钻芯法检测结构混凝土强度合格性评定分析.docx

钻芯法检测结构混凝土强度合格性评定分析 梁文彬摘 要：结构混凝土的强度极为重要，相关检测方法愈来愈多。首先介绍了几种混凝土强度的检测方法，并以钻芯法为重点，阐述了检验过程。然后分析了混凝土强度的测量不确定度和合格性的评定。关键词：钻芯法；混凝土强度；合格性评定混凝土是建筑工程中不可或缺的一部分，随着人们对建筑质量要求的提高，混凝土的作用更加突出。尤其是高层建筑，对混凝土提出了更高的要求。可见，混凝土的强度与工程质量密切相关，在实际施工中，必须加强对混凝土的检测，确保其结构稳定、性能优越，符合施工要求。在科技的推动下，相继出现了许多混凝土强度检测方法，如钻芯法、回弹法等，在此主要介绍钻芯法。1 混凝土强度的检测方法及钻芯法混凝土的抗压强度直接关系到施工质量，为保证安全，往往会对其强度进行检验，合格后方能投入使用。在长期实践中，检测方法愈来愈多，大致有两类，一是非破损法，包括超声法、回弹法等；二是半破损法，包括钻芯法、后装拔出法等。各有优劣，相比较而言，钻芯法可直接从结构实体表面钻取芯样，再运用科学的方法对混凝土的抗压强度进行测试估测。该方法的优势在于不受混凝土龄期和碳化程度的限制，且测试精确度高，可对混凝土的抗压强度做出比较真实的反映，因而应用较为广泛。从实际中可知，钻芯法有其特定的使用条件：（1）混凝土被化学侵蚀，或在火灾冻害中遭到破坏时；（2）对已经检测的结果存在质疑时；（3）受材料质量、养护不周等因素影响，混凝土质量出现问题时；（4）当检测年代已久的建筑物时。其不足之处在于在钻芯时可能会破坏混凝土构件，且成本昂贵，选取钻芯位置难度较大，实际操作非常复杂。2 钻芯法2.1 钻取芯样。采用钻芯法检测混凝土的抗压强度时，通常会选择专用钻机，配以金刚石薄壁钻头，以提高芯样钻取的成功率。首先将钻机固定在检测结构实体表面，因实体中还有主筋、管线和各种预埋件，应借助电磁感应仪避开这些部位；接着保持匀速，将钻机钻入结构实体，此过程中需对钻头连续加水冷却，同时应清除钻取过程中产生的大量碎屑。根据混凝土粗骨料的粒径和实际需要确定芯样的直径，一般为100mm，关于其长度，至少应在直径的1.5倍以上，应视具体情况而定。另外，为减少直径偏差，应重视钻头的钻取速度和摆动幅度。2.2 芯样加工。芯样多呈圆柱状，获取芯样后，需借助相关器具，按照1：1的高径比，对芯样进行切割磨平加工处理。需确保芯样达到以下几点要求：高径比严格控制在0.97-1.02之内；沿试件高度的任一直径和平均直径相差不得超过2mm；试件端面的不平整度需控制在0.1mm内，且端面和轴线的不垂直度不得超过1。2.3 芯样试验。混凝土芯样的强度试验，可在潮湿状态下开展，也可在干燥状态中进行，应结合实际要求确定适宜的环境。加载速度必须符合普通混凝土力学性能试验方法的要求。可通过式1计算试验抗压强度：f= 式1上式中，f表示芯样的抗压强度，F表示芯样在抗压试验中测到的最大压力；D则为芯样的直径。3 混凝土强度测量不确定度的评定关于测量不确定度的评定，首先要采取相应的测量方法，并分析可能影响测量结果各种的因素；然后建立相应的数学模型，并明确各种影响因素的测量不确定度分量；接着确定被测量可能包含的影响因子，进行标准不确定度的评定扩展，最终得出不确定度评价报告。3.1 工程检测实例分析。某建筑工程设计环节，结合工程要求，决定采用C40等级的混凝土，并按批进行抽样检测。共抽检20次，试验内容包括直径、面积、荷载、强度和不垂直度等参数。按照相关规定，结构混凝土的抗压强度推定有两类：（1）单个构件的推定。在钻取芯样时，每个构件的钻取数目都在3个以上，若结构较小，可减少一个。对有效的芯样进行试验，最终取其中的最小值作为推定值；（2）检测批的推定。同一批中的有效试件数量应在15个以上，其强度计算推定区间（fcu，e1，fcu，e2），其间的差值和0.1fcu，cor，m两者均小于5MPa时，将fcu，e1作为推定值。对试验抽检中的各项参数加以计算，可知，当n=20时，fcu，cor，m=41.9MPa，Scor=2.02Mpa；mD=99.9mm，mF=328.8kN。当n为20时，k1、k2值分别为1.27、2.4.则批准定值上限：fcu，e1=fcu，cor，m-k1Scor=39.3MPa；批准定值下限：fcu，e2=fcu，cor，m-k2Scor=37.1MPa。可知，二者的值都没有超过5MPa，所以这一批混凝土的抗压强度代表值为39.3MPa。3.2 影响芯样试件抗压强度不确定度评定的因素3.2.1 直径测量。对芯样的直径加以测量，可知直径在99.5mm-101.1mm，则D=1.6mm，分散区间的半宽a=D/2=0.8mm.服从矩形均匀分布u（D）=a/0.462。相对不确定度为uc（D）=0.46%。3.2.2 压力测量。压力机测量标准不确定度UF=0.60%，kp=2，则相对标准不确定度Uc（F1）=UF/2=0.30%。当压力机的显示值出现误差时，也会引起相对不确定度，设其为Uc（F2），误差在0.6%以内，分散区间半宽为0.6%。按矩形分布，相对不确定度Uc（F2）0.35%。此外，分位值同样会引起不确定度，设其为Uc（F3），压力机的分位值为1kN，分散区间为0.5kN，服从矩形分布。则可求得U（F3）=0.29kN，相对不确定度为Uc（F3）=0.09%。综合上述各种情况加以合成，求得最终的相对不确定度Uc（F）=0.47%。3.3.3 端面与轴线不垂直度。端面与轴线的夹角在1以内，其夹角引起的端面受压力的变化，根据端面受力分解可求得，有效压力F=Fcos，F=F（1-cos），服从矩形分布，则Uc（）=0.006%4 芯样混凝土抗压强度合格性评定该工程在设计时，采用的是C40等级的混凝土，且已知其代表值为39.3MPa。为方便计算，在此只考虑龄期混凝土的强度表征值，忽略混凝土的成熟度，在引入芯样混凝土强度测量的不确定度后，fcue=39.3（41.92.98%）=39.31.2（MPa）.可知，这批混凝土的抗压强度在C40等级范围内，符合设计要求。5 结语混凝土在当前各项工程建筑中都发挥着关键性作用，其抗压强度直接影响着工程的质量。在投入使用之前，务必要对其进行检测，确保能够达到设计要求。钻芯法是一种较为有效的方法，具有较高的精确度，值得推广应用。参考文献1 向洪，袁铜森.钻芯法检测桥梁混凝土强度的评定方法探讨J.公路工程，2013，20（3）.2 汪红捷.钻芯法在混凝土强度检测中的应用J.低温建筑技术， 2010，24（1）.3 韩建平，王飞行，王志华.钻芯法检测评定混凝土强度的若干问题探讨J.工程抗震与加固改造，2008，25（2）.建材发展导向2014年3期建材发展导向的其它文章管窥现阶段建筑工程质量管理中存在的热点问题及解决方案建筑节能浅谈浅析起重机检测中出现的问题及解决措施建设工程项目招投标中全过程监督模式的应用智能变电站继电保护调试方法与应用分析浅谈道路建筑材料的发展及未来走向 -全文完-