《混凝土钻芯法》PPT课件.ppt

钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS03:2007的若干说明,目 录,1 总 则2 标准芯样与立方体强度3 小直径芯样4 钻芯法用途5 钻芯确定混凝土强度推定值6 钻芯修正方法7 芯样的钻取8 芯样的加工和试件的技术要求9 芯样试件的试验和抗压强度值的计算10 实例,1、总 则,为促进钻心检测混凝土强度技术的发展和提高检测结果的可靠性。本规程引入了ISO等国际组织提出的测量结果不确定度的概念；体现了检测结果的可信程度。本规程适用于钻芯法检测结构中强度不大于80MPa的普通混凝土强度。本规程将钻芯法检测普通混凝土强度技术的适用范围扩大至立方体抗压强度为80MPa。当钻芯法与回弹、超声、超声回弹或后装拔出法等混凝土强度间接测试方法配合使用时，可用芯样抗压强度值对其他间接方法的结果进行修正。,2、标准芯样与立方体强度,标准芯样试件 取芯质量符合要求且公称直径为100mm，高径比为1：1的混凝土圆柱体试件。其公称直径不宜小于骨料最大粒径的3倍。由芯样试件得到的结构混凝土在测试龄期相当于边长为150mm立方体试块的抗压强度；使用标准芯样试件样本的标准差相对较小。,3、小直径芯样,小直径芯样试件 其公称直径不应小于70mm，且不得小于骨料最大粒径的2倍。在一定条件下，公称直径7075mm芯样试件抗压强度值的平均值与标准芯样试件抗压强度值的平均值基本相当；使用小直径芯样试件可能会造成样本的标准差增大；因此，宜使用标准芯样试件确定混凝土抗压强度值。允许有条件地使用小直径芯样试件。,4、钻芯法用途,可用于确定检测批或单个构件的混凝土强度推定值；可用于钻芯修正间接强度检测方法得到的混凝土强度换算值。,检测结果的不确定性（偏差）源于系统、随机和检测操作三个方面 钻芯法检测混凝土强度的系统偏差较小，而强度样本的标准差相对较大（随机性偏差与样本的容量少有关）。间接检测方法可以获得较多检测数据，样本的标准差可能与检测批混凝土强度的实际情况比较接近。钻芯法与间接检测方法结合使用，可扬长避短，减少检测工作的不确定性。,5、钻芯确定混凝土强度推定值,钻芯法确定检验批的混凝土强度推定值时，取样应遵守下列规定：1、芯样试件的数量应根据检验批的容量确定。标准芯样试件的最小样本量不宜少于15个，小直径芯样试件的最小样本量应适当增加。2、芯样应从检验批的结构构件中随机抽取，每个芯样应取自一个构件或结构的局部部位，且取芯位置应符合本规程中芯样的钻取要求。,检验批混凝土强度的推定值的确定：1、检验批的混凝土强度推定值应计算推定区间，推定区间的上限值和下限值按下列公式计算：上限值fcu,e1=fcu,cor,m-k1Scor 下限值fcu,e2=fcu,cor,m-k2Scor 平均值fcu,cor,m 标准差Scor 式中fcu,cor,m芯样试件的混凝土抗压强度平均值（MPa）；fcu,cor,i单个芯样试件的混凝土抗压强度值（MPa）；fcu,e1混凝土抗压强度上限值（MPa）；fcu,e2混凝土抗压强度下限值（MPa），k1、k2推定区间上限值系数和下限值系数，按附录B查得；Scor芯样试件强度样本的标准差（MPa）；精确0.1 MPa。,2、fcu,e1和fcu,e2所构成推定区间的置信度宜为0.85，fcu,e1与fcu,e2之间的差值不宜大于5.0MPa和0.10fcu,cor,m两者的较大值。3、宜以fcu,e1作为检验批混凝土强度的推定值。此方法：对推定区间进行控制，包括推定区间的置信度、上限值与下限值之差K，K（k2-k1）Scor；减小样本的标准差，合理确定芯样试件的数量是满足推定区间要求的两个因素。,此方法对检测批混凝土强度推定值的确定进行了规定：检测批混凝土强度推定采用了区间的方法。由于抽样检测必然存在着抽样不确定性，给出确定的推定值必然与检测批混凝土强度值的真值存在偏差，因此给出一个推定区间更为合理。以检测批混凝土强度推定区间的上限值作为混凝土工程施工质量的评定界限。芯样试件抗压强度值一般不会高出结构混凝土的实际强度，一般略低于实际强度。,例如：芯样试件抗压强度平均值fcu,cor,m30.4MPa，Scor=3.64MPa，样本容量n20；由附录B得到k1=1.271，k22.396；推定区间上限：fcu,e130.41.2713.6425.8MPa；推定区间下限：fcu,e230.42.3963.6421.7MPa。,表1给出样本容量n与Scor和K之间的关系，推定区间的置信度为0.85。表1 样本容量n与Scor和K之间关系,从表1中可以看出：当样本容量n15，样本标准差Scor3.7 MPa时，可以满足推定区间置信度为0.85，K5.0 MPa的要求。,fcu,cor,m、Scor和K与样本容量n之间的关系（表2），推定区间的置信度为0.85。表2 fcu,cor,m、Scor和K与n之间关系,从表2中可以看出，当K7.0MPa，Scor6.0 MPa时，样本容量不应少于19个。,说明：钻芯确定检测批混凝土强度推定值时，可剔除芯样试件抗压强度样本中的异常值。异常数据的舍弃应有一定的规则。剔除规则应按现行国家标准数据的统计处理和解释 正态样本异常值的判断和处理GB/T 4883的规定执行。钻芯确定单个构件的混凝土强度推定值时，有效芯样试件的数量不应少于3个；对于较小构件，有效芯样试件的数量不得少于2个。单个构件的混凝土强度推定值不再进行数据的舍弃，而应按有效芯样试件混凝土抗压强度值中的最小值确定。,当确有试验依据时，可对芯样试件抗压强度样本的标准差Scor进行符合实际情况的修正或调整 研究结果表明：芯样试件抗压强度样本的标准差一般大于立方体试块的标准差，小直径芯样试件抗压强度样本的标准差更大。因此，允许根据实际情况适当调整芯样试件抗压强度样本的标准差。但是，调整要有试验依据，而且要事先先将调整方法告知委托方。,6、钻芯修正方法,对间接测强方法进行钻芯修正时，宜采用修正量的方法 建议钻芯修正采用修正量的方法。修正量方法只对间接方法测得的混凝土强度的平均值进行修正，不修正标准差。因此，可能更适合钻芯法的特点。,当采用修正量的方法时，芯样试件的数量和取芯位置应符合下列要求：标准芯样的数量不应少于6个，小直径芯样的试件数量宜适当增加；芯样应从采用间接方法的结构构件中随机抽取，取芯位置应符合本规程的取样方法；当采用的间接检测方法为无损检测方法时，钻芯位置应与检测检测方法相应的测区重合；当采用的间接检测方法对结构构件有损伤时，钻芯位置应布置在相应的测区附近。钻芯修正所需标准芯样试件的数量要求与现行国家标准建筑结构检测技术标准GB/T50344的要求一致，并对芯样钻取原则和部位提出要求。,钻芯修正后的换算强度可按下列公式计算：f ccu,i0=f ccu,i+ff=fcu,cor,m-f ccu,mj式中 f ccu,i0修正后得换算强度；f ccu,i修正前得换算强度；f修正量；f ccu,mj所用间接检测方法对应芯样测区得换算强度的算术平均值。,7、芯样的钻取,芯样应有结构或构件的下列部位钻取：结构或构件受力较小的部位；混凝土强度质量具有代表性的部位；便于钻芯机安放与操作的部位；避开主筋、预埋件和管线的位置。合理选择钻芯位置可减少测试误差、避免出现以外事故。钻芯机安放平稳后，应将钻芯机固定 在钻芯过程中，如固定不稳，钻芯机容易发生晃动和位移，影响钻芯机和钻头的使用寿命，且很容易发生卡钻或芯样折断事故。,钻芯机在未安装钻头之前，应先通电检查主轴旋转方向（三相电动机）在没有安装钻头之前，应先通电检查主轴旋转方向是否正确。如果先安钻头后通电试验，一旦方向相反则主轴与连接头变成退扣旋转，容易把钻头甩掉而造成事故。钻芯时用于冷却钻头和排除混凝土碎屑的冷却水的流量，宜为35L/min 钻芯机必须通冷却水才能达到冷却钻头和排出混凝土碎屑的目的。在高温下会使金刚石钻头烧毁，混凝土碎屑不能及时排出不仅加速钻头的磨损，还会影响进钻速度和芯样表面质量。,钻取芯样时应控制进钻的速度 采用较高的进钻速度会加大芯样的损伤。芯样应进行标记。当所取芯样高度和质量不能满足要求时，则应重新钻取芯样 防止芯样位置出现混乱，对结构构件混凝土强度的评定造成影响。芯样应采取保护措施，避免在运输和贮存中损坏钻芯后留下的孔洞应及时进行修补 钻取芯样后的购机那应及时对孔洞进行修补，以保证结构的工作性能。钻芯工作完毕后，应对钻芯机和芯样加工设备进行维修保养,8、芯样的加工及技术要求,抗压芯样试件的高度与直径之比（H/d）宜为1.00芯样试件内不宜含有钢筋。如不能满足此项要求时，抗压试件应符合下列要求：标准芯样试件，每个试件内最多只允许有二根直径小于10mm的钢筋；公称直径小于100mm的芯样试件，每个试件内最多只允许有一根直径小于10mm的钢筋；芯样内的钢筋应与芯样试件的轴线基本垂直并离开端面10mm以上。,锯切后的芯样应进行端面处理，宜采取在磨平机上磨平端面的处理方法。承受轴向压力芯样试件端面，也可采取下列处理方法：用环氧胶泥或聚合物水泥砂浆补平；抗压强度低于40MPa的芯样试件，可采用水泥砂浆、水泥净浆或聚合物水泥砂浆补平，补平层厚度不宜大于5mm；也可采用硫磺胶泥补平，补平层厚度不宜大于1.5mm。山东省建筑科学研究院的试验研究表明，锯切芯样的抗压强度比端面加工后芯样试件的抗压强度低1030。,在试验前应按下列规定测量芯样试件尺寸平均直径用游标卡尺在芯样试件中部相互垂直的两个位置上测量，取测量的算术平均值作为芯样试件的直径，精确至0.5mm；芯样试件高度用钢卷尺或钢板尺进行测量，精确至1mm；垂直度用游标量角器测量芯样试件两个端面与母线的夹角，精确至0.1；平整度用钢板尺或角尺紧靠在芯样试件端面上，一面转动钢板尺，一面用塞尺测量钢板尺与芯样试件端面之间的缝隙；也可采用其他专用设备量测。,芯样试件尺寸偏差及外观质量超过下列数值时，相应的测试数据无效：芯样试件的实际高径比高径比(H/d)小于要求高径比的0.95或大于1.05时；沿芯样试件高度的任一直径与平均直径相差大于2mm；抗压芯样试件端面的不平整度在100mm长度内大于0.1mm；芯样试件端面与轴线的不垂直度大于1；芯样有裂缝或有其他较大缺陷。,9、芯样试件的试验和抗压强度值的计算,芯样试件应在自然干燥状态下进行抗压试验当结构工作条件比较潮湿，需要确定潮湿状态下混凝土的强度时，芯样试件宜在205的清水中浸泡4048h，从水中取出后立即进行试验。芯样试件的含水量对强度有一定影响，含水愈多则强度愈低。一般来说，强度等级高的混凝土强度降低较少，强度等级低的混凝土强度降低较多。因此建议自然干燥状态与潮湿状态两种试验情况。,芯样试件的抗压试验的操作应符合现行国家标准普通混凝土力学性能试验方法GB/T50081中对立方体试块抗压试验的规定混凝土的抗压强度值，应根据混凝土原材料和施工工艺通过试验确定 我国地域辽阔，混凝土品种较多，各检测单位芯样试件加工水平不同，因此按照同一规律从芯样试件抗压强度值得出结构混凝土强度必然会出现系统不确定性较大的问题。因此，本规程要求检测单位进行相应的试验研究，得出适合本地区材料特性且反映检验机构芯样试件加工水平的关系。,芯样试件的混凝土抗压强度可按下式计算：fcu,corFc/A 式中fcu,cor芯样试件的混凝土抗压强度值（MPa）；Fc芯样试件的抗压试验测得的最大压力（N）；A 芯样试件抗压截面面积（mm2),说明：1、原规程强度换算公式中有个高径比换算系数，由于近几年芯样加工水平的大幅提高，已完全能满足高径比1：1的要求，故将系数取消。2、国内也有一些单位的研究表明：有的小直径芯样的抗压强度高，有的小直径芯样的抗压强度低。芯样试件的抗压强度与芯样钻取时混凝土龄期和强度、混凝土的种类、原材料种类、进钻速度、试件加工的质量等多种因素有关。,3、有些检测机构提出：将计算强度除以0.88的系数得到标养立方体试块的抗压强度。试验研究表明：同品种混凝土的标准养护立方体试块抗压强度与自然养护构件中钻取的标准芯样试件的抗压强度之间没有固定的换算关系，有时前者略高，有时后者略高。,10、新标准修订的主要技术内容,将钻芯检测混凝土强度技术的应用范围扩大到抗压强度不大于80MPa。增加了检测批混凝土强度的检验。增加小直径芯样试件的应用。在钻芯修正中提出了修正量的概念。在抽样检测结构混凝土强度中引入了一定置信度条件下强度区间的概念。从2000年修订开始，到2008年颁布，长达8年，而原标准的使用长达20年，叹为观止。,11、实例,北京某桥箱梁C50混凝土背景：施工单位提出：“C50箱梁混凝土的到场坍落度为160180mm，入泵坍落度不超过160mm”的要求。实际情况：C50混凝土由于胶凝材料及外加剂量较多，水胶比低，混凝土的粘聚性好，坍落度及扩展度大。如要控制在160180mm范围内难度较大，且混凝土经混凝土输送泵后坍落度损失1020mm后，混凝土的入模坍落度仅为140mm，这样的混凝土在没有充分振捣的情况下，要充满到箱梁的每一个箱室是难以实现的。结果：箱梁拆模后内侧漏筋很严重。,箱室侧面的混凝土,箱室侧面的混凝土,箱室侧面的混凝土,箱室侧面的混凝土,箱室侧面的混凝土,箱室侧面的混凝土,钻芯取样,钻芯取样,样品标识,混凝土芯样的强度结果,注：1、“”、“”分别是给排水室和桥梁室取的芯样；2、如3-1表示在第3个取样区，给排水室取的第一块芯样，依次类推。,从混凝土芯样的强度，我们可以看出：1、给排水室取的13块“”芯样的平均强度为53.3MPa；桥梁室取的15块“”芯样的平均强度为44.1MPa。两室取的芯样的强度值相差将近10 MPa，本身就说明钻芯取样强度结果受设备、人员操作、取样部位的钢筋分布等因素的影响较大。2、从芯样表面状况描述可以看出，有缺陷试样全部集中在桥梁室取“”组，所以其数据的可信性不如给排水室取的“”组。,3、从“”组取的4个部位的数据来看，如3-1至3-3数据最高的为57.4MPa，最低的为23.9MPa；4-1至4-3数据最高的为73.3MPa，最低的为51.3MPa；5-1至5-3数据最高的为66.3MPa，最低的为31.4MPa；6-1至6-3数据最高的为86.6MPa，最低的为57.2MPa。4、从“”组取的5个部位的数据来看，同样有以上规律。如1-1至1-3数据最高的为51.2MPa，最低的为47.9MPa；3-1至3-3数据最高的为69.5MPa，最低的为36.4MPa；4-1至4-3数据最高的为48.1MPa，最低的为39.3MPa；5-1至5-3数据最高的为51.0MPa，最低的为22.2MPa；6-1至6-3数据最高的为55.4MPa，最低的为36.7MPa。,共同特点：在很近的一个水平面上都出现了严重的离散现象。造成离散如此大的原因只有三种可能：一、是钻芯取样过程中造成的试件内部结构的损伤，大量的不可见缺陷影响了强度；二、是由于坍落度小，在施工过程中震捣又不均匀所导致的混凝土结构密实度的差异；三、是试件尺寸、形状、抹平面不规范可能出现的偏压现象。,根据以上分析，我们逆向推测：假如商混站的混凝土强度有严重的不合格情况，那么即便振捣充分可不可能出现以上3、4点阐述的情况；如果说商品混凝土没有搅拌均匀，那么也不会在相互离得很近的一个水平位置出现如此大的强度差异。所以钻芯取样的混凝土强度至少高于给排水室取的“”组所测定的平均值53.3MPa以上。,钻芯取样法检测混凝土强度仍然存在争议 有单位反映大量试验出现混凝土立方体强度60-70MPa，从立方体试件上钻芯下来，强度变成了40-50MPa。钻芯取样法测强度有风险？,