现场钻芯检测混凝土强度浅析
关键词：钻芯检测,混凝土强度,浅析
养护等环节控制不好形成的气泡、蜂窝、孔洞、振捣不实均会影响混凝土强度，另外分析钻芯检测过程对结构安全和混凝土强度评定的影响也不容忽视。
1钻芯法的工作原理以及特征
2现场钻芯检测混凝土强度的影响因素
2.1检测人员的影响
钻芯检测是技术性较强的工作，检测人员的资格、理论知识掌握程度、操作的熟练程度、经验及钻芯机、锯切机等主要设备的技术性能直接影响到芯样的质量，影响到芯样试件抗压强度样本的标准差。
2.2钻取部位的影响
钻取部位不当，轻则消弱构件承载力，重则损伤主筋或钻断主筋，对结构安全造成影响。钻取过程中，既要能代表实际质量，又要减少对结构的损伤。
2.3钻芯机安装、芯样钻取的影响
在钻芯过程中，如果钻芯机固定不好，钻芯机容易发生晃动和位移，既影响设备的使用寿命，且容易发生卡钻、断芯现象；固定螺栓脱落，会对人身安全形成威胁。如果电源接反主轴与连接头变成退扣旋转，容易把钻头甩掉造成事故。
在钻取芯样时钻筒的运转使混凝土产生的强烈磨擦抖动，会对芯样内部组织产生扰动，采用较高的进钻速度会加大芯样的损伤，造成混凝土检测强度与实际强度偏差较大，影响对结构作出真实评价。
2.4芯样的加工及表观质量的影响
我国地域辽阔，混凝土品种较多，各检测单位芯样芯样试件加工水平不同，混凝土芯样加工后的平整度、垂直度、端面处理情况等均会对芯样强度构成影响。
目前一些检测机构采用的芯样切割机仍然是人工操作单面锯切机，每次切一个，而且只能切完一面再切另一面，费时费力，且芯样高度不好控制。如固定不牢极易造成芯样切割面倾斜、错层等。端面不平，会降低强度，向上凸起比向下凹引起的应力集中更大，影响更大，即使一点的凸起错层也会引起压力试验机指针的强烈晃动，测出的强度会或高或低。端面与轴线之间垂直度偏差过大，降低强度；芯样强度随高径比的增加而减少。所以切出的芯样不符合要求只能重新去钻，否则就会对芯样强度造成影响。
2.5干湿程度对强度的影响
芯样试件的含水量对强度有一定影响，芯样试件在钻取、切割过程中造成表面含水量增加，含水量愈多则强度愈低。一般来说，强度等级高的混凝土强度降低较少，强度等级低的混凝土强度降低较多，因此正确合理选择养护条件至关重要。
2.6芯样抗压试验的影响
压力试验机量程的选择、数据的读取、加荷速度过快或过慢都会影响芯样强度，同时如芯样端面存有油污、水迹也会造成芯样端面失去套箍作用，使芯样强度偏小。
3现场钻芯检测混凝土强度过程控制及对策
3.1加强检测人员的管理。
从事检测的人员应取得相应项目的管理手册并经授权，应严格遵守操作规程，遵守有关安全和劳动保护的规定，并应遵守钻芯现场安全生产的有关规定。
我站结合实际制定了现场检测管理制度、安全生产责任制度以规范检测人员的行为，并保障检测人员的人身安全，采取了抽检分离的做法，芯样抗压采用检测软件自动采录数据，检测数据可追溯、可控；通过聘请专家授课、内部培训等方式进行专业培训，组织检测人员进行内部或与其他检测单位之间开展比对试验，从中发现操作过程中的误区和不规范现象，提高检测人员的操作水平，把各种人为因素差别造成的数据偏离降低至最小。
3.2设备先进并符合要求
主要设备应有产品合格证，压力机、游标卡尺、钢板尺等经检定合格并在检定周期内，钻头经校准符合尺寸要求。钻芯机应有冷却水系统宜采用人造金刚石薄壁钻头，钻头胎体不得有肉眼可见的裂缝、缺边、少角、倾斜及喇叭口变形；钻芯机、切割机、磨平机应具有冷却水系统，补平装置除应保证芯样的端面平整外，尚应保证芯样端面与芯样轴线垂直；钢筋探测仪最大探测深度不应小于60mm,探测位置偏差不宜大于±5mm；压力试验机应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB50081-2002中对压力试验机的要求。
应定期对仪器设备进行维护和保养、通电、去尘、去湿、加油及功能性检查。
3.3芯样钻取部位的选取
进入施工现场，首先仔细审读设计图纸，确定合理钻芯位置。首先应满足芯样对钻取部位的要求，《钻芯法检测混凝土强度技术规程》中规定，钻芯取样宜在结构或构件的下列部位钻取：结构或构件受力较小的部位；混凝土强度具有代表性的部位；便于钻芯机安放和操作的部位；避开主筋、预埋件和管线的位置，并尽量避开其他钢筋。
实践经验：（1）基础或桩基承台，一般宜选择上表面或侧面，当为侧面时应将侧面土方挖开，具有一定的操作空间。
（2）混凝土墙，一般宜选择钢筋较少的中间1/3处，柱宜选在柱中，且避开柱中主筋及尽量避开箍筋，当不能满足直径100mm圆柱体芯样时，可采用小直径。
（3）对于一般的框架梁，宜选在梁跨距的1/3处；阳台挑梁可选在挑梁的拖梁上钻取；当简支梁与圈粱相连时，需检测简支粱的混凝土强度，则应选在圈梁上钻取；带形基础梁的强度检测，可在大放脚的基杯上钻取。
（4）混凝土灌注桩抽查局部质量时，钻心位置一般为上部或侧面，但应凿除表面疏松混凝土后进行，侧面钻芯因需挖出操作坑，其挖深位置应经设计、监理方商定后进行。
（5）如果是预应力混凝土构件，按预加应力的方法不同分先张和后张二类，后张法的受弯构件(构件宽b≤250mm),在没有张拉前可在构件中和轴弯矩M=0处钻取芯样，钻芯深度不宜过长，尽量控制在120mm，绝对不能在两端的锚固区钻取。至于其他类型的预应力混凝土构件，应按《规范》要求，不宜钻取。
3.4钻芯过程控制
3.4.1钻芯机固定方法应安全可靠，便于操作。钻芯机固定有顶杆支撑、配重固定、膨胀螺栓、真空吸附等方法，我们一般采用膨胀螺栓固定钻芯机，用冲击钻钻孔，孔径与孔深应与膨胀螺栓配套，将膨胀螺栓插入孔内并将其收紧，钻芯机就位并安放平稳，将其固定在膨胀螺栓上，应保证膨胀螺栓伸入检测部位一定长度(一般为6O一70mm)，且底座支撑螺钉与检测部位贴紧，不致因钻芯机工作振动造成螺钉脱落，造成事故，同时保证底座与检测部位贴紧，使钻头检测时，垂直于作用面，以免对芯样引起过大的侧向扰动。
3.4.2钻芯过程中注意观察机具的工作状态是否正常，冷却水保持水流量3-5L/min，进钻速度且慢而稳，开始采用慢钻，当钻头刃部入槽稳定后适当加速，进钻到预定深度后，反向转动钻头提升到接近混凝土表面，然后停水断电。
3.4.3芯样钻取后应对芯样进行观察，芯样试件内不宜含有钢筋当不能满足此项要求时，标准芯样每个试件内最多只允许有2根直径小于10mm的钢筋；公称直径小于100mm的试每个试件内最多只允许有1根直径小于10mm的钢筋；芯样内的钢筋应与芯样试件的轴线基本垂直。发现含有钢筋的且不符合上述规定的、有裂缝或其他较大缺陷的直接舍弃，重新钻取。钻取芯样后的构件应及时对孔洞进行修补，以保证结构的工作性能。
3.5芯样的管理
为避免在运输和贮存中损坏应采取保护措施，定做木质样品箱，里面放置隔离材料。从钻孔中小心取出芯样，稍微晾干后，对芯样的编号、部位进行标记，避免混淆，对结构构件混凝土强度的评定造成影响。
3.6芯样的加工及尺寸测量
3.6.1为了改善因设备切割带来的影响，我站经考察论证购置了先进的自动岩石切割机，该切割机结构设计新颖，全密封，防水、防尘、防噪音，采用金刚石圆盘锯，操作方便，可自动进退，自动停止，可同时双面切割4个芯样且两刀间距可调。对于楼板一类的构件，钻取芯样后应切去浇捣面约板厚20％的不具代表性的混凝土；对钻取的桩芯宜以下部端面切平为尺寸的起端切取芯样；对梁、柱、墙芯样应划除浮浆部分，保证芯试件高度的情况下，切取石子密集部分为芯样。
3.6.2锯切后的芯样应进行端面补平、磨平。抗压强度低于40Mpa的芯样试件，可采用水泥砂浆、水泥净浆或聚合物水泥砂浆补平，补平层厚度不宜大于5mm，也可采用硫磺胶泥补平，补平层厚度不宜大于1.5mm。端面不平时，不宜采用垫平材料：纸板、铝板等横向变形大，减低强度。
3.6.3磨平、补平后，同时要求芯样在试验前一定要对其几何尺寸作测量，附记录表
钻芯法检测混凝土抗压强度记录
共页第页BZJC/YS03.01-2010
工程名称 检测地点 委托编号 检测依据 强度等级 环境条件 钻芯日期 现场取样人 试验编号 构件
名称
部位 检测
日期 芯样加工及养护情况 芯样状态描述 芯样直径(mm) 不垂直度
(0) 不平
整度（mm） 高度(mm) 构件简图及
钻芯位置 1 2 平均 设备名称 混凝土钻孔机 自动岩石切割机 芯样磨平仪 芯样补平仪 液压万能试验机 设备编号 设备状态 校核： 主检
芯样尺寸偏差及外观质量超过下列数值时，为无效芯样试件：芯样试件的实际高径比小于要求高经比的0.95或大于1.05；沿芯样试件高度任一直径与平均直径相差大于2mm；芯样端面的不平整度在100mm长度内大于0.1mm时；芯样端面与轴线的不垂直度大于1°；芯样有裂缝或有其他较大缺陷。
3.7芯样抗压及结果评定
芯样试件应在自然干燥状态下进行试验；当结构工作条件比较潮湿，需要确定潮湿状态下混凝土的强度时，芯样试件宜在20±5℃的清水中浸泡40—48h，从水中取出后立即进行抗压试验。
芯样抗压前，应清理端面的油污、水迹，不然会降低实际抗压强度值。选取的压力试验机符合《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB50081-2002中的规定，正确合理的选择量程，试件放在下压板的中心，开动试验机，当上压板与试件或钢垫板接近时，调整球座，使芯样均匀接触后再连续均匀的加荷。
日常需注意对球座的上油保养，防止固结；保证压力机在检定有效期内，定期进行人机比对，校对设备表盘显示数值与系统数据采集数据的一致性。
芯样试件的混凝土强度值应根据混凝土原材料和施工工艺通过试验确定，也可按下式计算：
fcu,cor=FC/A式中fcu,cor——芯样试件的混凝土抗压强值（MPa）FC——芯样试件抗压试验测得的最大压力（N）；A——芯样试件抗压截面面积（mm）；
为确保检测工作的科学公正性，我站采用数据自动采集、计算系统，并有两人同时进行抗压试验，杜绝了人为读数、计算造成的误差，使检测数据更加准确，可靠。
对于单个构件，按有效芯样试件混凝土强度值中的最小值确定其推定值；对于检测批的混凝土强度引入了推定区间系数，规定了宜以检测批混凝土强度推定区间的上限值为推定值；对间接测强方法进行钻芯修正时，宜采用修正量的方法，修正量的值为芯样试件的混凝土抗压强度平均值与所用间接测强方法对芯样测区的换算强度的算术平均值之差。
结语
影响混凝土结构强度的因素很多，因此各部门在加强施工过程控制的同时，检测机构也要加强对检测过程的控制，以减少各个环节对混凝土结构强度评定的影响，保证检测数据的科学公正,发挥钻芯法检测在监督检验结构工程和混凝土质量中应有的作用，为工程质量监督评价工作提供可靠保障。
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