采用钻芯法检测混凝土强度须注意的几个问题

采用钻芯法检测混凝土强度须注意的几个问题 混凝土强度是决定混凝土结构受力性能的关键因素之一，也是评定结构性能的主要参数，对一些重要的结构或构件，为了确定结构的安全性和耐久性是否满足要求，往往要求掌握结构中各具体部位的混凝土的质量情况，需要对混凝土强度进行检测和鉴定、对其可靠性作出科学评价，然后进行维修和加固，以提高工程结构的安全性，延长其使用寿命钻芯法是利用专用混凝土钻芯机，直接从所需检测的结卡勾或构件上钻取混凝土芯样，按有关规范加工处理后，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、准确而广泛运用于现场混凝土质量检测中，但在实际应用中也遇到了许多问题，如取样部位不当，轻则削弱构件承载力，重则损伤主筋或钻断主筋。为避免取芯对结构安全造成影响，笔者结合自己多年的工程检测鉴定的实践经验，谈谈钢筋混凝土结构检测鉴定中的若干问题，愿与大家共同探讨。1 关于检测部位 实际工程中，同层次、同混凝土强度等级，同浇捣日期的相同类型的结构或构件有很多，在选取芯样部位时，首先应选择受力较小的构件钻取芯样，如果是住宅工程，在检测阳台挑梁的混凝土强度时，可选在阳台挑梁的拖梁上钻取芯样(距外墙为1m左右)；若是底层半框架、二层以上砖混结构的商住楼，需检测底层半框架的混凝土强度，则应选在纵横轴的边轴框架梁上钻取芯样；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芯样。其次作受力分析，按其受力弯矩图，进一步确定其受力较小，据此确定选取钻芯的部位。 如果是框架梁，当梁截面高度h500mm时，钻芯部位可选在中和轴上弯矩M0处或者粱跨中中和轴以下部分，梁截面高度h500mm时，则取在中和轴上弯矩M=0处，而不能在梁跨中中和轴以下部位取。当梁截面高度较小时，跨中混凝土受压受托区高度也较小，容易误取受压区混凝土而影响构件安全使用。理论上弯矩M=0处的混凝土不受力，钻取芯样后，对构件影响甚微，梁跨中中和轴以下部分混凝土只受拉，接钢筋混凝土计算原理，该处抗拉由钢筋承担，混凝土只与钢筋粘结、起保护作用。当然，在实际操作过程中，工程现场不可能提供构件弯矩图，必须根据结构力学知识，迅速判断出构件弯矩M=0处的大致位置，因此，对一般的框架梁，也可取在粱跨13处。 如果是柱，无论是轴向受力往或偏心受力柱，钻芯部位都可选在柱的纵横轴线交点处即柱中，因为柱混凝土是从下到上进行浇捣的，振捣后，柱的下半部石子偏多而上半部则偏少，一般说来下半部的混凝土强度要高于上半部，此处对受力偏心柱来说，弯矩M=0处也大致在柱中位置，因此，钻芯部位选在柱中，既最能代表该柱混凝土实际质量，又可减少柱的损伤。 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b250mm),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。2 关于芯样尺寸 钻芯法检测混凝土强度技术规程(CECS03：1988)第3.0.4条规定“钻取的芯样直径一般不宜小于骨料最大粒径的3倍，作任何情况下不得小于骨料最大粒径的2倍”。通常我们所采用的芯样直径100 mm或150 mm，但在实际工程检测中，还需灵活运用。一定要根据粗骨料粒径和结构配筋率选取芯样尺寸，如果盲目选取大直径的芯样，即使采用钢筋定位仪，伤到主筋、钻断主筋的现象也会时有发生，特别是高层建筑，结构配筋率比较高，混凝土中钢筋的间距多在100mm150mm之间。加上钢筋直径以及位置偏差带来的影响，钻取芯样时很难避开主筋，不仅损伤钻头，也给修复带来困难。为了避免钻芯给结构带来影响，往往需采用非常规的75 mm内径钻头钻取芯样来作抗压试验。虽然我国目前对小芯样检测混凝土强度还有较多的争议，如离散性高；钻芯、切割时损伤程度相对较大；混凝土内部的缺陷影响程度较高等，但如果结合当地的粗骨料使用情况，增加小芯样的取芯数量、采用合适的高径比等，用75 mm内径钻取芯样的方法检测混凝土还是能做到较高的测试精度。笔者曾在不同工地做过75 mm直径和100 mm直径芯样的比对试验，选择2个强度等级，在不同的结构部位。钻取不同高径比的芯样在同一天进行抗压试验，结果如表1。 从表1可看出，采用75 mm直径的芯样的离散性较大，但不同高径比所造成的误差显然不同，采用高径比为1.5的芯样的相对标准误差与100 mm直径芯样基本相近，经换算修正后，其混凝土强度的可靠度仍较高，这表明在特殊的情况下，采用75 mm直径钻取芯样的方法来检测混凝土同样可行。因此，在采用钻芯法检测混凝土强度时，对芯样尺寸，一定要根据构件的实际情况，灵活机动，不能盲目按规程生搬硬套，以致作出错误的判断。3 其他易被忽视的几个问题 a)注意钻芯机位置的固定。在实际检测过程中，钻筒高速的运转使混凝土产生的强烈磨擦抖动，使得取芯机往往较难固定，所取的芯样往往容易出现芯样裂缝、缺边、少角、倾斜及喇叭口变形、端面与轴线的不垂直度超过2度等缺陷，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，甚至出现误判。为此，在固定钻芯机时，一定要根据施工现场周围的具体环境、所钻取的混凝土强度的范围(不宜在强度低于10 MPa的混凝土上钻芯，否则钻芯机较难固定)，在钻芯机主轴的旋转轴线与被钻取芯样的混凝土表面相垂直的情况下，才能进行钻取芯样工作。 b)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；绝对避免在混凝土施工缝处即二次混凝土浇捣结合处钻取芯样，因为此处混凝土不具有代表性；钻芯时钻筒壁离钢筋的距离应大于钢筋直径，以免影响钢筋和混凝土的粘结力或切断钢筋。 c)芯样在试验前一定要对其几何尺寸作下列测量，测量内容包括：平均直径、芯样高度、垂直度、平整度等，这点在实际检测过程中极容易被忽视。4 结束语 采用钻芯法检测混凝土强度，一定要充分注意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。只有做好了这些基础工作，才能真正发挥钻芯法的检测作用。