建筑主体结构检测中钻芯法与回弹法的运用探讨

李林东

（广州市市政工程试验检测有限公司，广东广州 510660）

0 引言

现阶段，我国建筑规模、建筑程序都在朝着现代化、规范化的方向发展，在此过程中，人们对建筑工程质量要求在不断提升，在进行工程施工监管时，合理应用钻芯法、回弹法对建筑主体的混凝土结构质量进行检测，在发现问题时及时对其进行处理，已经成为保证混凝土质量符合工程施工建设需要的重要举措之一。

1 开展建筑主体结构检测工作的意义

随着我国城市化进程的不断推进，我国建筑行业繁荣发展，越来越多的企业及个人投身到了建筑行业当中，部分企业或个人并不具备建筑工程施工资质，但仍参与到建筑工程施工活动中的影响，建筑工程的安全性、使用寿命往往无法满足人们的预期需要。现阶段，为切实解决上述问题，加强对工程的监管，在工程施工过程中，应用合适的检测方法，对工程施工质量进行检测，及时找出工程施工过程中存在的不足，并对其进行优化，成为保证工程整体质量安全的关键点之一。混凝土作为当前建筑工程主体结构建设过程中不可或缺的重要建材，其质量安全与工程整体质量间存在着直接的联系，在检测过程中，提升对混凝土质量检测工作的关注度，保证混凝土建材本身以及混凝土结构质量参数符合工程建设标准的要求成为一项极为重要的工作[1]。

2 用钻芯法检测混凝土质量的方法

钻芯法是一种利用钻机，在建筑混凝土结构上钻孔，通过取芯对混凝土强度及结构内部质量进行检测的方式，了解建筑工程混凝土结构的破损现场检测手段。为保证检测工作的可靠性，在应用钻芯法时，应当在保证混凝土芯样位置选取、尺寸大小合适性的基础上，对芯样进行加工，并对实验数据进行分析处理，便于检测人员确实了解建筑工程混凝土结构的实际情况。

2.1 芯样位置选择

在用钻芯法了解建筑工程结构质量时，应当以《钻芯法检测混凝土抗压强度技术规范》为基础，通过对建筑工程实际情况进行分析后，对建筑中受压力较小的位置进行取芯处理，切实保证芯样能够反映建筑工程施工质量的同时，避免对建筑工程整体结构安全造成破坏。具体来说，在进行建筑工程钻芯取样处理时，首先可以在工程施工现场，以单位为整体进行取样检查，并且为避免取样工作对建筑整体结构稳定性造成威胁，需要尽量将取芯数量控制在4个以下，若建筑结构为构件建筑，取芯的数量还需要进一步减少。需要注意的是，在工程施工过程中，会对混凝土强度产生影响的因素相对较多，为保证取样工作的可靠性，取样人员应当注重工程施工过程中混凝土的离散性，并且在尽量保证混凝土强度与均质性的基础上，在均匀平面上进行取芯操作。同时，在确定取芯位置时，应当在明确建筑受力、外观特点等信息的基础上，进行取芯操作，举例来说，在进行桥梁工程混凝土检测时，若采用钻芯法检测混凝土的强度，需要将主梁悬挑到支座1m左右的位置处，并且在检测桥墩、连接处的混凝土强度时，应选择桥墩位置，进行钻芯操作；在检测桩基础强度时，应当选择靠近桩体中心的位置，进行钻芯操作。

2.2 芯样尺寸选择

在进行建筑工程混凝土强度检测时，若检测方法为钻芯法取样检测，那么为了在满足测试需要的基础上，降低对建筑工程本身的损害度，需要在明确检测工作实际需要的基础上，控制芯样尺寸大小。一般情况下，为保证芯样检测质量能够满足后续工作的需要，应当保证钻取的芯样直径在骨料直径的2倍以上，即便是在一些特殊情况下，芯样的直径也应当在骨料直径的1倍以上。在对建筑进行钻芯取样操作时，芯样的尺寸越小，对建筑工程造成的损坏就越小，但若是检测芯样太小，那么芯样的混凝土强度将会发生变异，检测工作的精准度越低。现阶段，为了进一步降低钻芯取样工作的难度，芯样的直径大多为5cm、7.5cm或者10cm。但需要注意的是，在进行实际的取芯操作时，工作人员应当在明确实际情况的基础上，综合考量部件配筋率、骨料直径等因素，选择合适的芯样尺寸[2]。

2.3 芯样加工

在完成取芯操作后，为提升芯样质量检测工作的准确性，需要对芯样（图1）进行选择，挑选合格的芯样（图1a），然后对芯样进行加工处理，处理好的芯样如图1b所示。在加工时，首先，应保证切除两端不平整位置后，芯样的高精比在0.95与1.05之间；其次，用游标卡尺对芯样进行测量，应保证芯样高速任一直径与其平均直径的误差都在2mm以内；再次，在用直尺与塞尺测量芯样时间两端面时，可以发现端面在100mm内的不平整度在0.1mm以内；最后，用角度尺测量端面与轴线的不垂直度在1°以内。在保证芯样外观符合标准后，可以先用游标卡尺测量芯样的直径，然后将符合标准的芯样放在万能试验机上，对其进行压强度测试，记录芯样破碎时的破坏荷载，然后将记录的数值与标准数值进行比对，了解该建筑结构混凝土强度是否符合建筑工程的预期要求，若不满足，则及时对其进行处理，若满足，开展后续工程施工，从而达到保证工程整体质量安全的目的。

图1 混凝土芯样

3 用回弹法检测混凝土质量的方法

考虑到混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在着一定的联系，因此，为了解混凝土结构的抗压强度，则可以用一定的力将回弹仪（图2）的弹击锤打击到混凝土结构表面，通过读取回弹仪回弹值，并对回弹值与混凝土表面硬度比例进行分析的方式，了解混凝土的表面硬度，然后达到推导混凝土抗压强度的目的。在当前建筑工程混凝土强度测定时，由于回弹法并不会对建筑工程整体结构造成严重的破坏，因此这一方法的应用范围较为广泛。

图2 回弹仪

3.1 检测步骤

在用回弹仪检测混凝土强度时，首先，要以《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23—2011）为依据，选择合适的测区，一般情况下，在进行某一结构或构件回弹检测时，应保证测区数量在10个以上，若构件的某一方向尺寸在4.5m以内，另一方向尺寸在0.3m以内，那么测区数量可以适当减少，但仍需保证测区的总数量在5个以上。其次，在进行测区选择时，应保证回弹仪处于水平方向能够对混凝土浇筑侧界面进行检测，并且测区可以选择在构建两个对称可测面或者一个可测面上，均匀布置测区内的测点，具体来说，相邻两个测区间的距离应当小于2m，测区与构件端部或施工缝边缘间的距离应在0.2～0.5m之间。再次，在完成测区选择工作后，为保证检测工作的精确性，需要用砂纸将混凝土测区表面打磨光滑，然后用毛刷清除测区表面的杂质，避免对回弹检测工作造成不利影响。最后，在进行薄壁或者小型构件回弹检测时，为避免薄壁或者构件在测试时出现颤动现象，应当在检测前对其进行固定处理[3]。

3.2 强度计算

用回弹仪对每个面积小于0.04m2的测区进行回弹测量后，可以对测得的16个回弹值进行处理，去掉其中3个最大与3个最小的回弹值，然后求剩下的10个回弹值的平均值，这一平均值可以被看作是最终的回弹值。在进行回弹值计算时，若混凝土构件并未在水平方向进行浇筑测量处理，那么需要对回弹值进行修正处理，在提升回弹值精准度的同时，为混凝土强度换算前的绘制提供有效的支持。

4 钻芯法与回弹法的应用实例

4.1 项目概况

某商用楼位于A地步行街附近，为切实了解该商用楼质量能否满足工程施工预期要求，需要对其剪力墙混凝土强度能否满足设计强度要求进行测量，由于在对该商用楼的剪力墙进行回弹法检测时，发现混凝土强度存疑，于是决定用钻芯法对混凝土剪力墙强度进行检测。

4.2 回弹法

为切实了解该商用楼剪力墙混凝土强度，相关检测人员先用回弹仪对剪力墙的强度进行了检测，发现该商用楼的9层、22—25层的剪力墙混凝土强度不符合设计混凝土强度等级要求。在检测时，先挑选合适的测区，然后结合相关的测量要求，控制测区间距在2m以内；然后用砂纸与毛刷清洁测区，再用回弹仪对测区进行弹力测量，并将弹力值转化为混凝土强度。

4.3 钻芯法

4.3.1 芯样处理

在用回弹法测量后，发现该商用楼部分剪力墙混凝土强度存疑，此时遵循《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（JGJ/T 384—2016），选择该建筑中剪力墙混凝土抗压强度相对较小的部分然后用钻芯法钻取芯样，并且为了保证后续芯样荷载强度测试工作的准确性，保证钻取的标准芯样试件最小样本量在15个以上，对于部分小直径芯样，可以适当增加芯样个数。在完成芯样钻取工作后，用双面锯，切割钻芯的两侧，并且在锯切过程中，可以用冷水冷却锯面，然后用水泥砂浆对芯样断面进行补平处理，在此操作过程中，保证水泥砂浆的补平厚度在5mm以内。在正式测量芯样荷载强度前，可以对芯样的几何尺寸进行细致地测量。具体测量内容包括芯样的平均直径、垂直度、平整度等，在保证这些参数均满足《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（JGJ/T 384—2016）后，开展芯样的时间试验[4]。

4.3.2 芯样试验

在保证芯样高径比、平整度、垂直度等参数均符合要求后，将其浸泡在20±5℃的清水中，浸泡时间在10～18h之间，然后取出芯样，擦去芯样表面的清水，在干燥的环境条件下，开展抗压试验，在试验过程中，应保证操作流程符合《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081—2019）的要求。在测得芯样破碎荷载后，通过公式（1）计算芯样的抗压强度值。

式中：fcu，cor——芯样的抗压强度值，MPa；βc——芯样强度换算系数，在本次测试中取值为0.1；Fc——芯样在抗压试验中的破坏荷载，N；Ac——芯样的抗压截面积，mm2。

4.3.3 试验结果

在经过钻芯法测试后，可以得到该商用楼的39—Y轴剪力墙柱混凝土抗压强度平均值为44.9MPa，标准差为2.29MPa，最小值为41.5MPa，现龄期混凝土强度推定值为41.1MPa，设计强度等级为40；3—L轴剪力墙柱混凝土抗压强度平均值为44.8MPa，标准差为1.68MPa，最小值为41.9MPa，现龄期混凝土强度推定值为42.1MPa，设计强度等级为40；8—L轴剪力墙柱混凝土抗压强度平均值为45.1MPa，标准差为2.06MPa，最小值为41.9MPa，现龄期混凝土强度推定值为41.8MPa，设计强度等级为40；16—L轴剪力墙柱混凝土抗压强度平均值为45.0MPa，标准差为1.83MPa，最小值为42.7MPa，现龄期混凝土强度推定值为41.9MPa，设计强度等级为40；33—L轴剪力墙柱混凝土抗压强度平均值为45.0MPa，标准差为1.68MPa，最小值为42.5MPa，现龄期混凝土强度推定值为42.2MPa，设计强度等级为40；C1以北交23—27轴剪力墙柱混凝土抗压强度平均值为45.0MPa，标准差为2.25MPa，最小值为42.1MPa，现龄期混凝土强度推定值为14.3MPa，设计强度等级为40。

5 结语

总而言之，在当前的建筑工程施工管理过程中，为保证建筑整体的安全性，合理应用钻芯法、回弹法等检测方法，对建筑工程的主体结构质量进行检测，在保证建筑工程质量符合工程施工需要的基础上，可以为建筑工程使用寿命的延长、人们人身财产安全的保障提供有效的支持。