钻芯法检测桥梁混凝土强度的评定方法探讨

'学兔兔www.xuetutu.com第38卷，第3期公路工程Vo1．38，No．32013年6月HighwayEngineeringJun．，2013钻芯法检测桥梁混凝土强度的评定方法探讨向洪，袁铜森(湖南省交通科学研究院，湖南长沙410015)[摘要]通过对比我国现行关于钻芯法检测混凝土强度的基本规程标准后，从桥梁工程的具体特点出发，首次提出采用钻芯法检测桥梁实体混凝土强度时．，按预应力和非预应力混凝土构件分类，根据两类构件的特点，按不同的方法进行混凝土强度评定。[关键词]钻芯法；桥梁；混凝土强度；评定[中图分类号]U446．3[文献标识码]A[文章编号]1674—0610(2013)03—0180—04DiscussiononEvaluationMethodofTestingBridgeConcreteStrengthbyDrilledCoreXIANGHong，YUANTongsen(HunanCommunicationsResearchInstitute，Changsha，Hunan410015，China)[Abstract]Bycomparingtheexistingonthebasicspecificationandstandardoftestingconcretestrengthwithdrilledcore，startingfromthespecificcharacteristicsofbridgeengineering，firstproposedwhenapplyingcoredrillingmethodoftestingbridgeconcretestrength，disaggregatedbyprestressedandnon—prestressedconcretemembers，accordingtothecharacteristicsofthetwotypesofcomponents，con—cretestrengthevaluationbydifferentmethods．[Keywords]drillingcoremethod；bridge；concretestrength；evaluation单位需依据检测结果对混凝土强度进行合格性评O前言定，决定是否使用。现行交通部门没有采用钻芯法通过从结构或构件中钻取圆柱状试件检测材料检测桥梁混凝土强度的合格性评定规程和标准，检强度的方法叫钻芯法。钻芯法检测桥梁混凝土强度测单位进行检测后往往只提供推定值，无法进行合主要应用在以下2个方面：①新建桥梁，对混凝土格性评定，最后建设部位和质监部门也将无法对桥试块数量不足及其代表性产生怀疑；结构混凝土质梁混凝土强度是否满足设计要求进行最后判定。量存在问题；混凝土强度综合评定不合格等原因时，针对混凝土强度的推定和评定问题，本文通过因回弹法检测的结果只反映桥梁构件表面混凝土强对比现行的几本主要规程标准后，从桥梁工程的实度及其均匀性，并不能真正反映混凝土实体强度，最际出发，借鉴国外的标准和方法，针对采用钻芯法检后一般采用钻芯法对结构混凝土强度进行复核确测桥梁混凝土强度时，提出了按预应力和非预应力认；②旧桥，对服役多年的桥梁承载能力进行鉴定混凝土构件进行分类，采用统一的推定值方法，分别时，需对旧桥的混凝土强度进行推定，通常采用钻芯采用不同的合格性评定方法。法检测混凝土强度。l桥梁混凝土强度检测方法现行的钻芯规程《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03：2007)(以下简称钻芯规程)对于新建桥梁的混凝土制作和浇注过程经常出现下芯样混凝土抗压强度的推定值有明确规定，对旧桥列情况：①施工控制不严，或施工中意外事故发生而言，进行承载能力鉴定时知道推定值就可以知道可能影响混凝土质量及重大质量事故；②预留同条匀质系数，而对于新建桥梁，建设部门和质监部门等件试块及标样试块取样、制作、养护、试验不符合相[收稿日期]20l2—0726[作者简介]向洪(1977)，男，工程师，硕士研究生，从事桥梁工程科研和检测工作。 学兔兔www.xuetutu.com第3期向洪，等：钻芯法检测桥梁混凝土强度的评定方法探讨181关标准要求；③预留同条件试块及标样试块数量不试件混凝土抗压强度值中最小值确定。足；④试块与结构混凝土质量不一致，对试块代表b．《港口工程混凝土非破损检测技术规程》性产生怀疑；⑤混凝土强度综合评定不合格；另外(JTJ／T27—1999)[7i。强度检测可作为施工过程中质量控制与监视的手本规程对钻芯法检测混凝土的代表值原则与立段。对已建成结构需进行维修及改扩建时；外界条方体抗压强度的取值原则一致，①以算术平均值为件如火灾、冻害等对混凝土造成局部损伤等原因时强度代表值；②测试值的最大值或最小值与中间值对旧桥混凝土强度也需检测。相差超过15％时，以中间值为代表值；③当最大值现行对混凝土强度检测的方法主要有：回弹法、和最小值与中间值均超过15％时，无强度代表值。超声回弹法、钻芯法等；①回弹法主要利用回弹仪强度推定值为代表值除以一个换算系数，的取对混凝土强度进行检测，该方法是在桥梁构件的表值与强度等级有关，的值如表1所示。面进行，可以反映桥梁构件表面混凝土强度和混凝表1换算系数值Table1TheParametersofreductionfactorKo土的均匀性，并不能真正反映混凝土实体强度，该方强度等级K强度等级0法检测的结果不能作为评定依据；②超声回弹法是≤C200．82C35一C450．88在回弹法的基础上再对混凝土进行超声波检测，利C25一C3OO．85C5O—C6OO．9o用超声波检测桥梁构件的内部混凝土的波速，然后2．2构件混凝土强度评定标准依据经验公式综合计算混凝土的强度，超声波在混对单个构件的评定我国现行混凝土强度评定标凝土内部的转播速度与混凝土的强度等级并不存在准主要有以下3本规范：必然关系，到现在为止还无法弄清混凝土的强度与a．《混凝土强度检验评定标准》(GB／T50107波速的关系，该方法其实可靠性也不高；③钻芯法—2010)引。是一种采用专用钻机，从桥梁结构混凝土中钻取芯该标准中第5．2．2条对于标准差未知的单个构样，以检测混凝土强度并可以观察混凝土内部质量件混凝土强度的评定为：的方法。目前该方法被认为是比较接近混凝土实体m尼Ⅱ≥√c“．k，强度的一种检测方法。／cⅡ．min≥c“．k，钻芯法检测桥梁混凝土的强度时，考虑到对构式中：y，y系数的取值见表2。件的损伤，实际工程中基本上只对单个构件或小数表2"／3，y|系数值几个构件进行检测，采用批检测的情况很少，在实际Table2TheParametersofthey3andthe．y4检测中我们一般采用单个构件芯样混凝土抗压强度的推定值来确定混凝土的强度，根据推定值与设计值的比较确定强度是否满足设计要求。可单个构件的混凝土强度推定值确定在现行规程标准中不一b．《建筑结构检测技术标准》(GB／T50344—致，检测人员采用不同的标准，会得出不同的强度推2004)。定值。可实体混凝土强度的合格性评定在现行规程本标准认为对于结构材料强度推定值不应该是标准中完全没有规定，造成往往知道推定值后，却无某个具体的数值，而应该是个推定区间。结构材料法对混凝土强度是否满足设计要求进行最后判定。强度计量抽样的检测结果，推定区间的上限值与下限值之差值应予以限制，不宜大于材料相邻强度等2构件混凝土强度推定及评定标准级的差值和推定区间上限值与下限值算术平均值的2．1构件混凝土强度推定10％两者中的较大值。而对于推定区间不满足此条交通部门采用现行标准对钻芯法检测混凝土强规定的情况，第3．3．17条给出了解决处理的建议即度的推定值的规定主要有以下2本标准。“可提供单个构件的检测结果，单个构件的检测结a．《钻芯法检验混凝土强度技术规程》果的推定应符合相应检测标准的规定”。此外，该(CECs03：2007)。标准还规定在区问推定前应对异常数据进行舍弃，本规程中3．2．5条对于单个构件芯样混凝土抗数据的取舍应符合《正态样本数据的判断和处理》压强度的推定值的确定规定为：单个构件的混凝土(GB4883)或其它标准的规定。强度推定值不再进行数据的舍弃，而应按有效芯样c．《港口工程混凝土非破损检测技术规程》 学兔兔www.xuetutu.com182公路工程38卷(JTJ／T27—1999)。体混凝土强度，两者存在明显区别，由于钻芯过程中本规程对于标准芯样个数n=3～4时，按单个对混凝土的扰动及芯样加工达不到规程要求，芯样构件进行合格性判定：抗压强度比实际强度要低10％～30％左右，钻芯规mrcue≥／cu．k+O．O；程条文说明6．0．3条也有提到，现行没有一本标准厂c。i≥．k一0．5o-0。对两者的差异和关系有着准确的叙述，如果采用芯o-的取值见表3。样抗压强度进行评定明显不合理。美国ACI318规表3参数值范中规定：当己证实可能是低强混凝土且计算表明Table3TheParametersof0承载能力已显著降低时，可在有问题的部位钻芯试强度等级o强度等级o验，3个芯样强度平均值不应小于规定抗压强度的≤C203．5≥C455．50．85倍，最小值不应小于规定抗压强度的0．75倍。C25～C404．5香港对混凝土芯样的合格评定标准也与美国3混凝土强度推定和评定问题ACI3l8规范的相同，即所有钻芯的平均强度值≥级配强度的85％，最低的钻芯强度值≥级配强度的3．1构件混凝土强度推定问题75％．1l1。①由于混凝土的组分增多，增加了混凝土原材②《建筑结构检测技术标准》(GB／T50344—料成分复杂性和波动以及生产中控制的难度；其次，2004)中对于混凝土强度的评定采用区间原则确混凝土是至今各种材料中唯一不仅具有环境依赖定，该原则与实际相符，但对于实际工程操作还是存性，而且同时具有时间依赖性的材料。其所处环境在不便，而对于单个构件的评定时未提出具体可行的不确定性和时间的进程造成其微结构动态的变的办法，故在桥梁工程中很少采用。化，也就会造成其工程行为的不确定性。另外，混凝③《港口工程混凝土非破损检测技术规程》土抗压强度变异系数与混凝土搅拌时间存在很大的(JTJ／T27—1999)对单个构件强度的评定采用原则关联，施工单位有时并没有严格控制搅拌时间，这将与《混凝土强度检验评定标准》(GB／T50107—造成混凝土的匀质性更差。桥梁混凝土拌合物的浇2010)的原则相似，采用平均值和最小值与设计标注受到钢筋阻碍而产生离析及泌水，结构实体芯样准值进行比较，只是规定有些差异，《混凝土强度检的均匀性比实验室成型或同条件养护的成型的要验评定标准》(GB／T50107—2010)中采用增大系差，因为后两种成型是在无钢筋存在、拌合物充满整数，而《港口工程混凝土非破损检测技术规程》个试模并充分振实的情况下完成的。此外，结构实(JTJ／T27一l999)采用标准差来处理。体混凝土的振捣由于体积大而振捣效果差。以上诸④上述标准对于单个构件的评定采用非统计多因素造成桥梁混凝土在进行芯样的抗压强度时必方法评定时，虽然使用最为简便，却也最为不合理，然出现较大的波动。因此，《钻芯规程》对于推定误判概率大¨，同时评定标准未区分构件的重要值采用最小值原则取值，该方法与混凝土实际情况性，对于重要构件和非重要构件的评定采用一致性不符。原则欠妥。②《港口工程混凝土非破损检测技术规程》4桥梁单个构件混凝土强度评定(JrrJ／rr27—1999)中对于强度代表值的确定较为合理，可是对推定值却要再除以一个换算系数K值得上述标准制定的对象都不是桥梁工程，《混凝商榷，并且本标准对于C60以上的混凝土未做规土强度检验评定标准》(GB／T50107—2010)和《钻定，在《钻芯规程》⋯条文说明7．0．5中提出了近年芯法检验混凝土强度技术规程》(CECS03：2007)主研究成果，试验研究表明：同品种混凝土的标准养护编单位为中国建筑科学研究院，标准主要针对房屋立方体试块抗压强度与自然养护构件中钻取的标准建筑，《港口工程混凝土非破损检测技术规程》芯样试件的抗压强度之间没有固定的换算关系，有(JTJ／T27一l999)的主编单位为天津港湾工程研究时前者略高，有时后者略高。所，标准主要针对港口工程，房屋建筑和港口工程与3．2混凝土强度评定标准存在的问题桥梁工程存在一定差异，主要表现为：①桥梁工程①强度评定标准都是针对标准立方体试块抗的跨度大，工程各部件的混凝土强度等级差较大；压强度的值而言，钻芯法取出来的芯样强度值为实②桥梁工程许多构件采用了预应力，该类构件受力 学兔兔www.xuetutu.com第3期向洪，等：钻芯法检测桥梁混凝土强度的评定方法探讨183时预应力起关键作用；并且考虑到桥梁预应力构件1999)相结合的原则，芯样强度合格性评定：中钢筋布置较密，混凝土离散较大，强度标准差离散micⅡeI>0．85fcu．k+0，也较大，不宜采用少量芯样的强度标准差进行混凝厂cuemi>10．85L．k一0．50-0，土强度评定，本文提出采用回弹法采集构件混凝土式中：。的取值为回弹法检测得到的标准差，标准强度的标准差。针对桥梁工程的特点，本文提出桥差Or。不大于0．1L．，大于时取为0．1L．。梁工程混凝土强度钻芯检测评定时按预应力构件和5结语非预应力构件分别进行。4．1单个非预应力构件钻芯检测混凝土强度评定通过对不同规程标准的分析和比较后，首次提非预应力构件中，混凝土承受压应力时在结构出对采用钻芯法检测桥梁构件混凝土强度时，对桥受力中占住主导地位。建议采用以下原则：梁混凝土强度的评定方法按预应力和非预应力构件①推定值确定。桥梁非预应力构件混凝土强分别进行合格性评定的探讨，推定值采用统一的方度代表值建议采用与立方体抗压强度值取值原则，法，供相关部门在实际工程中应用时参考。即(1)以算术平均值为强度代表值；(2)测试值的最大值或最小值与中间值相差超过15％时，以中间[参考文献]值为代表值；(3)当最大值和最小值与中间值均超[1]CECS03：2007，钻芯法检验混凝土强度技术规程[S]．[2]张炽升．浅谈混凝土实体结构钻芯法检测[J]．监理与检测，过15％时，无强度代表值。采用《钻芯规程》2011(3)：104—106．(CECS03：2007)的原则，混凝土强度推定值不再进[3]赵冬霞．混凝土强度检洲方法比较与应用[J】．工程质量，行修正，强度代表值就是强度推定值。2002(12)：16—17．②强度合格性评定。强度评定方法采用《港13[4]张治泰，李乃平．关于钻芯法检验结构混凝土强度问题[J]．工工程混凝土非破损检测技术规程》(JTJ／T27—程质量，2003(1)：19—23．[5]杨迎春．结构实体混凝土强度检测技术的现状与趋势[J]．科1999)中合格性评定：学之友，2005(8)：l9—20．mfcue≥k+o，[6]张玉芬．结构实体混凝土强度的检测与评定[J]．路基工程，／cuemin>-LⅡ．一0·50．0，2008(6)：70—71．式中：的取值为回弹法检测得到的标准差，标准[7]JTJ／T27—1999，港口工程混凝土非破损检测技术规程[S]．差。不大于0．1fc．k，大于时取为0．．。[8]GB／T50107—2010，混凝土强度检验评定标准[S]．[9]GB／T50344—2004，建筑结构检测技术标准[S]．4．2单个预应力构件钻芯检测混凝土强度评定[1O]陈健文．钻芯法混凝土强度检测准确度的影响因素分析[J]．桥梁预应力构件中结构受力时预应力承担主要广东土木与建筑．2005(12)：52—54．作用，混凝土承受的压应力不再占主导地位。建议[11]刘运江，王善拔，罗云峰．关于ECS03：2007《钻芯法检测混凝采用以下原则：土强度技术规程》中单个构件混凝土强度推定值的讨论[J]．①推定值确定。桥梁预应力构件混凝土强度建筑监督检测与造价，2009，2(3)：69—72．推定值与非预应力构件一致。[12]王华琪．混凝土强度检验评定标准的问题与对策，第三届中国建设工程质量论坛优秀论文[z]．2009，27(11)，35—39．②强度评定。强度评定方法采用国外和《港13工程混凝土非破损检测技术规程》(JTJ／T27—(上接第176页)浆质量检测中的应用[J]．20l2，37(5)：168—171．[8]江阿兰，褚瑞峰．超声法检测预应力混凝土预留孔道灌浆质量(4)：1569一l573．的研究[J]．森林工程，2003，19(1)：45—47．[5]朱自强，密士文，鲁光银，等．金属预应力管道注浆质量超声检[9]吴佳哗，安雪晖，田北平．混凝土无损检测技术的现状和进展测数值模拟[J]．中南大学学报(自然科学版)，2012，43(12)：4888—4893．[J]．四川理工学院学报，2009，22(4)：4—7．[10]喻波，欧宁，鲁光银，等．混凝土桥梁金属波纹管注浆质[6]唐承铁．桥梁预应力管道智能注浆控制仪模型试验研究[J]．量声波检测法探讨[J]．公路工程，2012，37(2)：l一5．公路工程，2012，37(6)：17—19．[7]杨忠，梁俊辉，张升彪，等．超声成像法在桥梁预应力管道注'