钻芯法检测混凝土强度的应用体会

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1、 钻芯法检测混凝土强度的应用体会钻芯法检测混凝土强度的应用体会 苏州市建设工程质量监督站 翁哲 【简介】在建设工程中对混凝土强度产生疑问时，钻芯法与回弹法检测是最常见的检测手段，本文根据笔者在工程检测中的应用和体会，介绍钻芯法检测混凝土强度的要点和减小检测偏差的途径。 【关键词】钻芯法 检测 强度 钻芯（取样）法检测混凝土强度是一种直观的检测方法。它在既有建筑物或构筑物（无资料的工程）的混凝土结构构件的鉴定中被广泛应用。 在新建或在建工程中，其混凝土结构的混凝土强度，通常是在施工过程中预留混凝土立方体试块，进行标准养护和同条件养护达到规定期限后，对试块进行检测来得到其代表值作为其强度的。但是由

2、于种种原因，如试块丢失、保管养护不当、试块检测不合格等情况，或有关建设方（监理、监督机构）认为有怀疑时；可以采用非破损或局部破损的检测方法对现场实体进行检测。 无损检测法一般是指回弹法和超声波法， 而局部破损法目前比较成熟的是拔出法和本文所要阐述的钻芯法检测。必要时，还可采用上述两种或两种以上的检测法综合应用，以得出更为可靠的结论。 本文根据钻芯法检测混凝土强度技术规程（CECS03：2007）结合笔者实际工作经验并比较该规程的 88 年版内容，简要论述和探讨钻芯法检测混凝土强度的操作方法要点和减小检测偏差的途径。 一、钻芯法检测混凝土强度的优缺点 优点：试件直接取自于混凝土结构本身，能比较客

3、观的反应出该结构体混凝土的实际强度；其次是试件检测方法与传统的立方体试块检测方法相同，直接在压力机上测得其强度，试验直接直观，结论容易被用户所接受。并且，芯样还可以通过劈裂试验，测得混凝土的劈裂抗拉强度。 缺点：钻芯处的混凝土结构将造成微破损。钻芯位置不能随意确定，必须避开结构的重要部位和钢筋。芯样取出后还要经过锯切、找平加工，成本相对较高。 二、钻芯法所依据的相关规程、规范和标准 1、 钻芯法检测混凝土强度技术规程 （CECS03：2007），该规程于 2008 年 1 月 1 日起执行，原 88 版规程废止。 2、建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001 3、混凝土结构工程施工

4、质量验收规范GB50204-2002 4、混凝土强度检验评定标准GBJ107-87 5、普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002 5、建筑结构检测技术标准GB/T50344-2004 6、数据的统计处理和解释，正态样本异常值的判断和处理GB/T4883-1985 7、数据的统计处理和解释，在成对观测值情况下两个均值的比较GB/T3361-1982 8、建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003 当需采用钻芯法对混凝土灌注桩的桩身混凝土强度进行检测时，应遵照建筑基桩检测技术规范的规定。该规范除由于钻芯深度不同，需用专用钻机进行操作外，在试块制作、抗压试验、数据的分析与判定等方面

5、与（CECS03：2007）基本相同。故可对照执行。 三、钻芯法检测混凝土强度操作方法要点 钻芯法检测混凝土强度一般应用于三种情况： （1）用于确定检验批结构构件的混凝土强度推定值； （2）用于确定单个构件的混凝土强度推定值； （3）用于修正间接测强方法得到的混凝土强度换算值。 1、检验批容量的确定 当用于确定检验批结构构件的混凝土强度推定值时， 首先应判断所要检测的检验批所包含的结构构件的范围。检验批的划分必须符合建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001 的规定。在通常情况下，混凝土的浇筑都是按施工段进行划分浇筑的，因此需要检测鉴定的大都是同时连续浇筑的一批构件。例如： （1）同

6、一天浇筑的独立基础或承台； （2）同一批连续浇筑的混凝土墙体及柱子； （3）同一批连续浇筑的某层楼板、梁（包括主、次梁）等等。 按照施工记录中记录的情况， 将同一批材料连续浇筑的施工段中的所有构件应划分为一个检验批，并在这个检验批中随机分布钻芯位置。 2、钻芯芯样数量的确定 （1）钻芯法用于确定检验批的混凝土强度推定值时。根据（CECS03）规程规定，样本的最少容量为 15 个（小直径芯样应增加数量）。但规程还规定，得出数据的上、下限值的差值不宜超过 5MPa 和0.1fcu,cor,m（芯样试件混凝土抗压强度平均值）两者的较大值。如果混凝土的均质性较差，钻芯时操作水平较低，得出数据的离散性可

7、能就很大，这样标准差 Scor 也大，即结论数据的上、下限值的差值可能超过 5MPa 和 0.1fcu,cor,m，致使结论不符合规程规定，因此样本数量应适当增加。但取样样本数量太大，将增加检测成本，也增加了用户负担。因此如何恰当决定样本数量将是事先较难把握的。当然也可以通过适当剔除样本中的异常值来调整上、下限值的差，但必须符合数据的统计处理和解释，正态样本异常值的判断和处理GB/T4883 的规定。因此通常应根据经验确定一个最低基本数量（也不能太少），经检测后如不符合规定的上述要求时，根据需要再适当追加检测样本数量，并应提前向委托方申明并列入委托书的条款中。 （2）钻芯法用于确定单个构件的混

8、凝土强度推定值时，有效芯样的数量不应少于 3 个，对较小构件不得少于 2 个。 （3）钻芯法用于修正其它间接测强方法（如回弹法或超声波法）得到的混凝土强度的换算值时，标准芯样的数量不应少于 6 个，小直径芯样的数量还应适当增加。 3、钻芯位置的选取 钻芯位置的选取，原则上应随机抽样选取，但为考虑对结构的损伤，应布置在结构或构件受力较小的部位，也不宜在构件的接头、边缘或应力复杂的部位取芯。对于预应力混凝土，应远离应力集中区。针对各种构件分述如下： （1）基础或桩基承台混凝土，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）混凝土墙及柱作为一个施工段的检验批时，一般

9、可仅在墙上取芯，而不必在配筋较多的柱上取芯。而在墙上取芯时，一般宜选择钢筋较少的中间三分之一处位置取芯。 （3）如仅为一批独立柱作为一个单独的检验批时，就必须在独立柱上钻芯，此时应慎重对待，并应征得设计人员的同意。取样部位一般选在柱的下部三分之一处的中部位置，且应避开柱中主筋及尽量避开箍筋。当不能满足100mm 园柱体芯样时，可以采用小直径芯样解决。 （4）当梁与楼板作为一个施工段的检验批时，可以主要在板上取芯。但板厚必须满足芯样的高度尺寸。梁上取芯应在梁的内力（弯矩和剪应力）较小部位，如梁长的三分之一处，并应在梁高的中部，中和轴及以下（当其内力是正弯矩时，负弯矩则相反），且无主筋的位置。 （

10、5）混凝土灌注桩检测。对于大直径灌注桩，当受设备条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时，用专用钻机钻芯法检测整个桩长范围的桩身混凝土质量时应遵照 JGJ106-2003 规范执行。当不属于上述情况，仅为按检验批抽查灌注桩局部混凝土质量时，钻芯位置一般为上部和侧面，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，并应留有签证记录。 样本数量及位置确定后，应先在结构图上标出抽样点的编号，然后再开始钻取芯样。在现场实地操作时还应遵守以下几点。 （1）当在有钢筋的部位取芯时，应借助钢筋扫描仪等设备避开结构的钢筋（尤其是主筋），预埋件或管线。 （2）选取混凝土强

11、度质量具有代表性的部位，避开有蜂窝、麻面等有缺陷的部位。 （3）当用于对非破损法（回弹或超声波法）修正检测时，应在对应的非破损测试区或接近非破损测试区取样。 （4）钻芯部位还应便于钻芯机具的安放、固定和操作。 4、芯样钻取时的注意点 （1）钻芯机固定方法应安全可靠，便于操作。 （2）在芯样钻取过程中，要注意机具的工作状态，保证机具的稳定，冷却液流量要适当。 （3）进钻速度宜慢而稳，速度过高会对芯样造成损伤。 （4）芯样取出后应立即按编号进行标记，以便在发现异常时可以追溯或重新取样。 （5）钻芯必须要由专业人员操作，不同的试验员，不同的工作经验会对试验结果产生影响，有可能增大试验数据的离散性。

12、（6）钻芯后留下的孔洞应及时进行修补。一般应采用比原构件混凝土高一个强度级的混凝土支模浇筑。对截断钢筋的构件应在征得设计单位意见后，凿开两端钢筋部位的混凝土，再焊接连接钢筋补强后再浇筑混凝土，并保湿养护。 5、试件制作 （1）新规程中只给定高径比为 1.00 的标准芯样试件，这对芯样锯切工艺提出了较高的要求。应在专门的切割机上进行。 （2）试件的承压端面必须平整光洁，并垂直于园柱体的纵轴线。可以在磨平机上精确磨平。对于抗压强度低于 40MPa 的芯样试件，也可采用水泥净浆、聚合物水泥砂浆或硫磺胶泥补平，大于 40MPa的芯样，应采用环氧胶泥或聚合物水泥砂浆补平。即补平物质的强度必须大于芯样本身

13、的强度，并应与芯样粘结牢固，否则将影响检测数据的准确性。 （3）规范中对试件成品的尺寸偏差求做了明确规定，目的是减小测试偏差和样本的标准差，当超过下列数值时，该样本应废除重新取样，或重新修整至合格后再测试，否则其测试数据无效： 芯样实际高径比小于 0.95 或大于 1.05 的（直径用游标卡尺测量，高度可用钢直尺测量）；新规程取消了高径比的换算，均要求采用标准试件。 芯样端面平整度在 100mm 长度内大于 0.1mm 的（可用塞尺测量）；端面不平，会降低测试数值，向上凸起比向下凹引起的应力集中更大，影响也更大。 芯样端面与轴线不垂直度大于 1的（游标量角器测量）；88 规程的限值是 2，新规

14、程提高了要求。 （4）标准芯样中最多只允许含有二根直径小于 10mm 的钢筋，小于100mm 的芯样，最多只允许含有一根直径小于 10mm 的钢筋。而且，芯样内钢筋应与试件轴线基本垂直并离开端面 10mm 以上。 6、抗压试验及结果评定 芯样试件应在自然干燥的状态下进行试压。 因高径比为 1.00，故试验强度不需再做修正。小直径芯样当有足够系统试验资料时，也可不加修正。 对于单个构件，按有效芯样混凝土抗压强度值中的最小值确定其推定值。 对于检验批的混凝土强度，由于抽样检测必然存在着抽样的不确定性，给出确定的推定值必然与检验批混凝土强度值的真值存在偏差， 因此新规程对于检验批混凝土强度的推定引入

15、了推定区间系数，并规定了宜以检测批混凝土强度推定区间的上限值，作为该检测批混凝土强度的推定值。 对间接测强方法进行钻芯修正时，宜采用修正量的方法。修正量的值为钻芯芯样试件抗压强度的算术平均值与所用间接检测方法对应芯样测区的换算强度的算术平均值之差。 四、减小检测偏差的途径及检测方法的系统试验 以上简要叙述了各个环节的注意点，减小检测偏差的途径主要在人和机两个方面。人员操作是重要的一环。另一个重要因素就是设备。钻芯法用的主要设备是钻芯机和切割机，其技术数据均有一定的要求。平时应加强设备的维修保养，时刻保持机具的完好状态。不能平时不注意保养，临用时发现设备状态不好再草草修理。这样采出的芯样就很难保

16、证其数据的可靠性。机械设备的问题说到底也是人的问题，因此试验员要在各个环节认真遵守规程的各项要求，是减小检测偏差的关键。 CSCS03：2007 规程的修订已使钻芯法检测的检验工艺日趋完善，检测结论也较客观。但是，我国地域辽阔，各地的原材料及施工工艺不尽相同，各检测单位的钻芯设备性能、芯样的加工水平也有差异，以及操作人员的熟练水平、认真态度等问题，势将造成试验结果的偏差。同时钻芯法检测应用于新建及在建工程混凝土强度评定的历史还不算长。因此规程 7.0.4 条仍然要求各检测单位应在开展检测工作的同时进行一些相应的系统试验研究，例如在材料方面，找出各种水泥、石子粒径大小等因素对钻芯芯样强度的影响规律，特别是在市政工程中大体积桥墩、大直径灌注桩的混凝土往往采用较大粒径的石子。除应按规程 3.1.3 条规定加大芯样直径和高度外，可以通过系统试验找出石子粒径与试样参数之间的关系，从中找出规律，从而减小试验数据与实际混凝土强度真值之间的偏差，提高置信度。 其次，各检测单位除应严格要求检测人员按规程操作外，应经常组织