水利工程薄壁构件强度检测中小直径钻芯法的应用

水利工程薄壁构件强度检测中小直径钻芯法的应用

宋朝

湖南建工集团有限公司湖南长沙410000

摘要：在农田水利工程中，我们常用的U性槽厚度一般都不会超过五十毫米，所以其属于薄壁预制构件。在检测混凝土的实体强度时，我们如果采用现有的钻芯法是很难达到理想的效果的。本文对小直径钻芯法在水利工程薄壁构件强度检测中的应用进行研究。

关键词：水利工程；薄壁构件；小直径钻芯法

在我们平常的水利工程项目中，我们经常会采用混凝土试块实验来对混凝土构件实体的强度进行研究。但是我们在对混凝土的试块进行养护时，一般都会在标准的养护条件下进行。在农田水利工程中，混凝土实体构件的强度往往受到很多外界因素的影响。所以我们不能仅以试块的强度作为检测混凝土构件实体的重要依据。在实际的施工过程中，如果混凝土构件的实体强度存在一些问题，那么需要及时的对其进行必要的检测。钻芯法的原理是通过将钻取下来的芯样作为试块来对其进行检测，从而能够更加科学的判断出混凝土构件的强度。如果钻芯试件的标准差过大，那么将会对小直径的钻芯检测结果产生一定的影响。

1.钻芯法的简单介绍

钻芯法可以用来对结构混凝土中存在的裂缝，接口，分层以及孔洞等进行测量，其主要还是对混凝土的强度进行测量。该方法主要利用的设备为专用钻机，它主要是从结构混凝土中获取一部分的芯样来对混凝土的强度以及混凝土的内部质量进行检测。但是该方法在检测的过程中容易对结构混凝土的结构产生一定的伤害，所以它属于一种半破损的现场混凝土强度检测方法。它的适用范围主要有以下几种情况，首先是我们对于混凝土试块的抗压强度存在一定的疑问时，我们为了能够更好的开展接下来的工作，我们可以采用钻芯法来对混凝土的强度进行检测。另外是因为材料的选取以及施工的不当等问题而导致混凝土的质量产生问题时，我们也可以采用该方法进行检测。如果对混凝土的后期养护不当也会对混凝土的质量问题产生一定的影响。当混凝土受到冻害，火灾或化学腐蚀等自然灾害时，或者是需要对长期使用的建筑物的混凝土结构强度进行检测时，我们都可以用到钻芯法来进行相关的检测工作。钻芯法是国外比较重视的一种具有半破损特点的混凝土强度检测的方法。但是对于等级强度小于C10的混凝土结构来说，其并不适合用钻芯法来进行强度的检测。一般我们都是采用轻型钻芯机来对混凝土的强度进行检测，其电压一般都是220v，功率一般都会选择2.5KW。

钻芯法是一种比较具备可靠性的混凝土强度检测方法，虽然在进行检测的过程中会造成一定程度的局部破损，但是其能对混凝土的实际情况进行非常准确的反映。另外一些无损检测法虽然不会对混凝土产生太大的影响，但是其检测出的结果并不具备较高的准确性。但是钻芯法通过从构件中采取一定的混凝土试样可以对混凝土构建内部的实际情况进行较为准确的反映。但是该方法也存在一些缺点，比如说其需要消耗大量的劳动，而且其取样的过程也要求非常的严格。其要求两端面必须要具备良好的平整性，不然会导致强度的检测不准确，使得检测结果降低。另外，其要求较高的检测费用，也很容易给结构构件造成局部的损伤。

2.混凝土的强度检测

除钻芯法以外，我们还经常会使用回弹法来测定混凝土的表面强度。该检测方法主要使用的仪器是回弹仪，回弹仪通过运动重锤将一定的冲击动能作用到混凝土的表面，然后会通过回弹的作用得到一定的回弹值。结合回弹值和混凝土的碳化深度，我们可以换算得到混凝土的强度值。该方法的主要优点是成本较低，但是其比较容易受到来自表面状况以及碳化等因素的影响。另外还有其他进行混凝土强度检测的方法，像试块法，超声检测法以及后装拔出法等等。通过试块法，我们可以直接的检测出混凝土的强度。但是其并不能保证施工后的质量，因为施工的过程存在着很多的变数。比如说养护过程如果没有严格按照要求，那么很有可能导致后期的施工质量受到影响。在混凝土的试样进行采取时，应该遵循随机性的原则，不能根据混凝土的质量来进行混凝土试样的选取，不然选出的试样不具有代表性，不能对混凝土质量的情况进行真实的反映。

3.混凝土强度试验过程分析

主要是采用普通的硅酸盐水泥来进行试验，而在骨料的选择方面我们主要使用的是在工程建设中比较常见的卵石以及细石，其粒径主要是在20毫米以内。在对水泥强度进行研究的过程中，我们在混凝土材料的配比以及其他方面都严格的按照了相关的要求，它们都是在农田水利工程中比较常见的原材料。针对于不同的混凝土配合比方案我们要制作出相同的标准混凝土试样，并且对其后期进行细致标准的养护，大概养护28天左右。另外，对于不同的混凝土配比方案，需要各自制作出三组具备相同外界条件的芯样，并且每一组芯样都需要严格的进行养护。等到相关的前期工作都已经准备完毕时，再利用不同直径的钻头来对已经制作好的芯样进行取样，并且要将其与标准的试样进行强度的对比与分析。芯样的制作是整个试验过程中的关键环节，所以这一过程应该严格的按照相关的要求，从而保证制作出的芯样能够最大程度的满足试验的需求。在试验的过程中，我们应尽量的减少在芯样的制作以及钻取处理等方面的系统误差，随机误差以及检测误差等，从而能够得出更加具备准确性的实验结果。

在进行芯样的钻取工作时，要首先确保钻机已经被稳定固定，不然在实际的操作过程中，很可能会因为钻机固定的不够稳定而导致钻取出来的芯样不够具备合理性，产生缩颈的现象。在进行取样工作时，要尽量采用木锤来对试样进行敲击。我们应该尽可能的避免大力的敲击，因为用力过度很容易造成芯样遭受到破坏。另外，芯样的尺寸也是影响芯样强度的重要因素之一，所以在采集芯样的过程中，要严格的按照相关的规范要求。特别是在芯样的切割过程中，应该尽可能的减少误差的产生，从而减少芯样在后期变异的可能性。利用钻芯法钻取出的芯样往往较小，所以当存在某些局部缺陷时，仅仅利用我们采取出的试样是比较难以发现的。

小直径钻芯法在有一定程度上进一步减小了混凝土试样可能受到的伤害，同时也保留了这种方法的高效性与准确性。目前我们采取出的芯样直径可以达到25mm。但是因为直径过小，所以可能会导致检测结果过于离散，所以我们一般都会采用增加芯样数量的方法来保证检测结果的准确性。目前我们常用的小直径芯样的直径范围一般在50-75mm内。我们利用钻芯法来对混凝土的强度进行检测的过程主要有钻机选取，位置确定，芯样钻取，芯样加工与测量以及强度检测等。另外，在取样的过程中，最好选择具有代表性的混凝土强度质量，但同时也要保证钻芯机的安放位置要适合钻芯机的操作。钻取的位置应尽量避过钢筋和管线所在的位置。钻取的芯样的数量也应该满足一定的需求，其中对于单个构件进行检测时，所采取的芯样不能少于三个。而对于某些比较小的构件，其可以只选取两个试样。钻取的芯样的直径应根据要求不能低于骨料最大粒径的三倍，在某些特殊情况下可以小于其三倍，但是不能低于两倍。在对钻芯机进行选取的过程中，我们应尽量选择具有较高强度，并且操作较为灵活的钻芯机。钻芯机的固定以及转移过程应该足够灵活，并且最好具备水冷却装置。

4.混凝土试验结果分析

此次研究的混凝土骨料主要有碎石以及天然卵石两种，我们通过最小二乘法的重要原理完成了对于芯样以及试块实测强度之间关系的确立，同时也进一步的了解到了骨料的差异性对于换算关系的影响，从而能够为实际的工程设计与研究建立更加具备科学性的换算关系。试验的过程利用了很多的样本，并采用了不同的芯径，我们根据一定的梯度关系，设置了几个不同的芯经来进行研究。

5结束语

综上所述，钻芯法是进行混凝土强度检测的重要方法，其相对于其他检测方法来说，其检测的结果具备更高的精准性，但是其会对样品产生一定的损害，不过一般这种损害都是小范围的。我们为了能够进一步的降低钻芯机对于试样的损害，一般都会将芯样的直径减小，这就是我们常说的小直径钻芯法。但是小直径钻芯法可能会因为直径的原因而导致结果不够准确，为了解决这一问题，我们一般都会设置更多的芯样。对于水利工程薄壁构件混凝土的强度检测过程来说，小直径钻芯法是非常好用的一种方法。

参考文献：

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