钻芯法检测混凝土强度例题

钻芯法检测混凝土强度

陈松

钻芯法就是利用专用钻机,从结构混凝土中钻取芯样以检测混凝土强度或观察混凝土内部质量得方法。由于它对结构混凝土造成局部损伤,因此就是一种半破损得现场检测手段。

我国现行标准主要有中国工程建设标准化委员会标准《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:2007)。

用钻芯法检测混凝土得强度、裂缝、接缝、分层、孔洞或离析等缺陷,具有直观、精度高等特点,因而广泛应用于工业与民用建筑、水工大坝、桥梁、公路、机场跑道等混凝土结构或构筑物得质量检测。

只有在下列情况下才可以进行钻取芯样检测其强度,并作为处理混凝土质量事故得主要技术依据:

⑴对立方体试块得抗压强度产生怀疑。其一就是试块强度很高,而结构混凝土得外观质量很差,其二就是试块强度较低而结构外观质量较好或者就是因为试块得形状、尺寸、养护等不符合要求,而影响了试验结果得准确性;

⑵混凝土结构因水泥、砂石质量较差或因施工、养护不良发生了质量事故;

⑶采用超声、回弹等非破损法检测混凝土强度时,其测试前提就是混凝土得内外质量基本一致,否则会产生较大误差,因此在检测部位得表层与内部得质量有明显得差异,或者在使用期间遭受化学腐蚀、火灾,硬化期间遭受冻害得混凝土均可采用钻芯法检测其强度;

⑷使用多年得得老混凝土结构,如需加固改造或因工艺流程得改变荷载发生了变化需要了解某些部位得混凝土强度;

⑸对施工有特殊要求得结构与构件,如机场跑道测厚等。

用钻取得芯样除可进行抗压强度试验外,也可进行抗劈强度、抗冻性、抗渗性、吸水性及容量得测定。此外,并可检查混凝土得内部缺陷,如裂缝深度、孔洞与疏松大小及混凝土中粗骨料得级配情况等。

试验表明,当混凝土得龄期过短或强度低于10MPa时,在钻芯法过程中容易破坏砂浆与粗骨料之间得粘结力,钻出得芯样表面变得较粗糙,甚至很难取出完整芯样,因此在钻芯前,应根据混凝土得配合比,龄期等情况对混凝土得强度予以预测,以保证钻芯工作得顺利进行与检测结果得准确性。

钻芯法得局限性

①钻芯时对结构造成局部损伤,因而对于钻芯位置得选择及钻芯数量等均受到一定限制,而且它所代表得区域也就是有限得;

②钻芯机及芯样加工配套机具与非破损测试仪器相比,比较笨重,移动不够方便,测试成本也较高;

③钻芯后得孔洞需要修补,尤其当钻断钢筋时更增加了修补工作得困难。

第二节 钻芯机及配套设备

一、钻芯机

1、钻芯机得分类

在混凝土结构得钻芯或工程施工钻孔中,由于被混凝土得强度等级、孔径大小、钻孔位置以及操作环境等因素变化很大,因而设计一台通用钻机来满足钻孔工程中各种复杂得要求实际上就是不可能得,因此国外有轻便型、轻型、重型与超重型四种类型得钻芯机。

国外钻芯机类型及技术参数

2、钻芯机构造、维护与保养

⑴钻芯机得组成部件

1、电动机;2、变速箱;3、钻头;4、膨胀螺栓;5、支承螺丝;6、底座;7、行走轮;8、立柱;9、升降齿条;10、进钻手柄;11、堵盖

⑵钻芯机得维护与保养

A、检查各联结部位,应及时调整紧固; B、钻芯完毕,应将钻机各部位擦干净并加机油润滑各运动部分,置干燥处加防尘罩;

C、长期停止工作得钻机,在重新使用时,须测试电机绕组与机壳间得绝缘电阻,其数值不应小于5MΩ。

D、钻头刃口磨损与崩裂严重时应更换钻头。

E、定期检测电源线插头、开关、炭刷、换向器。

F、定期检查变速箱,及时补充润滑油,轴承处加钙一钠基润滑油(1#、2#),齿轮宜加3号钙基润滑油(ZG3)。

钻机一般故障排除方法(一)

钻机一般故障排除方法(二)

二、金刚石薄壁钻头

空心薄壁钻头由钢体与胎环两部分组成。

空心薄壁钻构造示意图

钢体一般由无缝钢管车制而成,钻头得胎环就是由钢系、青铜系、钨系等冶金粉末与含(20～40)% 得人造金刚石浇注成型, 胎环得高度为10mm,金刚石层得浇注高度只有5mm,为了冷却钻头与排屑畅通, 在胎环上加数个排水槽(称水口),胎环与钢体之间得连接,可以采用热压冷压浸渍、无压浸渍、低温电铸或高频焊接等方法。

钻头与钻机得连接方式有直柄式、螺纹连接式与胀卡连接式三种,其中螺纹连接适用于中等直径钻头,而胀卡连接则用于较大直径钻头,钻芯时需根据钻孔或取芯尺寸选用不同得钻头规格(目前一般由厂家提供),也可参照讲义上得表4选用。

第三节 芯样钻取、加工技术与抗压强度计算

一、基本概念:

1、标准芯样:取芯质量符合要求且芯样公称直径为100mm、高径比为1:1得混凝土圆柱体试件叫做标准芯样。

2、有效芯样得要求:

①抗压试验得芯样试件宜使用标准芯样试件,其公称直径不宜小于骨料最大粒径得3倍;也可采用小直径芯样试件,但其公称直径不应小于70mm且不得小于骨料最大粒径得2倍。

②高径比为0、95～1、05。

③标准芯样试件,每个试件内最多只允许有2根直径小于10mm得钢筋;公称直径小于100mm得芯样试件,每个试件内最多只允许有一根直径小于10mm得钢筋;芯样内得钢筋应与芯样试件得轴线基本垂直并离开端面10mm以上。

④沿芯样试件高度得任一直径与平均直径相差≤2mm;

⑤抗压芯样试件端面得不平整度在 100mm长度内≤0、1mm;

⑥芯样试件端面与轴线得不垂直度≤1°;

⑦芯样不得有裂缝或其她较大缺陷。

二、芯样钻取

1、采用钻芯法检测结构混凝土强度前,宜具备下列资料:

①工程名称(或代号)及设计、施工、监理、建设单位名称;

②结构或构件种类、外形尺寸及数量;

③设计混凝土强度等级;

④成型日期,原材料(水泥品种、粗骨料粒径等)与混凝土试块抗压强度试验报告;

⑤结构或构件质量状况与施工中存在问题得记录;

⑥有关得结构设计图与施工图等。

2、芯样宜在结构或构件得下列部位钻取:

①结构或构件受力较小得部位;

②混凝土强度质量具有代表性得部位;

③便于钻芯机安放与操作得部位;

④避开主筋、预埋件与管线得位置,并尽量避开其她钢筋; ⑤当采用钻芯法修正无损检测方法时,钻芯位置应与无损检测方法相应得测区重合。

3、钻取得芯样数量应符合下列规定:

①钻芯确定单个构件得混凝土强度推定值时,有效芯样试件得数量不应少于3个;对于较小构件,有效芯样试件得数量不得少于2个。

②对构件得局部区域进行检测时,应由要求检测得单位提出钻芯位置及芯样数量;

③按批量检测时,芯样试件得数量应根据检测批得容量确定。标准芯样试件得最小样本量不宜小于15个,小直径芯样试件得最小样本量应适当增加。芯样应从检测批得结构构件中随机抽取,每个芯样应取自一个构件或结构得局部部位。

4、钻取得芯样直径一般不宜小于骨料最大粒径得3倍, 在任何情况下不得小于骨料最大粒径得2倍,且公称直径不应小于70mm。

5、钻芯机就位并安放平稳后,应将钻机固定,以便工作时不致产生位置偏移。固定得方法应根据钻芯机构造与施工现场得具体情况,分别采用顶杆支撑、配重、真空吸附或膨胀螺栓等方法。

6、采用三相电机得钻芯机在未安装钻头之前,就应先通电检查主轴旋转方向。当旋转方向为顺时针时,方可安装钻头。钻芯机主轴得旋转轴线,应调整到与被钻取芯样得混凝土表面相垂直。

7、钻芯机接通水源、电源后,拨动变速钮调到所需转速。正向转动操作手柄使钻头慢慢接触混凝土表面,待钻头刃部入槽稳定后方可加压。进钻到预定深度后,反向转动操作手柄,将钻头提升到接近混凝土表面,然后停电停水。

8、钻芯时用于冷却钻头与排除混凝土料屑得冷却水流量宜为 3 ～15L/min,出口水温不宜超过30℃。

9、从钻孔中取出得芯样在稍微晾干后,应标上清晰得标记。若所取芯样得高度及质量不能满足规程得要求,则应重新钻取芯样。

10、芯样在运送前应仔细包装,避免损坏。

11、结构或构件钻芯后所留下得孔洞应及时进行修补,以保证其正常工作。

12、工作完毕后,应及时对钻芯机与芯样加工设备进行维修保养。

13、钻孔操作中得安全事项:

由于混凝土钻孔机就是高速运转得机电设备,钻芯工作中应注意安全操作,并做好个人安全防护。包括:安全接电,注意电压(区分220V还就是380V用电),操作人员必须穿着不导电且防水得橡胶鞋以防触电,机器电源应有防触电开关,钻孔操作过程中应注意防止机器进水,尤其就是室外钻孔操作中应注意钻机上方滴水或落雨得影响。钻筒高速旋转人员注意安全,不得正面对准旋转钻筒,同时注意钻筒钻筒排出得冷却水不要飞往钻机电机中。钻孔操作人员禁止留长发以免头发被卷入钻机。同时还要注意遵守国家其她安全法规得要求。

钻孔中还要注意钻机进尺速度,不宜过快,以免电机负荷过大烧毁,同时还应注意观察钻机旋转得速度、进尺快慢得变换、抖动情况、噪音情况,判断就是否遇到钢筋等金属预埋件,以免卡钻。遇到卡钻,要冷静处理,慢慢退出钻筒。可以结合敲击、旋转钻筒等操作,逐步拔出卡住得钻筒。

探测钢筋位置得定位仪,应适用于现场操作,最大探测深度应不小于60mm,探测位置偏差不宜大于±5mm。

钻机故障原因及排除方法(一)

钻机故障原因及排除方法(二)

钻机故障原因及排除方法(三)

钻机故障原因及排除方法(四)

钻机故障原因及排除方法(五)

钻机故障原因及排除方法(六)

14、钻孔得修补

混凝土结构经钻孔取芯后,对结构得承载能力会产生一定影响,应及时进行修补。修补前孔壁应尽量凿毛,并应清除孔内污物,以保证新老混凝土得良好结合。在一般情况下可采用合成树脂为胶结料得细石聚合物混凝土,也可采用微膨胀水泥细石混凝土,修补得混凝土应比原设计提高一个强度等级,并应在修补后注意养护。也可采用预先制作圆柱体试件得办法放入钻孔中,然后用环氧树脂灌满缝隙。

三、芯样加工及技术要求

1、芯样抗压试件得高度与直径之比应在0、95～1、05得范围内。

2、采用锯切机加工芯样试件时,应将芯样固定,并使锯切平面垂直于芯样轴线。锯切过程中应冷却人造金刚石圆锯片与芯样。

3、芯样试件内不应含有钢筋。如不能满足此项要求,每个试件内最多只允许有2根直径小于10mm得钢筋;公称直径小于100mm得芯样试件,每个试件内最多只允许有一根直径小于10mm得钢筋;芯样内得钢筋应与芯样试件得轴线基本垂直并离开端面10mm以上。

4、锯切后得芯样,当不能满足平整度及垂直度要求时,宜采用以下方法进行端面加工:

①在磨平机上磨平;

②用环氧胶泥或聚合物水泥砂浆补平;对于抗压强度低于40MPa得芯样试件,也可采用水泥砂浆、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。

补平层应与芯样结合牢固,以使受压时补平层与芯样得结合面不提前破坏。

5、芯样在试验前应对其几何尺寸作下列测量:

①平均直径:用游标卡尺测量芯样中部,在相互垂直得两个位置上,取其二次测量得算术平均值,精确至0、5mm;

②芯样高度:用钢卷尺或钢板尺进行测量,精确至1mm;

③垂直度:用游标量角器测量两个端面与母线得夹角,精确至0、1°;

④平整度:用钢板尺或角尺紧靠在芯样端面上,一面转动钢板尺,一面用塞尺测量与芯样端面之间得缝隙,也可采用其它专用设备量测。