钻芯法在混凝土强度检测中的应用

来源 :建筑遗产 | 被引量 : 0次 | 上传用户:erywwb
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:混凝土强度是检验混凝土结构安全可靠性的重要指标,为确保混凝土的质量安全,有必要对混凝土强度进行检测和鉴定。本文通过介绍钻芯法检测混凝土强度的过程,重点探讨了钻芯法在检测混凝土强度中存在的问题,并提出一些个人见解,旨在逐步完善钻芯法检测混凝土强度的规程标准,以供同行借阅。
  关键词:钻芯法;混凝土强度;存在问题;推定方法
  随着我国城市化进程的加快,混凝土结构构筑的建筑物数量日益增加,对建筑物的质量安全也提出更高的要求。混凝土强度是影响建筑物混凝土结构受力性能的重要因素,也是评定结构性能的主要指标,对于一些重要的混凝土构筑物,为了确保混凝土结构的安全可靠性,往往需要对混凝土强度进行必要的检测和鉴定。目前,建筑物混凝土强度的检测方法主要有回弹法、超声法、拔出法和钻芯法等,其中钻芯法作为一种微破损检测技术,具有检测结果误差小、检测直观可靠和不受混凝土龄期限值等优点,广泛应用于城市混凝土建筑的检测工作中。但是,我国现有的钻芯取样检测技术标准还不是十分完善,在检测过程中仍存在一些问题,造成检测结果出现较大的误差,给实际工程应用带来诸多的不便。因此,本文重点探讨了钻芯法在混凝土强度检测中的应用,希望对完善混凝土强度检测工作有所帮助。
  1 钻芯法的选用条件
  钻芯法检测混凝土强度,一般在回弹法不适用时选用,或对其它非破损测得的数据有怀疑时采用。随着高强混凝土在工程结构中的广泛应用,钻芯法已成為评价混凝土强度的重要方法。相对来讲,在检测精度要求越来越高的今天,钻芯法显得更为重要。当有下列情况时,选择钻芯法检测混凝土强度:
  (1)对试块抗压强度的测试结果或对其它非破损测强取得的数据有怀疑时。
  (2)混凝土遭冻伤、火灾、化学侵蚀或其它损害时;检测经多年使用的建筑结构或构筑物中混凝土强度时。钻芯法也有它的局限性,它对混凝土构件有一定的破坏,对钻芯位置的选取和数量等均受到一定限制,且成本较高,操作较复杂,故一般在工程检测中不宜大量钻芯。
  2钻芯法检测评定混凝土强度的过程
  钻芯法检测、评定混凝土强度的核心思想是使用直接从结构或构件上钻取的芯样试件强度评定结构或构件混凝土的实际强度。钻芯法检测评定混凝土强度的过程可概括如下:
  (1)确定取芯位置(典型、具有代表性)、芯样尺寸及数量,采用标准方法测试所取芯样试件混凝土的抗压强度fcor。
  (2)通过芯样试件高径比h∕d确定换算系a,将芯样试件(标准或非标准)混凝土抗压强度值fcor换算为同龄期立方体混凝土试件强度fccu。
  (3)根据实际检测情况(单个构件或检验批),采用相应检测技术规程或标准提供的强度推定方法确定混凝土强度推定值fcu,e。
  (4)依据混凝土强度推定值fcu,e、标准混凝土立方体试件强度fcu及原结构或构件混凝土立方体试件强度标准值(混凝土设计强度等级),比较、判定结构或构件实体混凝土强度是否达到设计、使用要求。
  3钻芯法检测评定混凝土强度应注意的问题
  虽然上述钻芯法检测、评定结构或构件混凝土强度的过程清晰明了,但综观我国现有的钻芯取样检测技术规程或相关规范、标准,除《港口工程混凝土非破损检测技术规程》(JTJ/T272-99)、《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:2007)对此有较详细的规定说明外,其它技术规程或标准并未提供详尽的检测、评定方法,而长期以来建工行业更是缺乏实体混凝土强度合格性的评定标准,致使工程人员多数情况都是依据其它标准或规范进行判定。而作为检测行业长期遵循的《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:2007),虽对钻芯法检测实体混凝土强度有较详细的规定,但在具体应用过程中检测人员发现仍然存在诸多“不便”之处。
  3.1混凝土芯样试件尺寸问题
  随着芯样直径的减小其变异系数增大,当芯样直径减小到一定尺寸后虽然其平均抗压强度接近于标准芯样强度,但强度的离散程度及误差增大,因此采用小直径芯样检测时应加大取芯的数量,且强度推定值计算时不宜使用CECS03:2007的最小值法和其它含有标准差的推定公式,建议采用GB107-87的非统计法;芯样高度、直径过小相应带来的强度离散性、损伤和累加误差会很大,因此高度和芯样直径均不宜太小,两者必须遵循“在任何情况下不得小于骨料最大粒径的2倍”的规定;综合《水工混凝土试验规程》(JTJ270-98)、《港口工程混凝土非破损检测技术规程》(JTJ/T272-99)以及《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:2007)规定,标准芯样的高径比不宜小于0.8,对于小直径芯样其高径比不应小于1;规程JTJ270-98、JTJ/T272-99对每个芯孔小芯样(标准芯样)直径、取芯数量、标准尺寸立方体试件强度换算系数(见表1)及强度代表值的取值做了详细的规定说明,在工程实际检测中可参考这些规定使用小芯样进行结构混凝土强度检测。
  表1 规程JTJ270-98、JTJ/T272-99对芯样直径、取芯数量及强度换算系数的规定
  3.2结构或构件混凝土推定强度及合格性判定问题
  钻芯法主要适用于两方面:一方面用于确定在建(施工阶段)或新建不久的结构混凝土强度,即当对混凝土试块强度存有疑问或结构混凝土质量存在问题时,可采用钻芯法对结构混凝土强度进行复核确认;另一方面用于确定已有(服役多年)结构混凝土强度,即通过钻芯法确定现役结构混凝土的实际强度,并据此验算、复核结构或构件的现有承载能力,为其是否需要加固处理和如何进行加固处理提供依据。无论进行哪一方面的检测最终均要判定结构或构件混凝土实际强度是否满足设计、使用要求,而这个判定是以混凝土强度推定值为依据进行的。目前我国多个技术规程或相关混凝土强度评定标准提供了混凝土强度推定值的计算方法,但存在方法不统一、规定不完善等问题,现对常用的几个方法详述如下:   (1)《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:2007)
  根据CECS03:2007在第3.2.1条规定,单个构件混凝土抗压强度推定值的推定方法,即“单个构件或单个构件的局部区域可取芯样试件混凝土强度换算值中的最小值作为其代表值”,同时不应进行数据的舍弃;对单个构件检测时取芯数量的规定是有效标准芯样个数不少于3个,当构件较小时可取2个。但规程并未对结构或检验批混凝土的取芯数量及其抗压强度推定值的计算予以规定。
  其中,fcu,e为单个构件或单个构件局部区域混凝土强度推定值,单位MPa;fccu,min为同一验收批内芯样混凝土换算强度最小值,单位MPa。
  (2)《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344-2004)
  GB/T50344-2004认为采用随机抽样检测得到的推定值(不单指混凝土结构)不应该是某个具体的数值,而应是推定值的接受区间即推定区间,推定区间的置信度则表示了推定值落在该区间内的概率。该标准在第3.3.13条明确了抽样检测的最小样本容量,第3.3.19条和第3.3.20条分别给出了检验批推定值的两种计算方法,其中第3.3.20条规定的“检测批具有95%保证率的标准值推定区间”在对结构或检验批混凝土抗压强度推定值的确定上有很好的参考使用价值,将其借鉴过来,具体计算公式如下:
  其中,fcu,e1、fcu,e2分别为检测批混凝土抗压强度推定区间的上限值和下限值,单位MPa;fccor,m为检测批混凝土芯样试件换算强度的算术平均值,单位MPa;K1、K2分别为检测批混凝土强度上下限推定系数;S为芯样试件换算强度的标准差,单位MPa。
  为了减小推定值的不确定性,标准在第3.3.16條对推定区间的上下限值给予了限制,即:“不宜大于材料相邻强度等级的差值(混凝土材料为5MPa)和上下限值算术平均值的10%(即(fcu,e1+fcu,e2)/2×0.1)两者中的较大值。”而对于推定区间不满足此条规定的情况,第3.3.17条给出了解决处理的建议,即“可提供单个构件的检测结果,单个构件的检测结果的推定应符合相应检测标准的规定”。此外,该标准还规定在区间推定前应对异常数据进行舍弃,数据的取舍应符合《正态样本数据的判断和处理》(GB4883)或其它标准的规定。
  (3)《混凝土强度检验评定标准》(GB/T 50107-2010)
  GB/T 50107-2010)在第四章分别给出了标准差已知的统计方法及标准差未知的统计法和非统计法,由于CECS03:2007的不完善,实际工程检测中常据此确定结构或检验批混凝土抗压强度推定值,而标准差已知的统计方法在实体混凝土强度检测中已不适用,故不作介绍。
  一、 标准差未知的统计方法,可用于结构或检验批混凝土强度的推定:
  (4)
  (5)
  二、 标准差未知的非统计方法,可用于单个构件混凝土强度的推定
  (6)
  (7)
  应当指出,标准GB/T 50107-2010)规定的混凝土强度评定方法均是以混凝土标准立方体试块强度fcu为依据的,由于换算强度fccu已是同检测龄期下标准尺寸立方体混凝土试件的强度,为方便分析与比较,可将其借用为钻芯法检测混凝土强度推定的一种方法。而规程JTJ/T272-99中的强度合格性判定公式实际上也是借鉴了《水运工程混凝土施工规范》(JTJ268-96)中混凝土强度评定公式。因此,这里认为混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k与结构或构件混凝土强度推定值fcu,e等价,混凝土标准立方体抗压强度平均值mfcu与芯样混凝土强度换算值的平均值mfccu等价,立方体试块组数与芯样个数等价,即同一验收批芯样个数n≥10时按式(9)、式(10)确定结构或检验批混凝土强度推定值,3≤n<10时按式(6)、式(7)确定单个构件或结构局部区域混凝土强度推定值,λ1、λ2为合格性判定系数。
  (4)《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999)
  该标准附录C中规定了已有结构构件材料强度标准值的确定方法如下。
  1)当受检构件数量仅为2~4个,且检测结果仅用于鉴定这些构件时,允许取受检构件强度推定值中的最低值作为材料强度标准值,即符合于规程CECS03:2007中单个构件情况的规定。
  2)当受检构件数量不小于5个,且检测结果用于鉴定一种构件时,按下式确定其强度标准值fk。
  (8)
  其中,K为材料标准强度计算系数,由于其服从于模糊贝叶斯分布,当n>50时,K逐渐接近1.645。另外,GB50292-1999规定当按检测结果推定每一受检构件材料强度(即单个构件的强度推定值)时,应符合现行检测方法的规定。也就是说,在使用钻芯法进行混凝土强度检测时可认为结构或构件混凝土强度推定值fcu,e即为其强度标准值fcu,k,并据此进行强度合格性的判定。
  (6)概率统计方法
  由于混凝土抗压强度近似服从于正态分布,因而在进行检测批混凝土强度评定时可用芯样换算强度总体分布中保证率不低于95%的强度值作为结构或构件混凝土的强度推定值;而当样本数量较小时标准差较大,采用统计方法评定时误差是难免的,但具有一定的参考价值。计算时取下列两式中的较大值作为混凝土强度的推定值。
  (9)
  (10)
  3.3 其它容易被忽视的问题
  (1)钻芯时钻头筒壁离钢筋的距离应大于钢筋直径,避免影响钢筋和混凝土粘结力或切断钢筋。
  (2)芯样钻取之后及时进行冲洗,在现场很快就会晾干,宜立即喷酚酞进行混凝土碳化试验。这样测试出来的混凝土碳化非常直观明显、准确、容易量取,同时可以看到混凝土内部的碳化反应。
  (3)芯样在送进试验室试压之前一定要对其几何尺寸进行测量,测量内容包括:平均直径、芯样高度、垂直度、平整度等。楼板的芯样容易钻到钢筋,可利用作为楼板钢筋直径、钢筋位置、保护层厚度校核使用。同时应仔细检查芯样,芯样表面状况可以反映出混凝土级配情况、密实程度、骨料大小,甚至可从颜色推断含泥量、水泥用量等。
  4 结束语
  通过探讨钻芯法在混凝土强度检测中的应用,笔者得出了以下几点结论:①钻芯法具有检测科学、直观和准确等优点,可以真实反映出混凝土强度,但操作人员仍需要慎重选择取芯部位、芯样尺寸和取芯数量,避免构件的损伤;②结构或构件混凝土强度同标准立方体试件强度间存在差异,故在实际检测龄期下,强度推定值不应换算成标准立方体试件强度;③钻芯法检测混凝土强度在很多方面的工作还不是十分完善,这需要检测人员在以后的实践中不断探索和总结经验,以逐步完善钻芯取样的检测方法。
  参考文献:
  [1]刘明珠.关于混凝土钻芯取样的一些问题的探讨[J].黑龙江科技信息.2013年第07期
  [2]宋立力;曹猛.关于钻芯法检测混凝土强度应用方法的探讨[J].中国建材科技.2012年第01期
其他文献
摘要:目前,在现代房屋建筑施工中,无粘结预应力技术由于具有克服房屋混凝土开裂、使空间更为灵活、施工方便等优点,所以得到广泛地应用。文章结合某工程实例,针对房屋无粘结预应力技术要点进行了分析,并提出了预应力施工中的质量控制措施。  关键词:无粘结;预应力施工;技术要点;质量控制  1 工程概况  某高层住宅楼,一共为21层,地下2层,地上21层,总建筑面积 68400㎡,为框架结构。该工程第6层多功
期刊
摘要:电力施工技术工程管理是一项对时效性、劳动强度以及技术含量等要求比较高的工作,在电力工程的施工中占有非常重要的地位,影响着施工的质量和施工的进度,影响着电力企业的经济效益。但是,目前我国的电力施工技术管理存在着一定的问题,本文通过对电力施工技术管理中存在的问题以及应对措施进行简要分析,希望能为施工技术人员的工作提供一些参考。  关键词:电力;施工;技术;管理  随着我国经济的迅速发展,市场竞争
期刊
摘要:水工刚闸门在水利枢纽工程中发挥着重要作用,是调节上下游水位水量的关键环节。然而水工刚闸门的启闭机如果不能有效的运作,尤其是在必要的时候不能快速的开启闭合发挥调节作用,就可能造成巨大的经济财产损失。因此,我们总结水工刚闸门及启闭机常见的质量问题和解决方案,希望能够起到应急和规避风险的作用。  关键词:水工钢闸门;启闭机;质量问题及对策  水工钢闸门在我国众多水利工程当中都有非常广泛的应用,是保
期刊
摘要:本文笔者结合多年的施工经验,介绍外墙渗漏的危害,对产生渗漏的原因进行分析,并提出预防和控制措施,以供参考。  关键词:外墙渗漏;危害;成因;防治措施  每遇雨季或台风季节,建筑物外墙渗漏水现象特别严重,严重地影响到建筑物的装饰效果、耐用年限和使用功能,同时维修上极其困难。在实际的现场施工中,往往会因为外墙不易积水从而忽视了外墙细部的防水工艺施工,给日后的外墙渗漏埋下了隐患,特别是在南方多雨潮
期刊
摘要:本文作者结合实际施工建议,对城市道路路基施工技术进行了分析探讨,供大家参考借鉴。  关键词:城市道路;路基工程;施工技术;探讨  中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)  在市政道路建设中,路基建设占有重要的地位,它是决定道路施工质量的关键因素。虽然路基施工本身的技术难度不大,但是工艺种类多,因此,实际施工中有许多需要注意的施工要点。所以,为了提高路基
期刊
摘要:本文在分析建筑电气工程管理及质量控制特点的基础上,对现场施工各个程序和环节进一步提出了相应的管理和质量控制的措施。旨在为电气施工管理和质量控制工作提供一些参考,从而使建筑电气施工实现更安全地运行。  关键词:建筑电气;施工管理;质量控制;特点;措施  一、建筑电气的施工管理与质量控制的概述  建筑电气施工的质量控制最主要的目的就是在满足法规、法律对该项建筑工程所提出的质量规范的基础上,使最终
期刊
摘要:随着我国城市化的进程不断加快,路灯作为城市基础设施也随着城市规模的不断扩张而不断发展。本文根据作者多年的工作经验就如何加强路灯施工工程管理提几点建议,以供同行参考!  关键词:路灯施工方案安全管理  一、路灯施工工程相关问题  (一)路灯施工及相关要求  1、勘察设计:在勘察设计阶段,设计要考虑以后路灯的维修安全。如:路灯附近有无高压线、有无大树,路灯的高度控制在多高合适等等。  2、施工定
期刊
摘要:劲性混凝土结构为一种新型结构,具备混凝土结构与钢结构双重优点而广泛应用于建筑当中。本文根据笔者多年施工经验,对劲性混凝土结构的构件制作及安装施工进行探讨。  关键词:劲性混凝土;安装施工  一、工程概况  某工程为劲性钢筋混凝土结构体系,采用Q235B钢板加工焊接成“十”、“工”字形劲性钢柱。基础采用螺栓预埋。“工”字形钢梁腹板厚一l6,翼板厚一20,在简区间连梁内设置劲性小钢梁翼板宽为10
期刊
摘要:本文作者首先分析了不同结构缝的作用和规定,提出了减少建筑物裂缝的措施,并对结构缝施工技术进行了阐述。  关键词:建筑工程;混凝土结构;施工技术  随着现代建筑技术的发展,结构缝虽然可以部分地被“后浇带”、“预应力”等新技术所代替,但在一定时期内,结构缝仍将存在。有的现浇砼结构中存在纵横交错的结构缝,其施工技术可参照前述方法。即纵横交错结构缝处的四只柱子,视缝宽的大小,可以逐只施工,也可以兩两
期刊
摘要:本文作者对我国沥青混凝土路面施工的情况进行剖析,分析探讨了沥青混凝土路面的施工工艺。  关键词:公路路面;沥青混凝土;施工技术  沥青混凝土路面在我国高速公路的建设比例中占至九成以上,这就为我国沥青混凝土路面建设工作的提升带来很大的动力。由于沥青混凝土路面建设还存在一些问题和其自身具有的缺点,笔者通过本文力求帮助广大工作者进行公路建设思考探究,增强沥青混凝土路面的修筑成果,抓住混合材料搅和、
期刊