钻芯法检测中混凝土抗压强度推定关键问题研究

钻芯法检测中混凝土抗压强度推定关键问题研究

张烁,侯乐

广东省梅州市质量计量监督检测所，广东梅州，514100

摘要：混凝土强度是混凝土质量控制的必要参数，通常采用同条件养护试块和标准养护试块的压力试验来确定。当试块无效或对混凝土质量质疑时，成型后的混凝土构件抗压强度检测就非常重要，实体混凝土抗压强度的检测还是一些地区质量验收的必要程序。其中，钻芯法作为一种直接检测法，被广泛应用。它不仅可以直观地反映混凝土强度，也可作为其它无损检测的修正，在工程检测上无可替代。

关键词：钻芯法检测；混凝土；抗压强度；关键问题

引言

回弹法检测混凝土强度是基于构件表面硬度，并采用碳化深度进行修正间接推定混凝土强度的一种方法，回弹法具有对结构无损伤、简单、高效的优点，被广泛应用于工程实际，当混凝土内外质量差异较大时，此时表面浮浆过多，回弹较低，表面质量代表不了内部质量，其测强结果误差较大。钻芯法是直接从结构实体上钻取试验芯样来测其抗压强度，具有直接、准确、可靠的优点，但钻芯法对结构实体具有一定损伤，影响结构外观质量，对工程具有一定破坏性，因此，工程实例中一般情况下不应对结构钻取过多的芯样。钻芯修正回弹法是采用回弹法检测混凝土强度，根据现场混凝土回弹的均匀性实际情况，在部分对应区域采取钻芯法钻取一定混凝土芯样，最终通过混凝土芯样样本抗压强度值对应修正回弹法混凝土推定值的一种方法。

1混凝土结构实体强度现场检测的意义

随着我国建筑行业的不断发展，相关技术规范日趋完善。而我国建筑行业对混凝土实体结构做的系列检测，主要依据《混凝土结构工程施工验收规范》。这一规范的出台，为建筑工程的结构安全提供了更好的保障，有益于工程质量的整体提升。在施工过程中，强化混凝土的质量检测工作，有助于推动混凝土结构愈加合理化，减少工程中可能出现的各类问题，从而保证建筑工程质量。

２钻芯法技术应用

钻芯法在应用过程中难以判定灌注桩是否存在裂缝，孔内摄像技术则能够定性分析孔内质量，且该技术具备高可靠性、高分辨率的特点。孔内摄像技术能够应用于复杂地质构造中，尤其对于软弱夹层、破碎带、断层、裂隙、地下水的识别具有重要作用，该技术也可应用于混凝土工程质量缺陷、灌浆固结处理效果的检测。孔内摄像技术主要利用钻进竖向孔布置摄像装置及相关定位辅助设备，并且对钻进孔壁进行不断地拍摄，收集现场数据信息，后期则需要对图像资料开展逐帧分析，对灌注桩的桩身裂缝位置、尺寸、形状、破坏程度等进行有效识别，为桩身质量评价提供重要的支撑。项目采取型号为ＪＬ－ＩＤＯＩ（Ｂ）的全孔数字成像仪，设备的摄像镜头对钻进孔壁进行连续录像，通过数据处理系统能够实现孔壁图像的自动采集、拼接控制。设备采集的图像清晰程度高、后续处理效果好，输出主要以立体柱状图、平面展开图为主，其中立体图可以进行连续不同次数的旋转，对于岩芯描述结果也可以通过岩芯柱状图表示。灌注桩裂缝的倾角、倾向、宽度等参数则可以直接进行提取计算，方位角的精度能够控制在０．１°，宽度精度则能够控制在０．１ｍｍ。

3钻芯法检测中混凝土抗压强度推定关键问题

（1）混凝土中添加的多种外加剂，对硬化前、中、后的全过程都有不同的影响。掺入的外加剂使得混凝土强度的增长规律有所变化，其结构的内外刚度和内部结构强度的相关性也与以往存在较大差异。（2）从目前的水泥细度标准和水泥成分标准来看，理论上可以产出比以往更多的水化热量，因此，目前的混凝土建筑出现裂缝的可能性很大。（3）随着现有技术的发展，目前在混凝土中添加了许多细颗粒的矿物质，这些成分可以和Ca(OH)2进行反应，然后将其转变成水溶性的硅酸钙和水化铝酸钙。因此，这种混凝土在硬化后，其Ca(OH)2的含量与过去相比明显降低，使用常规的酸碱指示剂测定混凝土表面碳酸钙的含量，对混凝土强度进行考察，是无法准确反映实际情况的。

4钻芯法案例研究

钻芯法具有科学、直观、可靠、易于判别的特点，可以检测灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩端持力层岩土性状，一般适用于混凝土灌注桩、地下连续墙桩、有粘结强度的复合地基增强体、水泥土墙、岩石地基。在应用于既有建筑的桩基础检测时，首要考虑的问题是在上部结构的存在下，是否具备开展检测的工作面，以下通过单桩单柱钻芯和多桩承台两个案例进行探讨。

5钻芯法检测中混凝土抗压强度

5.1钻芯芯样分析

钻芯芯样经过检测分析具备如下特点：１＃桩１孔的总钻进深度为２６ｍ，承台部分芯样完整性较高，没有结构异常情况，且表面较为光滑。在深度９．５ｍ处的断口吻合度较高；１＃桩２孔的总钻进深度为７．２ｍ，钻进中出现触碰钢筋而钻出桩外的情况，芯样无结构异常，表面光滑、断口吻合；２＃桩１孔的总钻进深度为１４．５ｍ，在深度６～７．２ｍ位置处芯样存在较为明显的侧面质量缺陷，为麻面、蜂窝、沟槽，其他深度的芯样完整性高，无结构异常；２＃桩２孔的总钻进深度为１５．２ｍ，芯样完整性较高，结构无异常，芯样表面光滑，断口吻合。依据检测结果，芯样断口整体新鲜，但是经采取钻芯法难以有效分析桩身横向贯通裂缝及桩身完整度，此时需要结合孔内摄像技术进行必要的信息完善。

5.2强度推定值的概念和推出条件分析

强度推定值是估计值，属于随机变量，只能通过给定的置信水平确定其置信区间，本文采用0.85的置信水平进行讨论。混凝土强度值符合正态分布，此时混凝土推定值符合非中心t分布函数。非中心t分布函数下的置信区间推定上限值H和下限值L，其代表的数学含义是：该批混凝土至少有95%的混凝土强度高于推定上限值H的事件的置信度（可靠度，下同）为0.05，该批混凝土至少有95%的混凝土强度高于推定下限值L的事件的置信度为0.90。规范将推定上限值作为混凝土强度推定值，根据《正态分布完全样本可靠度置信下限：GB/T4885—2009》查表可得，当采用推定上限值作为混凝土强度推定值时，只能保证该批构件至少有74%~90%的混凝土强度高于推定值H的事件的置信度为0.90。理论上，推定上限值H大于强度标准值，推定下限值L才接近强度标准值。也对取推定上限值提出质疑，建议置信度取0.50确定混凝土推定值。实际操作过程中，由于钻芯法检测的不确定因素较多，计算标准差s往往偏大，导致推定上限值可能更接近于强度标准值，推定下限值反而偏小。采用推定上下限差不大于5MPa和0.10倍的推定上下限值平均值两者的较大值来控制标准差的偏离。这样推定值的误差也控制在一个强度等级内，对于结构安全来说属于可控范围。

5.3钻芯法检测要点

钻芯法技术应用之前需要依据设计要求进行钻芯孔位的测放，并且以此为基准开展灌注桩钻进。开孔位置及数量的确定需要满足以下要求：桩径小于１．２ｍ时，需要布置１孔位；桩径在１．２～１．６ｍ之间，则需要布置２孔位。钻进孔深需要符合设计要求，当多孔位存在时，则需要确保至少１孔钻进深度符合受检要求；缺少设计详细说明时，持力层的钻进深度需要满足大于３倍桩径大小且大于５ｍ的要求。孔位钻进过程中需要注意以下施工要点。钻进开孔需要采取合金钻头，桩底沉渣及松散混凝土需要通过合金钻头捞取。提放钻具则要避免地上拖拉情况；芯样卸取，则需要采取自由钳进行扩孔器、钻头拧卸。

结束语

混凝土强度直接影响着工程质量，也是对施工质量、建筑质量进行检验的切入点之一。为此，应根据实际情况选择适宜的检测方法，以更好地保障建筑的质量。

参考文献

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