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提高混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的工程措施
回彈法檢測混凝土強度(回彈法間接換算的強度)是通過彈擊混凝土表面,根據(jù)回彈值(表面硬度)結(jié)合經(jīng)驗公式換算強度,是間接檢測,反映表面淺層(3~5mm)的強度特性?;貜棌姸刃柰ㄟ^修正公式(考慮碳化深度、表面狀態(tài)等)換算,結(jié)果受表面因素干擾大。回彈法無需破壞混凝土結(jié)構(gòu),僅通過彈擊表面獲取數(shù)據(jù),對結(jié)構(gòu)完整性無影響,適用于現(xiàn)役建筑或不宜破損的工程。回彈法操作簡單,檢測速度快,可在短時間內(nèi)完成大量測區(qū)的檢測,效率高。但回彈法也有一些缺點:如,回彈值受混凝土表面碳化深度、濕度、平整度、骨料分布等因素影響,需修正(如碳化深度測量),否則誤差較大(誤差約±15%)。僅檢測表面淺層強度(約3~5mm),無法判斷混凝土內(nèi)部缺陷(如蜂窩、裂縫)或深層強度。
取芯法檢測混凝土強度是直接鉆取芯樣并進行抗壓試驗,直接檢測,反映芯樣所取部位的真實強度(包括內(nèi)部密實性)。取芯強度是實測值,僅受芯樣加工質(zhì)量(尺寸、平整度)和鉆取位置影響,可靠性更高。取芯法通過芯樣抗壓試驗直接測定混凝土強度,結(jié)果可靠性高,是混凝土強度檢測的“金標準”,誤差通常小于±10%??煞从承緲铀〔课坏恼鎸崗姸?,尤其適用于回彈法等間接檢測結(jié)果存疑時的驗證。能獲取混凝土內(nèi)部一定深度(取決于芯樣長度)的強度,且可觀察內(nèi)部密實性(如骨料分布、裂縫)。但取芯法也有缺點,如需鉆取芯樣(直徑通常75~100mm),對結(jié)構(gòu)造成局部損傷,需修補處理,不適用于重要構(gòu)件或薄壁結(jié)構(gòu)。芯樣尺寸、垂直度、表面平整度等需符合規(guī)范,否則影響試驗結(jié)果(如高徑比不足導(dǎo)致強度偏高)。
“回彈取芯法”是混凝土強度檢測中常用的回彈法(非破損檢測)與取芯法(破損檢測)相結(jié)合的綜合檢測方法,主要用于提高檢測結(jié)果的準確性和可靠性,尤其適用于對回彈法檢測結(jié)果有懷疑或需要精確判定的場景。以回彈法進行初步篩查,對可疑部位(如強度異常、表面缺陷)用取芯法驗證。用取芯結(jié)果修正回彈法的系統(tǒng)誤差(如碳化深度影響、測區(qū)修正),提高整體檢測精度。根據(jù)GB/T50784-2013《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標準》或JGJ/T23-2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》,當回彈法檢測結(jié)果出現(xiàn)以下情況時,需用取芯法修正或驗證:
(1)對回彈結(jié)果有懷疑(如強度離散性大、與施工記錄不符);
(2)結(jié)構(gòu)處于潮濕、高溫、凍融等復(fù)雜環(huán)境,回彈法適用性降低;
(3)需對單個構(gòu)件或局部區(qū)域的強度進行精確判定。
一、操作流程與要點
(1)回彈法檢測
按規(guī)范選取測區(qū)(每個構(gòu)件≥10個,測區(qū)面積0.04㎡),避開鋼筋密集區(qū)、缺陷部位。測量回彈值(每個測區(qū)16點,剔除3個最大值和最小值,取剩余10點平均值),檢測碳化深度(酚酞酒精溶液滴定)。
(2)取芯法驗證
取芯法優(yōu)先選擇回彈測區(qū)內(nèi)或強度可疑區(qū)域,避開主筋和預(yù)埋件,芯樣直徑一般為100mm(不小于骨料最大粒徑2倍),高度與直徑比1:1。芯樣加工時要端面平整(平整度≤0.1mm/100mm),垂直度≤2°,避免芯樣裂縫、疏松。按標準方法加載,計算芯樣抗壓強度(需考慮尺寸修正系數(shù),如直徑75mm芯樣修正系數(shù)0.9)。
二、合格判定
取芯法檢測混凝土強度的合格判定需根據(jù)工程類型、檢測目的及相關(guān)規(guī)范綜合確定,核心依據(jù)為GB/T50784-2013《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標準》、CECS03:2007《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》和GB50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》。
(一)日常質(zhì)量檢測(規(guī)范依據(jù):CECS03:2007第3.2.5條)
芯樣數(shù)量:
(1)單個構(gòu)件:不少于3個芯樣;
(2)較小構(gòu)件(如截面尺寸<300mm)可減少至2個芯樣。
合格標準:
(1)取芯樣強度的最小值作為推定值,該值需≥設(shè)計強度等級。例如,設(shè)計強度為C30時,芯樣強度最小值需≥30MPa。若芯樣尺寸為非標準(如直徑75mm),需乘以尺寸修正系數(shù)(通常為0.95)后再與設(shè)計值對比。
(二)結(jié)構(gòu)實體檢驗驗收(GB50204-2015附錄D.0.7條)
芯樣數(shù)量:
按GB50204-2015附錄D要求,采用回彈-取芯法時,每個強度等級抽取3個芯樣(對應(yīng)3個最小回彈測區(qū))。
合格標準:
平均值≥設(shè)計值的88%,且最小值≥設(shè)計值的80%。例如:設(shè)計強度為C30時,芯樣強度平均值需≥26.4MPa,最小值需≥24MPa。
特殊要求:
芯樣需避開主筋、預(yù)埋件,且高度與直徑之比(高徑比)需在0.95~1.05范圍內(nèi),端面平整度誤差≤0.1mm/100mm,垂直度偏差≤1°。
(三)規(guī)范沖突時的優(yōu)先順序
結(jié)構(gòu)驗收:優(yōu)先執(zhí)行GB50204-2015的回彈-取芯法標準。
日常檢測:按CECS03:2007執(zhí)行,當結(jié)果爭議時以取芯法為最終依據(jù)。
地方或行業(yè)標準:如公路工程(JTGE60-2008)要求芯樣直徑150mm、高徑比2:1,需按對應(yīng)規(guī)范執(zhí)行。
三、芯樣強度低的原因
(一)施工與養(yǎng)護缺陷
混凝土澆筑過程中,出現(xiàn)漏振、過振或振搗時間不足,導(dǎo)致芯樣內(nèi)部存在蜂窩、孔洞、氣泡(芯樣表觀可見疏松層或貫通裂縫,規(guī)范要求剔除此類芯樣)。
養(yǎng)護條件不達標:
(1)早期缺水。標準養(yǎng)護要求濕度≥95%,若自然養(yǎng)護覆蓋不足,混凝土脫水導(dǎo)致水化不充分(強度損失可達20%~30%)。
(2)低溫施工。溫度<5℃時未采取保溫措施,水泥水化減緩,取芯齡期(如28天)強度未達到設(shè)計值(GB50666-2011冬期施工規(guī)范)。
(3)齡期不足。提前取芯(如14天齡期),混凝土強度未完全發(fā)展(普通混凝土28天強度約為設(shè)計值的85%~100%,具體需結(jié)合強度增長曲線)。
(二)檢測操作不當導(dǎo)致芯樣代表性不足
(1)取樣位置不合理
在裂縫、疏松層、施工縫或蜂窩麻面處取芯,直接導(dǎo)致芯樣強度偏低(規(guī)范要求避開明顯缺陷區(qū))。芯樣靠近主筋(保護層厚度不足,邊緣距鋼筋<10mm),鉆孔過程損傷鋼筋或?qū)е禄炷辆植勘懒眩緲雍∪踅缑?。在梁柱?jié)點、懸挑構(gòu)件等應(yīng)力集中區(qū)域取芯,混凝土可能因受力損傷導(dǎo)致強度下降。
(2)鉆芯過程損傷芯樣
取芯樣過程中,未使用冷卻水(流量<3L/min)或鉆進速度>500mm/min,摩擦生熱導(dǎo)致混凝土表層軟化、內(nèi)部微裂紋擴展(JGJ/T384要求勻速鉆進并持續(xù)冷卻)。鉆機固定不牢,振動過大導(dǎo)致芯樣與鉆頭接觸時發(fā)生偏移,造成邊緣破損或內(nèi)部微裂縫(規(guī)范要求用膨脹螺栓固定鉆機,垂直度偏差≤0.5°)。芯樣取出方式不當,強行敲擊或拉扯芯樣,導(dǎo)致端面破損或內(nèi)部產(chǎn)生新裂縫(應(yīng)使用專用夾具平穩(wěn)取出)。
(三)芯樣加工不符合規(guī)范
高徑比(H/d)<0.95或>1.05,導(dǎo)致抗壓時端部約束效應(yīng)變化(標準芯樣H/d=1,偏差過大需修正或剔除)。端面平整度>0.1mm/100mm,或垂直度>1°,加載時產(chǎn)生偏心受力,強度測試值偏低(規(guī)范要求磨平或補平處理)。
使用低強度硫磺膠泥(強度<芯樣強度)補平,或補平厚度>2mm,導(dǎo)致受壓時補平層先破壞,影響整體強度(推薦使用高強環(huán)氧膠泥)。
芯樣含直徑>10mm鋼筋或鋼筋距端面<10mm,未剔除或修正,鋼筋削弱有效受力面積(規(guī)范允許單根≤10mm且距端面≥10mm的鋼筋,需在計算時扣除鋼筋面積)。
(四)試驗條件與操作誤差
試驗設(shè)備精度不足,荷載傳感器未校準(精度>±1%),或量程選擇不當(破壞荷載<量程20%或>80%),導(dǎo)致讀數(shù)偏差(GB/T50081要求量程匹配)。試驗過程中速率過快(如>1.0MPa/s對C60混凝土),混凝土來不及應(yīng)力重分布,提前破壞,強度值偏低;速率過慢(如<0.3MPa/s對C30混凝土),可能因徐變導(dǎo)致長期荷載下提前破壞(規(guī)范明確不同強度等級的加載速率范圍)。
試驗過程中芯樣未居中:軸線與壓力機軸線偏差>2°,產(chǎn)生偏心受壓,邊緣先破壞,實測強度低于軸心抗壓強度(規(guī)范要求嚴格對中)。此外,芯樣潮濕狀態(tài)芯樣未干燥(如直接浸泡后試驗),水分降低水泥石強度;或干燥過度(60℃烘干>48h)導(dǎo)致混凝土收縮開裂(試驗前需統(tǒng)一濕度狀態(tài),自然干燥或飽和面干)。
四、不合格處理與爭議解決
(1)初步復(fù)核。檢查芯樣加工記錄、試驗設(shè)備校準情況,排除操作誤差;
(2)擴大檢測。增加芯樣數(shù)量至15個以上,或采用聲波透射法檢測內(nèi)部密實度;
(3)第三方鑒定。委托具有資質(zhì)的檢測機構(gòu)進行全面評估,必要時進行結(jié)構(gòu)安全性驗算;
(4)工程處理。當強度偏差≤10%:采用表面加固(如碳纖維布);當強度偏差>10%:拆除重建或設(shè)計復(fù)核后采取加固措施(如增大截面法)。
(5)爭議處理。當回彈推定值與取芯結(jié)果差異>15%時,需擴大取芯范圍或采用其他方法(如超聲—回彈綜合法)驗證。若樣本芯樣標準差>5MPa或變異系數(shù)>15%,需重新劃分檢測批或增加芯樣數(shù)量。
五、取芯強度低的處理
混凝土取芯強度低于設(shè)計要求時,需遵循“先檢測驗證、再分析原因、后分級處理”的原則,結(jié)合規(guī)范要求和工程實際制定方案。若涉及結(jié)構(gòu)加固,需由專業(yè)單位設(shè)計并審核,避免盲目處理引發(fā)二次隱患。
(一)局部強度不足(單個構(gòu)件或局部區(qū)域)
(1)表面修補與增強。對強度偏差較小(設(shè)計值85%以上)且不影響結(jié)構(gòu)安全的部位,可采用高強度聚合物砂漿(如M30級)修補表面缺陷。
(2)灌漿加固。若芯樣顯示內(nèi)部疏松,采用壓力灌注環(huán)氧樹脂或水泥基灌漿料,填充孔隙并提高整體性(適用于蜂窩、空洞等缺陷)。
(3)粘貼加固。對受彎構(gòu)件(梁、板),可粘貼碳纖維布(≥300g/㎡)或鋼板(厚度≥3mm),通過界面劑增強粘結(jié)力,提高承載力(需按《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》GB 50367設(shè)計)。
(二)大面積強度不足或結(jié)構(gòu)安全隱患
(1)結(jié)構(gòu)安全評估。委托第三方檢測機構(gòu),通過鉆芯取樣、荷載試驗等確定實際強度,由設(shè)計院復(fù)核承載力,判斷是否需加固或降級使用。
(2)整體加固方案。增大截面法,對柱、梁等構(gòu)件外包混凝土,提高截面尺寸和配筋率(適用于強度嚴重不足的承重構(gòu)件)。
(3)預(yù)應(yīng)力加固。對梁、板施加體外預(yù)應(yīng)力,分擔荷載并抵消部分變形(適用于跨度較大的構(gòu)件)。
(4)置換混凝土。鑿除強度不合格的混凝土,重新澆筑C30及以上高強混凝土(需支模并養(yǎng)護,適用于局部深層缺陷)。
(5)極端情況。若強度低于設(shè)計值70%且無法加固,需拆除重建(需專家論證并履行審批程序)。
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