钻芯修正方法应用研究

黄圣铨

(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

0 引言

回弹法是目前最广泛使用的结构实体混凝土强度无损检测方法。但回弹法是以混凝土表面硬度来推算混凝土强度，需要借助技术规范要求的测强曲线进行强度换算[1]，其所测得的混凝土强度并不是混凝土的实际强度，仅仅是换算强度，当被检混凝土现状和测强曲线适用条件存在较大差异，回弹法的检测结果会有较大误差。

钻芯法是一种常用的结构实体混凝土检测方法，能够直观、可靠地反映混凝土构件的内部实际情况。对于有些特殊的混凝土是不能通过无损检测法检测出来，或者对其他间接测强方法的检测结果有质疑时，可以运用钻芯法检测。但依据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS 03∶2007规定，直接采用钻芯法测强，则必须在构件上钻取3个芯样[2]，对构件破坏较大。

钻芯修正方法，是在回弹法检测的构件样本中，抽取若干数量的受检构件，在每个构件上选取代表性的回弹法测区钻取1个芯样进行混凝土抗压强度检测，计算测区混凝土强度修正量或修正系数，并对整个样本的回弹法检测结果进行修正。钻芯修正方法提高了回弹法的检测精度，同时减小了对混凝土构件的破坏。

钻芯修正方法，是回弹法和钻芯法的结合，能够提高回弹法检测精度。但是现行行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23-2011[3]对钻芯修正方法的具体细节规定得不够详细。基此，笔者拟结合工程检测实践，总结了在钻芯修正过程中遇到的问题，并提出解决的建议。

1 实际工程检测中遇到的问题

行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23-2011对钻芯修正的芯样数量作了规定，“对同一强度等级混凝土修正时，芯样数量不应少于6个”[1]，但在实际工程检测中，采用回弹法进行抽检时，会遇到抽检构件数量不足6个，或者对检测结果存在疑问的构件不足6个的情况。行业标准显然仅考虑了抽检数量较多情形下的钻芯修正。当对单个构件回弹法检测结果有疑问时，如果直接采用钻芯法进行复检，则必须在构件上钻取3个芯样[2]，对构件破坏较大；如果采用钻芯修正，又会遇到芯样数量不足6个无法修正的问题。

在实际工程检测中, 由于回弹法操作不规范，或者芯样试件在取样、加工和试验的过程中操作不规范，以及构件混凝土自身的复杂性，同一批次构件钻芯修正偏差量往往离散较大，偶尔会出现个别构件的钻芯修正量明显偏离其余构件修正量，而行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23-2011并未对此加以限制。若对修正量的离群值不做分析处理，会导致修正后的检测结果与实际值相差甚远，反而引入更大的误差，失去钻芯修正的意义。

针对上述问题，福建省地方标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》DBJ/T 13-71-2015对钻芯修正方法的条文做了补充和完善[3]。

(1)在单个构件检测的情况下，且需要进行混凝土强度换算值修正的受检构件总数不足6个时，应在每个构件上选取一个代表性的测区钻取芯样进行一对一的修正，即每个构件单独计算修正量，该修正量不得用于其他构件。

(2)在受检构件较多的情况下，计算修正量时，可将每个芯样试件混凝土抗压强度值与其对应的测区混凝土换算值进行一一比较。当对个别数据的偏差存在疑问时，可依据《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[4]的要求对离群值进行检验、舍弃，离群值检验方法有格拉布斯检验法、t检验法、标准差检验法等。

2 有关钻芯修正量计算的工程检测应用实例

2.1 案列1：回弹法按单个构件检测的结构构件进行钻芯修正

某层实验楼在进行“一柱一梁”结构验收抽检时，回弹检测共计抽取12根梁柱构件，发现所抽取的二层柱、三层柱构件的回弹推定値低于设计强度等级C40，分别为37.2MPa、35.8MPa，其测区强度换算值如表1所示；其余构件回弹推定值均符合相应设计要求。在与建设单位沟通后，决定对所检二层柱、三层柱构件采用钻芯法进行修正。钻芯部位选择在回弹强度最小换算值的测区上，在二层柱构件第4测区、三层柱构件第7测区上分别钻取1个芯样进行抗压强度检测。经钻芯检测，芯样试件混凝土强度与对应的测区混凝土强度换算值的偏差值如表2所示。经钻芯修正，二层柱、三层柱回弹推定值分别为41.9MPa、43.0MPa，达到设计强度等级C40；同时，二层柱、三层柱对应修正量不得用于其他构件。

表1 某实验楼二层柱、三层柱回弹法测区强度换算值 MPa

表2 某实验楼钻芯修正计算结果 MPa

2.2 案列2:回弹法按批检测的结构构件进行钻芯修正

某食堂3层框架柱共计58根构件，采用设计强度等级为C35的泵送混凝土，由于送检的标准试块抗压强度值未达到设计强度等级，按批进行回弹法检测，随机抽取18根3层柱，构件编号为构件1～构件18。经回弹法检测，通过本省泵送混凝土测强曲线计算得到的所有检测构件混凝土强度推定值为(22.6～39.3)MPa，按批强度推定值为32.0MPa，批标准差为3.37MPa，如表3所示。其中5个构件强度推定值未达到设计强度等级C35。从表3可以看出，构件4混凝土强度推定值明显偏低，查看回弹检测数据，发现其测区回弹平均值为31.1～37.0，碳化深度平均值达到5.0mmm，测区混凝土强度换算值的标准差为3.24MPa。鉴于构件4数据较异常，以及按批强度推定值低于C35，采用钻芯法对抽样样本回弹数据进行修正。行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23-2011规定，“对同一强度等级混凝土修正时，芯样数量不应少于6个”，同时考虑构件4数据异常，选取7个构件进行钻芯。所选构件除构件4外，其余6个构件的强度推定值涵盖回弹强度推定值高、中、低的范围，其中强度推定值低于C35的构件占50%。在所选构件强度换算值最小的测区上，各钻取1个芯样进行抗压强度检测。芯样取出后，观察并记录表面状况，发现构件4芯样表面浮浆较厚，厚度达到约46mm。经钻芯检测，芯样试件混凝土强度与对应的测区混凝土强度换算值的偏差值如表4所示。

表3 某食堂三层柱回弹法检测结果 MPa

表4 某食堂钻芯修正计算结果 MPa

使用格拉布斯(Grubbs)[4]检验法对偏差值δ进行离群值的判定，具体计算过程如下:

钻芯样本的数据个数为n，将单个芯样混凝土抗压强度值与其对应测区混凝土强度换算值之间的偏差值δi从小到大排列(δ1、δ2、δ3、…、δn-1、δn)，按式(1)、式(2)分别计算样本平均值△和标准偏差S△，利用式(3)、式(4)计算可疑值(最大值或最小值)的格拉布斯统计量Gn、Gn′值：

(1)

(2)

Gn=(δn-Δ)/SΔ

(3)

Gn′=(Δ-δ1)/SΔ

(4)

设定检出水平α为5%，剔除水平α′为1%，按照双侧情形检验，检出水平对应临界值为G0.975，剔除水平对应临界值为G0.995。

若Gn>Gn′，且Gn>G0.975，则判断δn为离群值，否则判断无离群值；

若Gn>Gn′，且Gn>G0.995，则判断δn为统计离群值，可考虑剔除；

若Gn′>Gn，且Gn′>G0.975，则判断δ1为离群值，否则判断无离群值；

若Gn′>Gn，且Gn′>G0.995，则判断δ1为统计离群值，可考虑剔除。

G0.975、G0.995为格拉布斯检验临界值，可根据样本数量n由格拉布斯 (Grubbs)的临界值表[4]查得。样本数据的检验计算结果如表5所示，Gn>Gn′，且Gn>G0.995，构件4的偏差值为统计离群值，可予以剔除。对剩余6个偏差值进行格拉布斯(Grubbs)检验，未发现离群值，重新计算修正量为2.4MPa。而对于构件4，由于混凝土浮浆较厚，表层与内部质量不一致，应以钻芯法检测结果为准，单独计算修正量进行一对一的修正。通过施工现场调查了解，构件4混凝土是该批构件最早浇筑的，其混凝土受洗泵管浆料的影响导致表面浮浆较厚，而在芯样试件加工过程中则将表面浮浆完全切除了。由于构件4表面浮浆过厚，超过保护层厚度，会使构件的截面尺寸减小，也会削弱构件的承载能力，在检测结果中予以注明，并应在有条件的情况下对类似情况的构件进行排查。

经钻芯修正，所有检测构件混凝土强度推定值为(35.1～41.7)MPa，按批推定强度值为36.5MPa。

表5 格拉布斯 (Grubbs)检验法计算结果

3 结语

钻芯修正方法，兼具回弹法和钻芯法的优点，在实际工程结构混凝土强度检测中得到广泛应用。结合工程实践，正确应用钻芯修正方法，才能达到修正回弹法检测结果目的。为了提高钻芯修正方法的检测精度，减小检测误差，应该注意以下几点。

(1)规范回弹法和钻芯法的检测操作，以免测试失误造成检测误差增大。

(2)正确认识钻芯修正方法的概念及其计算方法。对于单个构件，在采用钻芯修正方法进一步检测时，应参考回弹法检测数据，在强度最小换算值或者接近最小换算值的测区附件布置钻芯点，以便更准确地了解其强度状况。对于按批检测的构件，选取钻芯构件时，应参考回弹法检测数据，所选构件的强度推定值应尽量涵盖所有检测数据范围，而回弹推定强度较低的构件宜占较大的比例。

(3)回弹法钻芯修正时，每个芯样试件的混凝土抗压强度值与对应的测区混凝土换算值的偏差值应该以修正量为数学期望成正态分布，当不符合此规律时，则可能存在离群值，会对修正量带来偏差，当发现可疑数据时可进行离群值的检验和舍弃。为了便于查找原因，芯样取出后，应仔细观察芯样表面浮浆状况和其他异常状况，做好记录。如果浮浆厚度过大，应以钻芯法检测结果为准，同时由于浮浆对构件截面造成了削弱，应在检测结果中予以说明，以便于采取相应措施。

参 考 文 献

[1] JGJ/T 23-2011 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，2011.

[2] CECS 03:2007 钻芯法检测混凝土强度技术规程[S].北京:中国计划出版社，2008.

[3] GB/T 4883-2008 数据的统计处理和解释 正态样本离群值的判断和处理[S].北京：中国标准出版社，2008.

[4] DBJ/T 13-71-2015 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].2015.