非破损检测方法以不影响结构或构件的承载能力为前提,在结构上或构件上直接进行局部破坏性试验,或直接钻取芯样进行破坏性试验,然后根据试验值与结构混凝土标准强度的相关关系,换算成标准强度换算值,并根据此推算出结构混凝土强度标准值的推定值或特征强度。钻芯法是一种简便、直观,检测精度较高的局部破损的检测方法,它作为一种出色的微破损检测方法,在生产施工中被广泛应用。

　　1钻芯法

　　钻芯法是利用专用钻机,直接从结构或构件上钻取芯样,进行抗压试验,根据芯样的抗压强度推定结构或构件混凝土强度的一种局部微破损现场检测方法。由于钻芯法的测定值就是圆柱状芯样的抗压强度,即参考强度或现场强度。它与立方体试件抗压强度之间,除了进行必要的形状修正外,无需进行某种物理量与强度之间的换算。因此,普遍认为这是一种较为直观、可靠、精度高的检测手段,己为较多的国家所采用。

　　用钻芯法进行现场检测具有直观、准确的特点,因而广泛应用于工业和民用建筑、水工大坝、桥梁、公路、机场跑道等混凝土结构或构筑物的质量检测。它主要用于老建筑物鉴定,检测遭受冻害、火灾、化学腐蚀等超声-回弹综合法或回弹法无法检测的结构混凝土强度,和对非破损检测结果进行校核修正。并且,钻取的芯样除可进行抗压强度试验外,也可进行抗劈强度、抗冻性、抗渗性、吸水性及容重的测定,还可检查混凝土的内部缺陷,如裂缝深度、接缝、分层、离析、孔洞和疏松大小及混凝土中粗骨料的级配情况。

　　2钻芯法原理

　　钻芯法试验是利用钻机在结构上钻取所设计的试验芯样,将芯样锯切、磨平、晾干后,在压力机上进行抗压试验,获得芯样的极限抗压强度。因为经大量试验证明,直径、高度均为100mm的大芯样试件抗压强度与边长150mm立方体试块强度基本上是一致的,所以以直径100mm,高度与直径的比 (简称高径比,记作H/D)为1的圆柱体作为标准试件,其强度可认为是构件混凝土的实际强度;直径75mm,高径比为1的小芯样作为非标准试件,其强度认为是试件的检测强度。因此,寻求高径比均为l的大、小芯样之间的强度换算关系,即可推定结构混凝土强度。

　　为了详细介绍钻芯法的工作过程,本文设计实验探究钻芯法的造作方法。

　　3试验方法

　　采用省内常用砂、石、水泥等材料,制作钻芯用混凝土试件,同时留取150mm立方体混凝土试块,混凝土强度等级C10、C20、 C30、C40、C50、C60、C70、C80,钻芯试件与立方体混凝土试块都采用自然养护方法,钻取直径75mm、100mm芯样,分析不同直径芯样的与150mm立方体混凝土试块之间的换算公式。

　　1)试件制作:每一强度等级制作1100×650×180mm混凝土试件一个,同时制作同条件150mm立方体混凝土试块六组。2)芯样钻取:将混凝土试件划分为六个区,每一龄期、每一直径在每个区分别取一个芯样。3)芯样加工:用切割机、磨平机将芯样切割磨平至要求尺寸。4)芯样尺寸测量:①平均直径:用游标卡尺测量芯样中部,在相互垂直的两个位置上,取其二次测量的算术平均值,精确至0.5mm;②芯样高度:用游标卡尺进行测量,精确至1mm;③垂直度:用游标量角器测量两个端面与母线的夹角,精确至0.1°;④平整度:用钢板尺或角尺紧靠在芯样端面上,一面转动钢板尺,一面用塞尺测量与芯样端面之间的缝隙。

　　3.1芯样尺寸要求

　　1)沿芯样高度任一直径与平均直径相差不得大于1.5mm。2)经端面补平或磨平后的芯样高度误差不大于±2mm。3)芯样端面的不平整度在100mm长度内不超过0.1mm。4)芯样端面与轴线的不垂直度不超过2°。5)芯样不得有裂缝或其他较大缺陷。

　　3.2芯样的补平方式

　　同一试件上取出同直径、同高径比芯样采用五种补平方式:水泥净浆、水不漏、环氧胶泥、磨平,四种方式对比如下:

　　1)水泥净浆:易出现干缩裂缝,需保湿养护,硬化时间长,水泥价低易购,适于40MPa以下混凝土补平。2)水不漏:不易出现干缩裂缝,可控制硬化时间,在空气中、水中都可硬化,但价格比水泥高,专利产品市场不易购得,适于60MPa以下混凝土补平。3)环氧胶泥:不易出现干缩裂缝, 可控制硬化时间,价低易购,配合比不易控制,适于各等级混凝土补平。5)磨平:磨平后当天可作抗压试验,不受补平材料性能影响,适于各等级混凝土,准确可靠。

　　3.3抗压强度试验

　　芯样及150mm立方体混凝土试块的抗压强度应按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》中对混凝土立方体试块抗压强度试验的规定进行。钻芯法推定结构混凝土强度,依照各个国家标准的不同,所取芯样的尺寸也不同,但是所测的芯样抗压强度均需要先换算为标准试件强度,然后来评定结构混凝土质量。在我国,大量的试验研究表明:高度和直径均为l00mm的芯样的抗压强度,相当于边长为150mm立方体试块的抗压强度。因此在 CECS03:88规程中规定,用直径l00mm,高径比为l的芯样试件作为钻芯法试验的标准试件,并给出了不同高径比的换算系数。在国内,结构混凝土检测现场取芯,均以此为标准。www.tmgc8.com

　　通过试验数据处理,回归分析、误差分析及试验结果的合理性分析,最终得出对于检测强度范围在10-80MPa内的混凝土构件,钻取直径75mm小芯样检测方法及其强度推定方法。结论如下:以直径75mm,高径比等于l的芯样作为钻取小直径芯样检测法的标准芯样。

　　4钻芯法的使用局限

　　钻芯法已在结构混凝土的质量检测中得到了普遍的应用,但是,钻芯法检测混凝土质量除了具有直观可靠,精度高的优点之外,也有一定的局限性,具体表现为:

　　l)钻取芯样时对结构混凝土造成局部损伤,因此对于钻芯位置的选择和钻芯数量等均受到了一定的限制,而且它所代表的区域也是有限的。 2)钻芯机及芯样加工配套机具与非破损测试仪器比较笨重,移动不方便,测试成本较高。3)钻芯后的空洞需要补修,尤其当钻断钢筋时更增加了修补的工作难度。因此在结构现场检测中,考虑结构的安全,尽量减少取芯数量,采用钻芯法与非破损检测方法综合使用,一方面利用非破损法可以大量测试而不损伤结构的特点,另一方面又可利用钻芯法提高非破损检测精度,使二者相辅相成。这也将成为钻芯法的发展趋势。

　　5结论

　　钻取小直径芯样法能够直观、准确地反映结构混凝土强度,不受龄期、碳化深度等影响,实验证明是一种优秀的取样方法,适用范围较广。但由于混凝土是一种多相复合材料,匀质性差,大多数非破损检测方法均是接推定强度,影响因素较多,尽量采用多种检测方法相结合,互相弥补不足。

　　参考文献

　　[1]国家建筑工程质量监督检验中心.混凝土无损检测技术.中国建材工业出版社.

　　[2]崔士起,……,宋双阳,等.钻芯法检测混凝土强度技术研究与应用课题.

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