钻芯法检测结构混凝土抗压强度应注意的问题

彭明炜

（上海永固检测技术有限公司，上海 201705）

0 引言

目前，混凝土结构性能检测主要有局部破损法与非破损法2种方式，在具体性能检测过程中，常见方法主要包括超声法、回弹法、超声-回弹法等。实践证明，传统检测方法存在诸多不足，如检测结果容易受到钢筋净距、粗骨料等因素的影响，而且部分检测手段成本大、技术要求高，难以大面积推广。相比之下，钻芯法具有成本低、检测效率高及技术条件成熟等优点，并且与传统技术相比，该方法可直接显示混凝土结构的性能，因此成为评估混凝土抗压强度的有效方法，值得推广。

1 钻芯法分析

钻芯法主要是通过人造金刚石薄壁钻头直接从混凝土结构或构件实体上钻取若干个混凝土芯样本，经过双刀切割机加工、自然养护并达到规定龄期后，通过压力机对混凝土的抗压性能进行评价。对于混凝土的强度检测，钻芯法因为具有直观、便捷、可重复等优点，成为判断混凝土结构性能的有效方法。目前，我国公路、水利、建筑等行业根据本行业特征出台了相应的钻芯法标准，如GB/T 50107—2010《混凝土强度检验评定标准》、GB 50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》等。

在混凝土结构检测中，由于薄壁混凝土构件钢筋间距不断减小，在钻取100mm的芯样时可能伤及配筋、主筋等，因此，在高径比为1∶1～2∶1的情况下钻取困难。随着建筑行业的发展，要求钻芯法不断减小混凝土芯样的直径，并按照行业的评判标准，采用多种方法优化钻芯取样过程，以避免质量问题，满足建筑工程项目的混凝土施工要求。

从技术应用现状看，钻芯法可用于测量混凝土的抗折强度、耐久性等关键数据，与其他技术相比，在混凝土性能检测中展现出其良好的灵活性，所呈现的信息全面，能够为相关方提供完整的数据参数支持。

2 钻芯法检测结构混凝土抗压强度注意事项

2.1 适用范围

运用钻芯法进行结构混凝土抗压强度检测时，必须充分考虑其适用范围，以提高钻芯法的应用效果。采用钻芯发进行结构混凝土强度检测，须避开以下特殊情况。

1）标准规定的普通混凝土以外的非常规骨料，或者使用特殊生产工艺浇筑完成的特种混凝土。

2）混凝土构件的龄期短 若选择的混凝土还处于早期强度增长阶段，使用钻芯法可能对混凝土的内部结构产生扰动，并损坏混凝土浆体与骨料之间的黏结效果，最终降低混凝土性能。

3）混凝土的强度等级不足C10 在混凝土结构施工阶段，强度等级C10以下的混凝土，其胶凝材料数量少，在施工期间会影响粗骨料与混凝土浆体之间的黏结力，钻芯所产生的扰动会对混凝土造成损伤。

4）预应力混凝土 采用钻芯法会影响预应力混凝土中的预应力结构，最终导致构件局部松动，降低预应力结构的性能，影响施工效果。

5）结构节点的核心位置 使用钻芯法要主动避开梁柱结构的核心区域，因为在核心区域钻芯会对混凝土及钢筋造成伤害而增加危险源。

6）人防防护构件 人防结构是抵御外部冲击的重点，若对其使用钻芯法将会对原有的构件结构产生破坏，降低人防结构的稳定性。

2.2 检测构件的选择

检测构件的选择应具有代表性，要根据建筑结构的特征按照相关技术标准进行检测，应降低检测过程对检测结果的影响，避免破坏混凝土构件的稳定性，并达到“易于检测”的目的。

2.3 钻头直径的选择

在使用钻芯法检测混凝土构件性能时，检测构件的选择是重要的影响因素，需要严格按照混凝土粗骨料的粒径大小、钢筋在构件中的分布间距确定钻头直径。检测过程中还需考虑直径芯样检测方法所产生的强度标准差问题。因此，根据相关研究结论，笔者认为，在使用钻芯法时，可选择直径为100mm的标准钻头。

2.4 芯样钻取数量

钻芯法会影响混凝土结构，所以在检测中需要严格限制钻芯取样的数量，不仅保证钻芯取样具有代表性，也应尽可能减少检测因素对混凝土的影响。例如：在单构件的钻芯检测中，钻芯数量不应多于1个；在梁板柱构件的性能检测中，钻芯取样的数量可选择3～4个；若构件的尺寸小，钻芯的数量应控制在2个左右。

2.5 钻芯位置的选择

考虑到钻芯法具有一定的专业性，其检测构件、钻芯位置等可由监理单位、检测单位及业主方三方讨论后确定。钻芯结束后，芯样的孔洞将会发展为薄弱区，并影响构件的稳定性。根据结构力学特征，薄弱区在构件中所处的位置不同，其对结构稳定性的影响不同。因此，钻芯位置的选择需要充分评估构件的受力情况，主动避开箍筋加密以及核心节点区域。以框架梁为例，在该构件的混凝土性能检测中，钻芯检测可选择在梁跨的1/3位置；在柱构件钻芯法检测中，可选择柱中央位置；墙构件的钻芯检测可选择中部位置。

2.6 预埋件及钢筋的检测

若使用不合理的钻芯检测方法会对预埋件以及钢筋的性能造成破坏，甚至影响混凝土构件的稳定性、安全性。因此，在钻芯取样时，可通过无损检测技术、钢筋位置测定仪等判断钢筋、预埋件位置，以保证混凝土的安全性。钻芯取样时若遇到钢筋，须立即停止，并选择其他位置再取芯。

2.7 钻芯深度及钻进速度

在使用钻芯法时应稳固钻机，避免因钻机不稳定而伤害施工人员；合理选择钻进速度，保持钻进速度的稳定，避免因过快钻进造成内部结构损伤；转速不稳定会导致钻进的角度发生变化，芯样表面呈喇叭状，垂直度下降，不满足检测要求。因此，在使用钻芯法检测时，应严格控制钻进的深度，并在两端位置留出一定的余量，使两端的断面经过加工打磨后，芯样的高径比控制在1.0即可。

2.8 标记芯样

钻取芯样后，需对所有芯样进行标记，标记内容包括编号、芯样所处的位置以及取样信息等，避免取芯样本混乱；在运输混凝土样本时，可用隔断等做好保护，避免芯样相互碰撞而影响最终检测结果。

2.9 构件修复

钻芯结束后，应通知相关方对芯样孔洞等薄弱位置进行修复，消除薄弱点。为避免混凝土结构被进一步破坏，钻芯取样后可选择高强度混凝土芯样孔洞进行修补，以确保混凝土结构的稳定性。

2.10 混凝土芯样处理

严格按照相关标准对混凝土芯样进行加工。结合工程项目的施工经验可知，工程项目在混凝土工程中会添加诸多外加剂，因此，为保证芯样代表现场施工情况，应根据现场施工的相关要求做好芯样的处置与养护。根据混凝土芯样加工的相关要求，降低表层切除的深度，宜控制在10mm以内，尤其注意最大深度不应大于钢筋保护层厚度。对芯样加工处理时，若锯切速度过快，可能造成断面不平、崩边等问题，进而影响混凝土芯样的性能。除此之外，在对芯样处理时应注意保留需要的余量，若发现混凝土芯样质量不满足试验检测要求，则可以通过预留的余量进一步加工，直至满足混凝土钻芯法处理要求。

2.11 参照标准

在使用钻芯法检测混凝土结构件抗压强度时，应严格按照GB/T 50081—2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》的相关规定开展试验。

3 钻芯法实施路径

在利用钻芯法检测结构混凝土抗压强度时，为了对其中的关键操作步骤有更深了解，测量时应掌握标准的测量方法，并通过系统、规范的操作路径，避免因为不合理操作而影响抗压强度的测量结果，以更好地满足工程项目的混凝土性能检测要求。

3.1 钻芯法检测实验室的设置

使用钻芯法对结构混凝土的抗压强度进行检测时，受建设方委托，工程项目混凝土结构的性能检测需要选择具有相应资质的单位，并形成标准化的工作路径。混凝土构件的性能检测需要认真履行相关检测步骤，并按照标准操作，其中需要注意的事项如下。

1）对混凝土原材料的检测，要收集相关方提供的原材料合格证、生产批号等，并在填写表格后上传给实验室。原材料取样后，相关样本的存储与管理应充分满足相关标准要求，严格控制样本存储的温度、湿度等，降低远景因素影响。

2）结构混凝土的性能检测，需要对所有运至现场的混凝土做现场取样，并按照相关标准获得标本；需要见证取样的，可在监理单位以及其他责任方的监督下完成取样。

3.2 钻芯法实施步骤

3.2.1 钻芯法取样的实施背景

1）钻芯法取样测试结果会受到湿度以及外界环境等因素的影响，导致混凝土构件的相关配合比与实际情况出现误差，最终导致混凝土构件的测试结果出现偏差。

2）在混凝土结构施工期间，如遇施工方法调整或者原材料变化，在运用钻芯法时需要及时调整混凝土的强度。

3）对已经投入使用的混凝土构件进行强度检验。

3.2.2 准备工作

钻芯法试验所需准备的设备主要包括取芯设备、芯样补平器、磨平机、压力试验机等。

试验期间所需关键技术材料有工程项目建设资料、设计图纸、混凝土强度等级等，还应结合工程项目的施工要求，了解混凝土原材料的相关试验检测报告。

3.2.3 取样大小及样本选择

为避免钻芯法对工程项目施工以及混凝土构件的完整性造成影响，钻芯时应参照图纸以及工作经验等，选择对构件影响小的位置，并避开管线、主筋等重要受力结构，避免钻芯影响混凝土结构的性能。

3.2.4 钻芯法的相关技术要求

每个构件的钻芯数量应该根据构件的体积决定，一般构件结构小，可选择不少于2个钻芯样本。在钻芯期间，用水对钻头进行冷却，在排除周围混凝土屑之后，将出水口温度控制在35～40℃；芯样直径应不小于骨料最大粒径的2～3倍；取芯后留下的孔洞，可选择微膨胀水泥或者树脂类材料等修复，使取样位置的混凝土强度与整体结构相比具有更高的等级；钻芯法的芯样应参照垂直度以及平整度等要求，若发现混凝土样本不满足预期标准，则需要对芯样进行加工，保证使芯样与补平层之间能够良好地结合。

3.2.5 芯样的抗压强度试验

试验中，相关人员需要重点关注以下问题。

1）检查芯样的外观以及相关尺寸要求，在试验检测期间，可用磨平机对芯样做抹平处理后，再用砂浆、泥浆做养护，避免芯样出现裂缝、缩颈等问题，以致不符合混凝土的最终测试结果。

2）当结构工作环境比较潮湿，需要确定潮湿状态下混凝土的强度时，芯样试件宜在（20±5℃）的清水中浸泡40～48h，从水中取出后立即进行试验。

3）在测试期间，要连续获得3个测试值，以测试的最小值为最终结果。针对高径比不小于2.00的轴心抗压强度，在数据处理过程中可将其换算为高径比为1.00的试件强度，并根据相关标准做系数换算。

3.3 钻芯法取样的结果分析

按照上文方法对建筑物混凝土做抗压强度分析后，分别选择3个点做钻芯法检测，其中：在取样点①钻取芯样的直径规格为100.0mm、高径比1.00，测量结果显示芯样的抗压强度值为30.3MPa；取样点②的混凝土设计强度等级为C30，钻芯取样的直径为99.7mm、高径比0.98，芯样的抗压强度测试结果显示为30.9MPa；取样点③的混凝土设计强度等级为C30，钻芯取样的直径为99.7mm、高径比0.99，最终测量结果显示芯样的抗压强度达到31.5MPa。

在测试期间，为保证测试检测结果，必须经过严格审核，并尽量消除外部因素对最终测量结果的影响。对工程项目主体结构以及关键受力部位，必要时可不选择钻芯法，以保证混凝土构件整体结构的稳定性。除此之外，针对工程项目中强度不满足设计标准的情况，可遵照相关技术要求作出改进，避免出现质量风险。

4 结语

大量工程项目实践经验表明，用钻芯法检测混凝土抗压强度存在诸多影响最终测量结果的因素，因此，在进行混凝土性能检测时，工作人员要充分认识到其他因素对测验结果的影响，发挥钻芯法的技术优势，争取直观地显示混凝土结构性能的变化，为最终更好地掌握混凝土构件性能奠定基础。