鉆芯法在結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測中的應(yīng)用

張今陽 （安徽省水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠233000）

1 引言

對已建成結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行維修、加層、拆除等決策時(shí)，或受災(zāi)害性因素影響時(shí)，需要用無損檢測方法對結(jié)構(gòu)實(shí)體進(jìn)行檢測；對于在建工程，當(dāng)懷疑或發(fā)現(xiàn)預(yù)留試塊強(qiáng)度不能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度時(shí)，也需要直接在結(jié)構(gòu)物上運(yùn)用無損檢測方法推定混凝土實(shí)際強(qiáng)度。鉆芯法是其中一種很重要的應(yīng)用很廣泛的無損檢測方法。該方法執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)于2007年重新修訂完畢，并于2008年1月1日正式實(shí)施。相對于規(guī)程，新規(guī)程修訂的主要技術(shù)內(nèi)容是：（1）將鉆芯檢測混凝土強(qiáng)度及技術(shù)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到抗壓強(qiáng)度不大于80MPa；（2）增加了檢測批混凝土強(qiáng)度的檢驗(yàn)；（3）增加小直徑芯樣試件的應(yīng)用；（4）在鉆芯修正中提出了修正量的概念；（5）在抽檢結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度中引入了一定置信及條件下強(qiáng)度區(qū)間的概念。在闡述新鉆芯法在結(jié)構(gòu)檢測中的運(yùn)用之前，首先討論新規(guī)程出現(xiàn)的幾個(gè)問題。

2 幾個(gè)問題的討論

（1）批量檢測時(shí)出現(xiàn)的問題

批量檢測時(shí)，規(guī)程要求芯樣應(yīng)從檢測批的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中隨機(jī)抽取，每個(gè)芯樣取自一個(gè)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的局部部位。有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：抽檢的檢驗(yàn)批樣本的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差過大而不能作為一批構(gòu)件來推定，而又因?yàn)槊扛鶚?gòu)件上只鉆取一個(gè)芯樣，無法按單個(gè)構(gòu)件來確定構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度及推定值，結(jié)構(gòu)還需去工地現(xiàn)場在每根構(gòu)件上補(bǔ)鉆芯樣才能解決問題，給工作帶來很多不便和浪費(fèi)。

（2）小直徑芯樣的強(qiáng)度換算問題

新規(guī)程中沒有給出直徑70mm芯樣抗壓強(qiáng)度換算值（設(shè)為f1）與標(biāo)準(zhǔn)直徑100mm芯樣強(qiáng)度換算值（設(shè)為f0）間的關(guān)系，即認(rèn)為f1=f0。在《港口工程非破損檢測技術(shù)規(guī)程》（JTJ/T 272）中對于小直徑芯樣的強(qiáng)度換算，規(guī)定f1取1.12 f0，業(yè)界普遍認(rèn)同這種觀點(diǎn)，即對于直徑70mm和50mm小芯樣，其試驗(yàn)強(qiáng)度明顯小于直徑100mm的標(biāo)準(zhǔn)芯樣試驗(yàn)強(qiáng)度和同條件150mm立方體試塊強(qiáng)度，并隨直徑減小而減小。因此在實(shí)踐中，為避免對結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度造成誤判，應(yīng)盡量鉆取標(biāo)準(zhǔn)直徑芯樣。若因鋼筋過密或構(gòu)件承載方面考慮等原因，必須在檢測方案中予以說明，并適當(dāng)增加樣本容量。

（3）修正量法修正

修正量方法只對間接方法測得的混凝土強(qiáng)度的平均值進(jìn)行修正，不修正標(biāo)準(zhǔn)差。這是與常用的修正系數(shù)修正法最本質(zhì)的區(qū)別。在用回彈法或超聲回彈綜合法，對結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行批量檢測時(shí)，當(dāng)批構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差接近臨界值時(shí)，兩種修正方法會(huì)出現(xiàn)兩種完全不同的結(jié)果。例如，利用超聲回彈綜合法檢測某工程2層柱混凝土強(qiáng)度，未修正前該批柱混凝土抗壓強(qiáng)度平均值為38.0MPa，均方差為5.45MPa，采用鉆芯法修正，得到的修正量Δ=3.0MPa或修正系數(shù)K=1.08，若采用修正量修正法，結(jié)果為：該2層柱混凝土強(qiáng)度平均值為41.0MPa，強(qiáng)度均方差為5.45MPa，總體推定強(qiáng)度為32.0MPa；若采用修正系數(shù)修正法，則結(jié)果為該2層混凝土強(qiáng)度平均值為41.0MPa，強(qiáng)度均方差為5.89MPa，標(biāo)準(zhǔn)差大于5.50MPa，該批構(gòu)件應(yīng)全部按單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行推定。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況和檢測方案

某綜合樓系5層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約3000m2。1層～3層結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C35，4層以上結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30。因工程所用泵送混凝土在運(yùn)送過程中不慎選擇強(qiáng)度等級(jí)，需要對其實(shí)體強(qiáng)度進(jìn)行批量檢測。4層共有框架柱48根，按《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》的要求，抽取14根柱，每根柱上鉆取2個(gè)芯樣，共28個(gè)樣品。

3.2 檢測結(jié)果與數(shù)據(jù)處理

將鉆取芯樣兩端切平并用硫酸膠泥補(bǔ)平，室內(nèi)靜置48d后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果如表1。

表1 4層柱芯樣抗壓強(qiáng)度匯總

根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，鉆芯確定檢測批混凝土強(qiáng)度推定時(shí)，可剔除芯樣試件抗壓強(qiáng)度樣本中的異常值。剔除規(guī)則按GB/T48832008的規(guī)定執(zhí)行，考慮到總體標(biāo)準(zhǔn)差未知且離群的個(gè)數(shù)可能大于1，故采用偏度—峰度檢驗(yàn)法進(jìn)行離群值的判斷。

（1）計(jì)算峰度統(tǒng)計(jì)量bk的值

（2）確定檢出水平α＝0.05，查出臨界值b′1-2(28)＝4.12。

（3）由于 bk＝5.12＞b′1-2(28)＝4.12，因此判別芯樣6#-1強(qiáng)度值21.4為離群值。

（4）對于檢出的離群值21.4，確定剔除水平2*＝0.01，查出 b′0.99(28)＝5.24，因此 bk＝5.12＜b′0.99(28)＝5.24，故判未發(fā)現(xiàn)該離群值 x(1)＝21.4 是統(tǒng)計(jì)離群值（即 x(1)＝21.4為歧離值）。

（5）取出 x(1)＝21.4 之后，對余下的 27 個(gè)值進(jìn)行上述運(yùn)算，又發(fā)現(xiàn)兩個(gè)39.1也是離群值。

最后利用余下的25個(gè)值進(jìn)行批量計(jì)算與評(píng)價(jià)，n＝25，總體平均強(qiáng)度為 30.2MPa，強(qiáng)度均方差為1.89MPa，置信度為0.85的推定區(qū)間為[25.9，27.7]MPa，依據(jù) GB/T50344-2004 可知該 4層柱混凝土強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)等級(jí)C30要求。

4 結(jié)語

新的鉆芯法規(guī)程解決了批量檢測結(jié)構(gòu)實(shí)體強(qiáng)度的問題，相比其他無損檢測方法，使得到的檢測結(jié)果更接近結(jié)構(gòu)的真實(shí)強(qiáng)度，但使用該規(guī)程時(shí)要注意結(jié)合工程實(shí)際情況，以免帶來誤判。