钻速度，否则容易导致卡钻甚至电机损坏等后果。

2）根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03：2007 (以下简称CECS03) 3.1条的要求，其标准芯样的公称直径宜为100mm，如因设计安全考虑选用小直径芯样钻取时，所选钻筒直径不得小于骨料最大粒径的2倍[1]。极少同行往往在选择钻筒直径时忽略此要求，只把对结构安全影响性作为应用小直径钻筒的依据，最后由于所用芯样直径与骨料最大粒径发生冲突导致已钻取并已加工及抗压的芯样成为无效芯样，所测数据也无效，将造成一定的经济损失。

故应严格按照标准选择钻筒直径，确保所取芯样的有效性和完整性。

那么应该如何在检测前正确的选择钻筒直径呢，如因构件结构安全原因不能选用100mm标准直径，那么首先就必须得确定所测构件中骨料的最大粒径 ，个人建议采用局部破损的方法取得所测构件试样中已离散后的骨料，使用游标卡尺对粗骨料一一进行排查，从而依据标准判断能否使用70mm钻筒进行取样。进行批量检测时，对同类型同工艺同时间的构件需分别对两个及其两个以上的构件进行局部破损取样。

2 芯样的加工及抗压检测

1）CECS03标准对芯样的加工技术要求作了明确的解释，但由于加工机械以及人为操作因素极易导致芯样在加工过程中成为无效芯样。在芯样加工前应对加工设备仔细检查，确保功能性完整。由于对芯样的高径比作出了要求，个人建议在使用自动切割机切割100mm标准芯样时将双刀的间距适当的调整为105mm至110mm(针对可以调整间距的机型)，并根据骨料类型合理选择双刀推进速度(70mm芯样可采用同样的比例进行调整)。因为在过程当中刀片高速与切割面产生作用力，如此时芯样表面有粗骨料粘聚性不强就极易导致骨料发生离散，造成芯样的高径比不满足要求。芯样加工还有最重要的一个工序就是使用双端面磨平机将芯样两端按要求打磨平整，此工序要求操作人员的熟练精准度较高，需要注意的就是在打磨时双磨平轮转速和进刀速度，建议在打磨前使用游标卡尺将需打磨的尺寸用记号笔进行标注，确保试件高度满足要求。芯样在试验前不能忽视对其几何尺寸如：平均直径、芯样高度、垂直度、平整度尺寸测量，每一个尺寸测量值都会对最终结果值产生影响。

2）试件抗压试验

对芯样进行抗压强度试验估计是钻芯法检测混凝土强度这一项目所有步骤中最为简单的一步，的确，只要按照标准的程序进行试件的养护，参照混凝土立方体试件的试验方法就可以完成。但很多同行可能会忽略《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002中对试验过程中的加荷速度的控制(混凝土强度＜C30时，加荷速度应为0.3～0.5MPa；混凝土强度等级≥C30且＜C30时加荷速度应为0.5～0.8MPa，)[2]，根据多次试验发现，加荷速度对芯样抗压试验结果数值影响较大，所以在进行抗压试验时应严格依据标准要求进行加荷速度控制。

3 批量检测混凝土抗压强度

3.1 合理划分检测批

检测批的确定尤为重要，一个检测批应该选择相同的混凝土强度等级、生产工艺、原材料、配合比及养护条件的结构构件，这样才能确保检测结果值的代表性。

3.2 芯样数量的确定

根据现场要求或者设计需要必须开展钻芯批量检测时，应根据检测批的容量来确定，如确定使用标准芯样检测时，最少的试件样本则不能少于15个[1]，否则无法应用推定区间系数。

3.3 检测批混凝土强度值确定

首先根据公式计算出上限值与下限值(上限值系数和下限值系数按附录查询)，最后以上限值作为该检测批混凝土强度的推定值。这里需要特别注意的是“上限值与下限值之间的差值不宜大于5.0MPa和0.1倍平均值两者的较大值”[1]，如果最终结果计算值不满足上述要求，则需要运用《数据的统计处理和解释 正态样本离群值的判断和处理》GB/T 4883-2008中已知标准差情形离群值的判断规则来处理，通常会使用奈尔(Nair)检验法将样本数值带入公式进行分析[3]，值得注意的是CECS03中3.2.3条说明“当确有试验依据时，可对芯样试件抗压强度样本的标准差进行符合实际情况的修正或调整”，那么如果通过奈尔(Nair)检验法仍无法有效剔除离群值就必须在已破坏的芯样上找出合理的依据(比如芯样内部气孔较多或者由于受压面未完全接触导致破坏形态不规则等情形)，再对标准差进行合理的调整或修改。针对以上情形，我们不难发现如在有条件的情况下尽量在取芯时将样本数量扩大及确保有效芯样完整性，将有效的满足最终强度推定值的确定。

4 结论

对于工程质量检测项目来说，任何一个检测项目都尤为重要，因为它关系着国家和人民的财产及生命的安全，若在工程质量检测中由于人为或者未知的机械故障等因素导致检测结果值的偏离，那么后果将会非常严重。作为结构强度检测的“最后一道防线”，钻芯法检测混凝土强度这一项目的重要性毋庸置疑。综上所述，采用钻芯法检测混凝土强度，一定要十分注意所选择混凝土结构或构件的检测部位，并根据粗骨料粒径和结构配筋率，选取适当的芯样尺寸，加工芯样规避任何的人为因素，正确应用试验方法和计算方法，合理处理异常离群值，加强对容易出现偏差的试验环节进行监控。这样才能确保混凝土强度推定值的公正性和准确性。

[1]《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03：2007

[2]《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002

[3]《数据的统计处理和解释 正态样本离群值的判断和处理》GB/T 4883-2008