1、鉆芯法檢測混凝土強度一、概述1.1 取芯法發展1.2 定義1.3 規程標準1.4 主要用途1.5 特點二、鉆芯機2.1 分類2.2 結構2.3 人造金剛石空心薄壁鉆頭2.4 固定方式2.5 配套設備三、芯樣鉆取3.1 鉆芯前的準備3.2 鉆芯操作3.3 鉆芯工藝參數四、芯樣加工及測量4.1 芯樣切割加工4.2 芯樣端面的修整4.3 芯樣試件尺寸五、芯樣試件抗壓試驗及強度計算5.1 抗壓試驗方法5.2 抗壓強度計算六、結構砼芯樣抗壓強度推定概述1.1 取芯法發展鉆芯法在國外的應用已有幾十年的歷史；英國、美國、德國、日本、比利時和澳大利亞等國分別制定有鉆取混凝土芯樣進行強度試驗的標準。國際標準化組

2、織也提出了國際標準草案硬化混凝土芯樣的鉆取檢查及抗壓試驗(1S0 7034)。我國 1948 年就已開始使用鉆芯法檢測混凝土路面的厚度，并制定有鉆取混凝土試體長度之檢驗法。 20 世紀 80 年代開始作為一種現場檢測混凝土抗壓強度的專門技術的研究并使其標準化的工作。另一方面，在鉆芯機、人造金剛石薄壁鉆、切割機及其配套使用的機具研制和生產方面也已取得了很大進展，現在國內已可生產十幾種型號的鉆機和幾十種規格的鉆頭可供選擇和使用。1988 年由中國工程建設標準化委員會批準發行鉆芯法檢測混凝土強度技術規程(03：88)。 2000 年由中國建筑科學研究院等九個單位組成了鉆芯法檢測混凝土強度技術規程修編

3、組。2007 年發布： 鉆芯法檢測混凝土強度技術規程03 20071.2 取芯法定義鉆芯法是利用專用鉆機和人造金剛石空心薄壁鉆頭，從結構混凝土中鉆取芯樣以檢測混凝土強度和檢查混凝土內部缺陷的方法。由于它對結構混凝土造成局部損傷，因此它是一種半(微)破損的現場檢測手段。1.3 規程標準鉆芯法檢測混凝土強度技術規程03 2007相關的規程規范：水工混凝土施工規范(5144-2001)水工混凝土試驗規程( 352-2006)規程標準水工混凝土施工規范5144-2001 ： “已建成的混凝土建筑物，應適量地進行鉆孔取芯和壓水t驗，大體積混凝土取芯和壓水試驗可按每萬立方米混凝土鉆孔210m”；鋼筋混凝土

4、結構物應以無損檢測為主，在必要時采取鉆孔法檢測混凝土”。混凝土芯樣的鉆取、加工和試驗可參考03 進行。7.7 “混凝土芯樣強度試驗1.4 主要用途利用從結構混凝土中鉆取的芯樣，根據檢測的目的和要求，可進行下列項目的試驗和檢查：1 混凝土的抗壓強度；2混凝土的抗拉強度；3 .混凝土的劈裂抗拉強度；4 .混凝土的容重、吸水性及抗凍性；5 .混凝土的裂縫深度或受凍層深度；6 .混凝土接縫、分層、離析、孔洞等缺陷;7 .機場跑道、公路路面混凝土厚度；8 .建筑物的打孔或錨栽鋼筋。1.5特點優點:直觀、可靠和準確；不足:局部損傷 、大量取芯往往受到一定的限制。在檢測混凝土強度時，可用芯樣強度驗證或修正回

5、彈法或超聲回彈綜合法強度，以提高 非破損測強的精度。二鉆芯機2.1 分類分輕便型、輕型、重型和超重型四類一般采用輕型鉆芯機最大鉆孔直徑：200電壓：220V功率：2.5轉速：700固定類型：膨脹螺絲2.2 結構鉆芯機五項基本功能：1 .向鉆頭傳遞壓力，推動鉆頭前進或后退；2 .驅動鉆頭旋轉，并應具有適宜轉速，保持所需線速度；3 .為了冷卻鉆頭和沖洗鉆孔過程中產生的混凝土磨削碎屑，應不斷供給冷卻水；4 .鉆機應有足夠的剛度和穩定性；5 .鉆機的移動和拆裝方便。鉆機主要由底座、立柱、減速箱、輸出軸、進給箱、進給手柄、電動機（或汽油機）和冷卻系統等部分組成。鉆芯機可采用單相串激式電動機、三相異步電動

6、機或者汽油機作為動力源。2.3 混凝土的取芯工作需采用人造金剛石空心薄壁鉆頭。我國空心薄壁鉆的生產中，主要采用的是人造含硼黑色金剛石。胎環金剛石的含量為20%-40%,金剛石含量越大，則磨削能力越高。人造金剛石空心薄壁鉆頭主要由鋼體和胎環兩部分組成。鉆頭磨鈍時，用耐火磚、砂輪片等強磨性材料重新進行開刃處理2.4 鉆芯機固定方式鉆取芯樣時鉆芯機必須固定牢固，固定方法有：（1）配重法在鉆機底座上配以重物，如鋼塊、混凝土塊等，比較笨重，在不宜采用其他方法時采 用。（2）真空吸附法鉆機底座上安裝有真空吸盤，并配備專用真空吸泵。開動真空泵將吸盤中的空氣抽出，則鉆機通過吸盤牢牢吸附在混凝土表面。這種固定方

7、法簡單、方便、 可靠。 但設備比較復雜、成本高，并要求吸盤下的混凝土表面比較光滑平整。（3）膨脹錨栓法常用固定方法，即可垂直固定也可成水平或任一角度固定鉆機。這種固定方法穩定可靠，但需配置混凝土沖擊鉆和錨固螺栓。以上固定方法中膨脹錨栓固定法應用最為普遍。2.5 配套設備發電機，取芯機和沖擊鉆電源沖擊鉆，打孔安裝膨脹錨拴的電動工具鋼筋掃描儀：為避開鋼筋或預埋鐵件，采用磁感儀或雷達儀確定構件中的鋼筋或鐵件位置。鋸石機、磨石機、試驗機、卡尺、鋼尺等三 芯樣鉆取3.1 鉆芯前的準備（ 1 ）資料準備工程名稱（或代號）以及設計、施工、建設單位名稱；結構或構件種類、數量和外形尺寸；混凝土強度等級；混凝土成

8、型日期、粗骨料粒徑及配合比；結構或構件中存在的質量問題；有關結構設計圖或施工圖等。（ 2）鉆芯機具準備為方便取芯，依據檢測目的選擇合適型號的鉆機和鉆頭。抗壓試驗取芯，一般情況下，芯樣直徑為粗骨料粒徑的3 倍。在構件截面較小或鋼筋過密不可能鉆取標準尺寸芯樣時，可為2 倍。為檢測混凝土的內部缺陷，受凍層、腐蝕層的深度或混凝土厚度取芯，鉆頭直徑的選擇不受粗骨料粒徑的限制。（ 3）鉆芯數量的確定取芯的數量，應視檢測的目的而定：單個構件進行混凝土強度檢驗，在構件上取芯個數一般不少于3 個， 當構件的體積截面較小時可取2個；成批構件進行混凝土強度檢測時，取芯數量應為2030個，當取芯直徑小于標準尺100

9、時，取芯數量應適當增加。每個構件上宜取一個芯樣；則取芯數量應不少于6當取芯是為了修正回彈法或超聲回彈綜合法檢測混凝土強度時， 個；如結構遭受火災、凍害、化學腐蝕、質量可疑或存在內部缺陷時，取芯數量視具體情況 而定。水工混凝土試驗規程：抗壓和劈裂抗拉試驗均以3 個試件為1 組。（ 4）鉆芯位置的選擇受力較大的部位、安全度不足的構件截面不能取芯、構件的接頭和構件邊緣、混凝土應力復雜部位，不宜取芯，適宜中部取芯；相同條件的構件，一般選取在基礎、墻、柱上取芯，盡可能不在梁上取芯；在同一個混凝土構件中，考慮強度不均勻性，取芯位置混凝土強度要具有代表性；用于非破損法修正時，應在非破損測試區或接近非破損測試

10、區；借助磁感儀避開結構的鋼筋，尤其是主筋，避開預埋件或管線。（ 5）鉆芯機的安裝與調試鉆鉆芯機的穩定性是能否順利取芯的首要前提。如鉆芯機固定不穩，鉆芯時容易發生卡鉆、芯樣折斷或芯樣表面形成凹凸不平等缺陷，影響取芯質量。3.2 鉆芯操作1 、底座調平;2、設備固定;3、開始緩慢，遇鋼筋緩慢，隨時緊固螺栓;4、保持冷卻水暢通，水流量宜為35L/ ;5、達到要求深度后，要將鉆頭提升到一定高度后方可停機，鉆頭離開芯樣后方可停水,停電停水過早則容易發生卡鉆;6、保證操作人的安全、設備不受損傷、芯樣完好。3.3 鉆芯工藝參數混凝土的強度、粗骨料的種類、鉆頭的直徑及新舊程度對進鉆速度都有一定的影響。混凝土的

11、強度較高，粗骨料較硬或鉆頭直徑較大時則進鉆速度較慢，反之則可加速進鉆。轉速合理，避免鉆機發生振動，鉆頭偏斜，切口變寬，磨削面凹凸增大，粗骨料和沙漿的粘結力降低，損傷芯樣試件強度。同一鉆孔中鉆速度應盡量保持一致，以得到光滑完整的芯樣表面。四 芯樣加工及測量4.1 芯樣切割加工芯樣試件切割前應標注好芯樣編號。芯樣加工時，一般情況下將影響強度試驗的缺邊、掉角、鋼筋等部分切除，為檢測砼受凍層或疏松層強度時，切割加工中要注意保留這一部分混凝土。芯樣試件內不應含有鋼筋，或最多只允許含有二根直徑小于10 的鋼筋 ,且鋼筋應與芯樣軸線基本垂直并不得露出端面。4.2 芯樣端面的修整補平法：硫磺膠泥補平：簡單、方

12、便、效率高，容易保證補平質量，補平后即可進行抗壓試驗，其缺點是硫磺蒸氣中含有二氧化硫等有害氣體水泥砂(凈)漿補平：比芯樣強度高一個強度等、水泥砂漿補平層厚度不宜大于5、養護室內養護。4.3 芯樣試件尺寸芯樣試件尺寸包括：芯樣高度、端面平整度、垂直度、平均直徑B5-8芯樣尺寸測示意G測高度;b)蒲平整度:公費垂直度;d)焉平均直徑芯樣高度直徑和高度均為100的芯樣試件作為圓柱體標準試件。修補后的芯樣高度用鋼板尺或卡尺測量，精確至。(2)端面平整度芯樣端面是進行抗壓試驗時的承壓面，其平整度對抗壓強度影響很大。當端面中間凸出1時，其抗壓強度只有平整試件的二分之一左右，因此國內外標準都對芯樣端面平整度

13、有嚴格要求。測量方法：用鋼板尺或角尺緊靠在芯樣端面上，一面轉動鋼板尺一面用塞尺測量與芯樣之間的縫隙， 在100長度范圍內不超過 0. 1為合格。垂直度芯樣兩個端面應相互平行且應垂直于軸線。芯樣端面與軸線間垂直度偏差過大，抗壓時會降低強度。一般規定垂直度偏差不得超過2度。測量方法：用游標量角器分別測量兩個端面與軸線間的夾角，在90。士 2。時為合格，測量時精確至 0.1度。(4)平均直徑用游標卡尺測量芯樣中部，在相互垂直的兩個位置上取其兩次測量的算術平均值作為平均直徑，精確至 1。沿芯樣高度任一直徑與平均直徑的相差不能超過2。五芯樣試件抗壓試驗及強度計算5.1 抗壓試驗方法芯樣試件進行抗壓試驗時

14、可分潮濕和干燥狀態兩種情況。干燥狀態下試驗的試件通常比經過浸濕的芯樣強度高 7%左右。鉆芯法規程規定：結構工作條件比較干燥，芯樣試件以自然干燥狀態進行試驗；結構工作條件比較潮濕，芯樣試件以潮濕狀態進行試驗。對于干燥狀態，即芯樣試件在受壓前在室內自然干燥3d;潮濕狀態進行試驗時，芯樣試件在20±5C的清水中浸泡40-48h。水工混凝土試驗規程規定：試件在試驗前需在標準養護室養護一周。5.2 抗壓強度計算鉆芯法規程中規定：以直徑和高度均為100的圓柱體作為標準試件。芯樣試件的抗壓強度等于試件破壞時的最大壓力除以截面積。a (4F)( % d2),i芯樣試件混凝土強度換算值，；F芯樣試件抗壓試驗測得的最大壓力，N;d芯樣試件的平均直徑，；a不同的高徑比芯樣試件混凝土換算強度的修正系數。水工混凝土試驗規程