钻芯法检测芯样端面处理的最佳方法试验研究

杨大顺 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230003）

1 引言

钻芯法检测混凝土强度，是评定混凝土强度的最重要方法，目前广泛应用于质量评定、验收以及加固指导等工作，但我国现有的钻芯检测技术规程关于芯样端面的加工不够完善和详细，而芯样端面的平整度与抗压强度关联尤其重要。若芯样端面平整度差，则混凝土芯样施压时会产生应力集中现象，大大降低混凝土的强度检测值。现有规范中仅仅提到磨平和补平，但并未对磨平及补平的具体步骤进行详细说明。因此，笔者认为芯样加工过程中操作者的操作方法、水平很大程度上会对芯样产生负面影响，锯、切、磨的过程中，芯样受到振动、夹持不牢固、偏斜、收尾部位“折断”等影响，都会使芯样强度检测值离散性增大，而高强混凝土芯样的表面平整度对芯样强度的检测值的影响比低强度等级混凝土要大得多，当前我国普遍采用的磨平机为砂轮旋转的磨平方式，其磨平的效果其实不理想，而性能能够达到理想的磨平机仍待加强研发。本文芯样采用高强混凝土，均未采用补平方式处理，仅采用普通双面磨平机和平面磨床的数据以做对比（平面磨床详见本文第2节）。

2 芯样钻取、加工

图1 目前国内普遍使用的双面磨平机

图2 双面磨平机的磨具

本文先后在各建筑场地抽检不同厂家的不同型号预应力混凝土管桩钻芯，每根桩上钻取12个芯样，芯样直径为75mm，在实验室采用双刀片切割机切割至高度为78mm～80mm的芯样，从12个芯样中抽取6个在普通双面磨平机上磨平至高度为75mm的芯样，另外6个送至机械加工处的平面磨床上，用三抓卡盘夹住分别磨平芯样的两端，直至芯样高度达到75mm，为了消除磨具损耗产生的影响，最后一刀磨完后砂轮要重新从芯样端面走过一刀，磨平结束后用刀口尺检测平面度，实测加工后平面度远远高于《钻芯检测离心高强混凝土抗压试验方法》（GB/T 19496-2004）第6.8款要求的0.06mm，基本可以达到0mm。

图3 管桩现场钻芯

图4 每根桩身钻取12个芯样

图5 机械加工所使用的平面磨床

图6 三抓卡盘

3 试验结果与分析

图7 用刀口尺检测芯样平面度

在各建筑场地抽检不同厂家的不同型号预应力混凝土管桩，每根桩上钻取12个芯样，按照顺序依次编号为 1#～12#，1#和 12#芯样钻取位置离桩端均在1.5m以外，加工芯样时，取 1、3、5 等单号进行平面磨床加工，2、4、6 等双号进行普通双面磨平机加工。

图8 管桩钻芯位置及编号

因累计数据众多，数据庞杂，现抽取有代表性的4根管桩数据进行比对分析，4根桩分别编号为A、B、C、D。

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由抗压强度统计表可以清晰看出，甲组数据的抗压强度能够满足产品合格的要求，强度的平均值均在80MPa以上，最大值甚至可以达到91.2MPa，试验数据离散程度低；乙组数据的平均值为69.9MPa～74.5MPa之间，距离产品目标强度C80较大，最小值甚至只到63.8MPa，试验数据离散程度大。甲组数据的芯样抗压强度平均值为84.3MPa，乙组的平均值为71.7MPa，其相差达到12.6MPa，与设计强度相比，相差达15.8%，如果采用乙组数据，则该产品是不能满足强度C80的要求，为工程建设带来诸多不便，易使相关方蒙受不该有的损失。

图9 芯样破坏后的锥形残体

经平面磨床加工后的芯样，在抗压试验过程中的破坏模式多为均匀的“岩爆”式，破坏后的芯样周边崩落较多碎块，芯样残体多呈完美的锥形；经普通双面磨平机加工后的芯样，在抗压试验过程中的破坏模式则显得多样化，有局部鼓胀、竖向裂纹、四周掉块等多种形式，而完美的锥形残体则较少出现。

4 结论及建议

①芯样的端面加工精度直接影响芯样抗压强度检测值，端面的平面度越小，芯样抗压试验的检测值越大，越能接近混凝土的真实值。

②采用平面磨床对芯样端面进行精细加工，是目前笔者发现的端面处理最佳方法，所获得的抗压强度检测值最大，试验结果离散值最小。

③平面磨床加工是机械加工领域的设备，较普通双面磨平机要昂贵很多，加工过程也要复杂，加工耗时也多，但目前来看最能得到混凝土强度的真实值。

④建筑领域内尚缺乏针对混凝土芯样端面精细加工的专用设备，希望有关同僚早日研发出省时省力且价格合理的专用磨平机，以期能便捷的达到平面磨床的加工效果。