龄期大于 1 000 d 混凝土抗压强度检测案例浅析

张颖异

（甘肃土木工程科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730020）

0 引言

在建筑工程混凝土构件抽样检测中，往往需要对建筑物混凝土构件检验批进行批量评定，从而确定混凝土抗压强度是否满足设计要求。混凝土抗压强度检测方法分为很多种，本文对龄期＞1 000 d 混凝土案例采用钻芯法及钻芯修正法进行对比阐述，对于龄期超过 1 000 d 的混凝土构件的检测采用划分检验批并对检验批进行批量评定，钻芯法取样要求直径 100 mm 芯样检验批抽检数量不应少于 15 个，或直径 70 mm 芯样检验批抽检数量不应少于 20 个。对于钻取混凝土芯样数量较多的建筑而言对其结构力学性能影响较大，如若钻取芯样数量较少又不具备代表性，而钻芯修正法是利用与回弹测区对应芯样的抗压强度对回弹测区换算强度进行修正的方法，芯样钻取数量相对钻芯法较少，且回弹检测可对建筑进行全部构件检测，具有全面、方便快捷、低成本等优点。

1 检测法概述

1.1 回弹法检测混凝土抗压强度

回弹法检测混凝土抗压强度是目前最为常用的一种无损检测方法，是通过回弹仪对混凝土表面的硬度转换成内部混凝土强度的检测。目前正在实施的行业规范有 JGJ/T 23－2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》，其适用范围为普通混凝土抗压强度，不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土强度检测，且仅能对自然养护条件下龄期 14～1 000 d 的混凝土进行强度检测。回弹法检测混凝土抗压强度优点：无损检测，对结构力学性能不产生影响，可以快速推定出混凝土抗压强度。回弹法检测混凝土抗压强度缺点：间接推定方法，影响因素较多，例如回弹时存在检测碳化深度不准确等因素，这些因素都会导致检测结果出现偏差，影响检测准确性。

1.2 钻芯法

钻芯法是采用钻芯机在混凝土构件上钻取芯样，加工后在实验室压力机上进行抗压强度检测的方法，属于直接获取混凝土抗压强度的检测方法，直径为 100 mm 的芯样抗压强度等同于 150 mm 立方体混凝土试块抗压强度。现行行业标准有 JGJ/T 384－2016《钻芯法检测混凝土抗压强度技术规程》，用于确定混凝土抗压强度推定值或者对间接强度检测方法进行修正。芯样应使用直径为 100 mm 的芯样，直径不应小于骨料最大粒径的 3 倍，或者采用直径≥ 70 mm，且直径≥骨料最大粒径 2 倍的小直径芯样。钻芯法属于破损法检测混凝土抗压强度，在混凝土构件上钻芯时数量不宜过多，需要避开集中受力部位。为避免对结构造成力学性能影响，钻芯法宜避免将混凝土构件内部的钢筋截断。芯样高径比要在 0.95～1.05，芯样端部需要进行补平，否则会对检测结果造成较大影响。

1.3 钻芯修正法

钻芯修正法是以钻芯法对间接测强方法进行钻芯修正的方法，用于钻芯修正法的芯样直径为 100 mm 且芯样试件数量不应少于 6 个，芯样试件抗压强度样本的标准差一般大于立方体试件的标准差，小直径芯样试件抗压强度样本的标准差更大［1］。为保证数据的准确性，本文案例中钻取的芯样直径为 100 mm 芯样，修正方法有总体修正量法、对应样本修正量法、对应样本修正系数法等［2］，本文案例采用对应样本修正量的方法对回弹法进行修正。

2 工程案例

2.1 工程案例概况

2.1.1 案例 1

青海省某工程建筑物 A 楼、B 楼均为高层建筑，建筑物结构形式为框架剪力墙结构，A 楼、B 楼为同一施工单位施工，两栋建筑物所使用的混凝土为同一家搅拌站提供的泵送混凝土，混凝土浇筑日期为 2013 年 6 月－ 2014 年 9 月，检测日期为 2020 年 6 月－2020 年 9 月，截止检测时混凝土龄期约为 2 256～2 651 d，A 楼、B 楼混凝土碳化深度在 8.0～18.0 mm。其中 A 楼为地上 24 层，混凝土强度等级 C 45 共 6 层、C 40 共 3 层、C 35 共 3 层、C 30 共 3 层、C 25 共 9 层；B 楼为地上 25 层，混凝土强度等级 C 45 共 7 层、C 40 共 6 层、C 35 共 6 层、C 30 共 7 层。采用钻芯修正法对两栋楼具备检测条件的部分构件进行检测，芯样试件钻取原则为每层随机取样，为减小对结构影响芯样钻取部位为剪力墙及框架梁，具体数量如表 1 所示。

表1 案例 1 抽检构件数量统计 个

2.1.2 案例 2

甘肃省某工程建筑物 1 # 楼、2 # 楼、3 # 楼均为低层建筑，建筑物结构形式为框架结构，1 #、2 #、3 # 楼为同一施工单位施工，使用的混凝土为同一家搅拌站提供的泵送混凝土，混凝土浇筑日期为 2015 年 8 月－2016 年 7 月，检测日期为 2021 年 8 月，截止检测时混凝土龄期约为 1 842～2 188 d，1 # 楼、2 # 楼、3 # 楼混凝土碳化深度在 10.0～22.0 mm。其中 1 # 楼、3 # 楼均为地上 4 层，2 # 楼为地上 3 层，混凝土强度等级均为C 30。采用钻芯修正法对两栋楼具备检测条件的所有构件进行检测，芯样试件钻取原则为每层随机取样，为减小对结构影响芯样钻取部位为框架梁，具体如表 2 所示。

表2 案例 2 抽检构件数量统计 个

案例 1、案例 2 中钻取芯样与对应回弹测区换算值数据共 381 组，以回弹测区换算强度值为横坐标，芯样抗压强度为纵坐标制作布点图（见图 1），根据布点图趋势线所得结果为回弹测区换算值与芯样抗压强度基本成正比，但在同一芯样抗压强度上回弹测区换算值有高有低，这是因为案例中混凝土龄期超过 1 000 d，其内部强度与表面硬度随龄期的增长关联性变差，因此用芯样抗压强度对回弹法检测混凝土抗压强度进行修正是必要的。

图1 回弹测区换算强度与对应芯样抗压强度点分布及趋势图

2.2 案例数据处理过程及结果分析

2.2.1 检测方式及检测设备

以上案例选取混凝土构件表面光滑去除表面杂物且混凝土构件外观质量完好处进行回弹法检测混凝土抗压强度，选取的钻芯区域为对应回弹测区相近位置且避开内部钢筋，芯样钻取后进行切割加工并补平，采用对应样本修正量的方法，用芯样混凝土抗压强度与对应回弹测区换算强度的差值求出修正量，并对回弹法检测混凝土强度进行修正，为保证案例中各数据的准确性，回弹法检测混凝土抗压强度所用仪器为电子数显回弹仪，且均满足回弹次数 2 000 次内回弹率定值保持在78～82 并及时进行保养，钻芯机为喜利得 DD200，所钻取芯样直径均为 99 mm，高度在 100～102 mm，高径比均在 1.01～1.03，所取芯样中均不含钢筋，芯样抗压设备为 WHY-3 000 微机控制全自动压力试验机。

2.2.2 数据处理过程

1）钻芯法批量评定。对同等级混凝土构件钻芯所得芯样抗压强度值进行批量评定，各芯样抗压数值按照 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》规定进行离群值剔除，剔除后的数据进行批量评定并应满足上限值与下限值的差值≥5.0 MPa 或 0.10 倍芯样试件抗压强度平均值的较大值，如不满足该条件时不能进行批量评定，需适当增加样本容量或重新划分检测批。

2）钻芯修正法批量评定。按检验批划分将回弹法检测强度输入软件进行计算，对应回弹测区的芯样抗压强度与该回弹测区换算强度的差值得出修正量，因修正量方法对测区强度进行修正后，只修正混凝土测区强度值，不会改变同一构件或同批构件的标准差［3］，修正量对相应等级的混凝土构件回弹检测混凝土抗压强度进行修正后，得到钻芯修正法批量评定结果。

2.2.3 结果及分析

为研究龄期＞1 000 d 混凝土抗压强度钻芯修正法与钻芯法的区别，检验批划分按照同一栋楼同一混凝土强度等级进行分类，芯样抗压强度离群值按照格拉布斯检验法和狄克逊检验法分别进行剔除，结果按照钻芯法与钻芯修正法批量评定最终结果进行对比，现将数据整理所得结果及分析如表 3 所示。

表3 按混凝土强度等级划分检测批剔除离群值数量结果 个

按强度等级划分检测批，用格拉布斯检验法和狄克逊检验法对样本数≤30 个和＞30 个分别进行上侧情形、下侧情形和双侧情形计算［4］，以下案例 1# 楼中数据处理采用剔除 1 个离群值，3 # 楼采用格拉布斯检验法和狄克逊检验法确定的离群值为同一芯样抗压强度值，表 3 中检出的离群值均不是歧离值，可以看出检出离群值的情形与芯样数量无关，并非芯样数量越多离群值数量越大，仅于检出离群值的检验方法有关，且龄期＞1 000 d 混凝土钻取的芯样剔除离群值完全满足 GB/T 50784－2013《混凝土结构现场检测技术标准》中芯样混凝土抗压强度异常数据判别和处理对异常值不应超过 2 个的要求。

如表 4、表 5 所示，案例中 C30 强度等级检验批的修正结果有高有低，但从 A、B 楼不同等级划分检验批的修正结果看，除 A 楼 C40 强度等级的检验批修正结果 13.2 MPa 外，其余数据遵循修正量随强度等级增大而修正量增加的现象，这也说明混凝土抗压强度随龄期增长内部强度与表面硬度的差异性变大，所以对混凝土强度等级较高的混凝土构件进行混凝土抗压强度检测时尤其要注重钻芯修正法的应用。

表4 按混凝土强度等级 C30 划分检测批的修正量结果 MPa

表5 案例 A、B 楼按混凝土强度等级划分检测批的修正量结果 MPa

案例中按照强度等级划分的检验批，采用钻芯法可进行批量评定的共有 4 组（见表 6），其余 8 组均不符合钻芯法批量评定要求。因龄期较长混凝土构件强度受环境因素影响，混凝土抗压强度差异性变大，在对相同混凝土强度等级芯样的抗压强度对比时发现，靠近建筑物南面一侧的混凝土芯样抗压强度普遍大于靠近北面一侧的芯样抗压强度，原因为南面受到阳光照射环境温度比北侧偏高，从而芯样抗压强度值较高，随着龄期时间的增长，也就造成芯样抗压强度差异性变大，且案例中最大上限值与下限值之差为 10.5 MPa，可见龄期＞1 000 d 混凝土芯样抗压强度标准差变大，芯样抗压强度值较离散，使能够满足批量评定的检验批变少。案例 A 楼强度等级 C 45 钻取芯样所得数据中最大混凝土芯样抗压强度为 70.1 MPa，案例 1 # 楼、2 # 楼、3 # 楼强度等级 C30 钻取芯样所得数据中最大混凝土芯样抗压强度分别为 61.8、57.2、65.4 MPa，与以上芯样抗压强度最大值对应的回弹测区混凝土抗压强度换算值分别为 44.7、42.3、50.6、48.8 MPa，可见回弹法检测混凝土测区换算强度皆小于与其对应测区钻取芯样的混凝土抗压强度，也同时验证了龄期＞1 000 d 的混凝土其芯样抗压强度与表面硬度存在差异，回弹法检测龄期＞1 000 d 混凝土抗压强度其值小于混凝土钻取芯样的抗压强度，采用回弹法检测龄期＞1 000 d 混凝土的检测方法并不适用。

表6 按混凝土强度等级划分检测批钻芯法可进行批量评定结果 MPa

案例中按照强度等级划分的检验批，采用钻芯修正法可进行批量评定的共有 9 组，其余 3 组均不符合回弹检测法批量评定要求。由表 7 可见 A 楼、B 楼按强度等级划分检验批，各检验批钻芯修正法批量评定结果均不符合设计要求，1 # 楼、2 # 楼、3 # 楼按强度等级划分检验批，各检验批钻芯修正法批量评定结果均符合设计要求，这种结果也验证了案例 A 楼、B 楼混凝土搅拌站距施工现场距离较远及混凝土前期养护不到位等不利因素导致部分混凝土强度无法满足设计等级要求。表 6 和表 7 批量评定结果显示采用钻芯法可批量评定组数远少于钻芯修正法可批量评定组数，从而证明了采用钻芯修正法更易于批量评定的优点。

表7 按混凝土强度等级划分检测批钻芯修正法可进行批量评定结果 MPa

从表 8 中可看出，用钻芯法和钻芯修正法进行计算时得到的混凝土强度推定值相近。其中 A 楼 C25 钻芯修正法批量评定结果高于钻芯法批量评定结果，其回弹构件数量较多，因此钻芯修正法的优势在于回弹批量评定构件数足够多时能更全面地体现混凝土抗压强度，有大于钻芯法批量评定的可能性，且如不能进行批量评定时重新划分检验批较钻芯法更容易，且可给出较全面的单个构件混凝土抗压强度值，重新划分检验批时仅增加回弹构件数量，不必增加钻芯芯样数量，而钻芯法如不能进行批量评定时需增加芯样样本容量来实现批量评定，钻芯数量增多对建筑物结构力学性能影响较大。

表8 按混凝土强度等级划分检测批钻芯法与钻芯修正法可批量评定对比数据 MPa

3 结语

本文通过对龄期＞1 000 d 混凝土抗压强度检测数据结果分析发现，芯样抗压强度与回弹测区换算强度依然遵循正比例关系；钻芯法使用格拉布斯检验法和狄克逊检验法剔除数据时，剔除离群值均未超过 2 个，但当采用的方法不同时离群值剔除数量存在差异，由于龄期较长，芯样抗压强度值较离散，芯样抗压强度值不易满足芯样批量评定要求；钻芯修正法可进行批量评定的数量均大于钻芯法可批量评定的数量，修正量随强度等级增大而修正量增加，从修正量的值可以看出混凝土龄期超过 1 000 d 时混凝土表面硬度与内部强度存在较大差异，终上所述采用钻芯修正法优于钻芯法。Q