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《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》实施过程中应注意的若干问题

2014/12/24 14:55:28 0人评论 2240次浏览 分类:技术交流 来源:蒋元海(嘉兴学院教授)

  人:蒋元海(教授,省突出贡献中青年专家)

    址:浙江省 嘉兴市 越秀南路56                 编:314001

    位:嘉兴学院管桩应用技术研究所                  

    话:13067552088057383643367                   

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作者介绍:196510月生,19849月考入武汉工业大学,19913月研究生毕业,教授,省突出贡献中青年专家,主要从事高强混凝土制品的研究与应用开发等工作

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国标GB/T19496-2004《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》实施过程中应注意的若干问题

蒋元海

(嘉兴学院管桩应用技术研究所,嘉兴,314001;)

  要:本文根据近年来国标GB/T 19496-2004《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》实施中所反映的一些情况,标准起草负责人提出了在执行标准中应注意的若干问题。

关键词:国家标准  钻芯检测  混凝土芯样  抗压强度 

0.前言

    国家标准GB/T19496-2004《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》自2004430发布,20041210实施以来,已经在工程检测中执行近6年,本标准的实施,解决了预应力混凝土管桩等离心高强混凝土制品在工程质量检查检验中大量的质量纠纷,发挥了十分积极的作用。然而,由于本标准发布后,标准起草单位没有举办过专业的标准培训,许多检测机构和管桩生产企业的技术人员对本标准的一些技术规定和要求理解不透,同时,由于本标准与中国建设工程标准化协会发行的CECS03《钻芯法检测混凝土强度技术规程》相比,检测设备、混凝土钻芯样的加工精度、操作人员的熟练程度等要求更高,也曾多次发生:芯样检测数值偏低、芯样检测数值的离散性偏大等现象,一些检测检验机构中检测技术人员对GB/T19496-2004存在一些疑惑。为了正确理解把握该标准的试验方法,现将前些年在标准实施过程中发现的一些值得大家注意的问题作一说明和分析。

1.标准的适用范围

   国标GB/T 19496-2004非等效采用英国国家标准BS1881:Part120:1983《钻芯法检测混凝土抗压强度试验方法》[1]。在GB/T 19496-2004的初稿、讨论稿、征求意见稿、报批稿、送审稿等起草过程中,在标准的“适用范围”这一章节的条文中,均增加有条文的注:

   注1:本标准主要用于对制品的混凝土立方试件强度的代表性有异议时;

   注2:本标准建议在试验前各方必须考虑试验的必要性、试验的目的、试验结果的重要性并就钻芯检测离心高强混凝土抗压强度的试验方法及试验结果的处理达成统一的意见。

   在本标准于20035月的报批后,有关专家在出版前对本标准的报批稿提出了修改意见,指出在 “适用范围” 这一章节中的条文注的表述方法,不符合当时我国实施的GB/T1.1-2000《标准化工作导则 1部分:  标准的结构和编写规则》,在与本文作者协商后,建议正式出版的GB/T19496-2004中上述2个条文的注,调整搬移到标准的编制说明中去。这样也就形成了现行的GB/T19496的标准适用范围“本标准适用于对离心高强混凝土制品(以下简称制品)的混凝土立方体试件强度的代表性有异议时的试验”。

    其实,在GB/T 19496-2004的初稿、讨论稿、征求意见稿、报批稿、送审稿的“适用范围”这一章增加的条文的注,本身就是英国国家标准BS1881:Part120:1983中“适用范围”的条文的注,GB/T 19496-2004只是将它作了翻译调整而已。近年来,我国出版发行的许多标准规范已经采用了国际上标准编写的表述方式,如GB/T1.1-2009

    国标GB/T 19496-2004制定的目的就是为了解决预应力混凝土管桩等离心高强混凝土制品在施工过程中发生对制品混凝土强度产生异议时的一种检测混凝土强度的方法,而不是作为离心高强混凝土抗压强度常规检验方法标准。目前,一些检测机构或地方政府部门,并不了解GB/T19496-2004的标准适用范围,而根据各自的需要,随意下文,要求采用GB/T19496-2004对在生产现场或施工现场或运输途中的预应力混凝土管桩等制品,进行结构混凝土抗压强度检测。

   这是不合理的。有关预应力混凝土管桩等离心高强混凝土制品的产品质量检测方法,在GB13476《先张法预应力混凝土管桩》等相关标准中已经非常详细作了明确的规定。

   中国建设工程标准化协会发行的《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03相对照,GB/T19496-2004标准中提出的技术指标要求较高,目前,除了广东省建设工程质量检测中心等少数检测单位以及一些大型的管桩生产企业外,其它许多省市建设工程质量检测单位和绝大多数管桩生产企业的质检部门在离心高强混凝土抗压强度检测方面难以达到GB/T19496-2004中规定的检测技术条件。

目前,一些检测单位和管桩生产单位,采用中国建设工程标准化协会发行的《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03,对管桩产品的桩身混凝土强度进行检测,这是不合理的。因为,协会标准CECS03的适用范围是普通混凝土,而管桩等混凝土制品是离心混凝土,属于特种混凝土范畴。

   另外,还有一些检测单位,采用CECS03操作方式,对混凝土试样进行钻芯、磨平、锯切等,但混凝土强度的检验数据又参照GB/T19496进行评定。这也是不合理的,是不正确的。因为一个标准的技术要求、检验方法和数据处理等是统一的整体,不能对一个整体的标准根据需要而随意加以分割实施。

2. 关于钻芯、磨平、锯切等设备

    中国建设工程标准化协会198811月颁布发布的《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS0388和原国家冶金工业部在198610月颁布的冶金工业部行业标准YBJ209-86《钻芯取样法测定结构混凝土抗压强度技术规程》,在上世纪80年代的建设工程的混凝土结构强度检测中得到了很广泛的应用。由于在上世纪7080年代,我国建设工程中采用的绝大多数为低标号混凝土(当然最低混凝土受检强度应≥10MPa),采用钻芯检测的设备要求相对也低;同时,研究表明,低标号混凝土采用钻芯检测时其检测结果的离散程度,比高标号混凝土要小得多[2][3]

    我国一些工程机械企业生产的混凝土钻芯机,虽然与国外同类产品相比价格很低,但是设备的整体刚度不够,整机明显显得单薄,在对混凝土进行钻心时经常发生设备的抖动(晃动)较大,对所钻的混凝土芯样结构的微观破坏较为严重,有些芯样虽然目测时没有发现可见裂缝,但是,不可目测的微观裂缝将大大降低混凝土芯样的强度检测值;同时,微观裂缝的大小、多少等,也是造成检测值离散大的主要因素。因此,对于检测管桩这一类离心高强度混凝土制品,尽可能选用结构刚度大一些的混凝土钻心设备。

    对于混凝土芯样锯切机,目前不少检测单位采用混凝土芯样两端分别锯切的方式,也有一些单位如广东省建设工程质量检测中心,采用芯样两端同步锯切的方式。不同的芯样锯切方式,对芯样的检测值也存在较大的影响。混凝土芯样两端的平行程度,对检测的结果会产生较大的影响,若平行度不好,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。为了尽可能消除芯样两端平行度对检测结果的影响,GB/T19496-2004提出了“芯样两端平行度”≤1.0mm的规定。

    上述混凝土芯样的两种锯切方式,对混凝土芯样的检测结果存在较大的影响。大量的试验研究表明,芯样两端同步锯切的方式比芯样两端分别锯切的方式产生的混凝土芯样的两端平行度要小,其检验值的离散程度也要小。若在混凝土芯样端部锯切时产生较大的倾斜,由于高强混凝土的硬度大、耐磨性好,要通过后续的磨平加工工序来纠正,其难度是非常大的,而且纠正的效果也是很不理想的。因此建议检测单位,尽可能采用芯样两端同步锯切的方式。

    19975月中国工程院院士清华大学陈肇元教授在庐山召开的全国高强高性能混凝土技术委员会的大会上所作的主题报告时指出,高强混凝土钻芯样的表面平整度对芯样强度的检测值的影响较低强度混凝土要大得多。关于混凝土芯样锯切后两端的表面层加工,本标准建议采取磨平处理方式,不提倡砂浆或硫磺胶泥、环氧胶泥找平方法。

   广东省建设工程质量检测中心、中山鸿运管桩有限公司等单位从日本MARUI公司引进的混凝土芯样磨平机,对高强混凝土钻芯样的端面的平整度加工,具有非常好的效果。大量的检测结果表明,日本MARUI公司生产的混凝土芯样磨平机,其加工的混凝土芯样的端面的平整度可以达到GB/T19496-2004规定的要求。但这台磨平机2000年时的设备售价达15万元左右,也是不少单位没有批量引进的主要原因。而国产的混凝土芯样磨平机,大多是混凝土钻芯机的一个辅助机械,常常采用砂轮旋转磨平的方式,其磨平的效果很不理想,混凝土芯样的平整度难以达到标准规定的技术指标,这对混凝土芯样的检测结果产生很大的影响。

研发性能优越的国产混凝土芯样磨平机是我们建设工程机械生产单位必须尽快正视的问题,10年前作者曾多次在全国行业会议上呼吁我国建设工程机械企业重视这个产品的研发,但现在市场上任然没有可选用的性能优质的国产混凝土芯样磨平机。我国建设工程面广量大,不可能长期靠大量进口解决这一问题。

3.关于芯样的钻取

   GB/T19496-20043.5条文规定:“芯样应在制品的下列部位钻取:

   a) 混凝土质量应具有代表性,不得在已破损的制品上钻取。对先张法预应力混凝土管桩产品,不得在沉桩或沉桩后的管桩桩身上钻取;

   b) 应在制品中部且便于钻芯机安装与操作的部位,同时离制品二端1.5m以外,且芯样的取样间距不宜小于1m, 应尽量避开预应力钢筋、螺旋筋密绕的部位及桩身钢模合缝处。

   近年来,基础施工工程经常发生一些工程质量纠纷,需要对已施工的管桩桩基工程作混凝土强度测定。一些检测单位的工程技术人员,由于对GB/T 19496-2004的有关内容不是非常了解,简单将在已经施工后的管桩桩身上钻取混凝土芯样,有些混凝土芯样钻取的作业非常艰难(如在沉桩后竖着的管桩桩身上取芯)。这样钻取的混凝土芯样,其检测结果自然可想而知,是难以正确测定桩基的真实强度值的。

   众所周知,混凝土是脆性材料(尤其是高强混凝土),在施打(压)过程中施工机具对结构混凝土的破坏较大,如锤击法沉桩后桩身结构混凝土强度由于锤击作用而下降30%50%,因此,本标准规定不得在沉桩过程中的桩身上或沉桩后的桩身上钻取芯样[4]。对于正在沉桩或沉桩后的管桩桩身取芯,其测定的混凝土强度难以代表制作生产时预应力混凝土管桩桩身结构的混凝土强度。

   管桩是一种离心成型的环形的预应力混凝土结构,混凝土环形结构在进行混凝土芯样钻取时难以避开钢筋(预应力主钢筋和环形的螺旋钢筋),同时,在环形结构上要很好地固定钻芯机的难度是很大的。不少检测单位,在进行管桩桩身混凝土取芯时,采用膨胀螺丝将钻机底部固定在环形的桩身上,同时将带有钻筒一端悬臂施压在管桩的表面进行钻取芯样。采用这种方式取芯,对普通低标号混凝土而言,其混凝土检测结果尚可,但对于圆环形的预应力混凝土管桩,在其检测过程中易产生试验架倾覆、失稳,或者试验架固定不牢固等现象。如果钻芯机固定不稳,则钻机就容易发生晃动或移位,这不仅会影响钻芯机和钻头的使用寿命,而且很容易发生卡钻或芯样折断事故,特别是对芯样的质量将产生严重的后果。在对管桩产品进行混凝土芯样钻取时,不得采用配重固定或膨胀螺栓固定及真空吸附固定,钻芯前应专门制作适应每种不同规格的专用铁制固定架,将固定架绕桩身先张紧固定,然后再将钻机固定在专用的固定架上[4]。进钻时,钻头必须与被钻制品的混凝土表面保持垂直,以便使钻头四周受力均匀,顺利进钻[4]

4.关于芯样的加工

   在对芯样加工后的外观质量及形位公差精度有加大的不同规定是GB/T19496CECS03:88CECS03:2007的主要不同点,上述三项标准的具体技术指标见表所示。

  

GB/T 19496-2004

CECS03:88

CECS03:2007

芯样平面度

0.06mm

0.1mm

0.1mm

芯样垂直度

2

2

1

圆柱度

1.5mm

芯样平行度

1.0mm

芯样垂直方向任一直径

与平均直径相差

2mm

2mm

外观质量

不得有可见裂缝、孔洞

不得有可见裂缝或较大缺陷

不得有可见裂缝或较大缺陷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1      GB/T19496CECS03:88CECS03:2007的主要不同点

   由此可见,GB/T19496CECS03:88CECS03:2007相比,其技术指标要求有较大的提高,特别是对芯样的平面度、垂直度、平行度等作出了较为严格的规定。这些技术指标的提高也是混凝土芯样抗压强度的一个重要的保证。

   前面提到的一些检测单位,在进行预应力管桩的混凝土芯样检测试验时,并不能达到表1中国标GB/T19496-2004提出的外观质量及形位公差要求,但在提供的试验报告时,在检验依据一栏中却又表明是按照国标GB/T19496-2004。事实上这是不可靠的。

   在预应力混凝土管桩的桩身混凝土强度检测中,常常发生所检的3个芯样的检测结果离散很大、极差很大,不符合试验误差的一般理论,给检测单位的技术人员带来很大的困惑。根据大量的检测实践表明,芯样的制作质量,是影响检测结果的一个十分重要的因素。

5.结束语

   国家标准GB/T19496-2004《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》自发布实施以来已近6年,希望检测工程技术人员能及时将实施过程中发现的问题和执行中的一些疑惑及时反馈给我(E-mail:szjyh888@163.com,便于下一阶段标准的修订完善。

   注:GB/T 19496-2004是本文作者在原单位(苏州混凝土水泥制品研究院)完成编制的,是本标准起草的第一负责人。

参考文献

[1] 国标GB/T 19496-2004,《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》,中国标准出版社,2004,第一版;

[2] 蒋元海,执行GB13476-1999《先张法预应力混凝土管桩》应注意的若干问题,混凝土与水泥制品,20041),32-34

[3] 禹琦,楼海军,蒋元海,执行《先张法预应力混凝土薄壁管桩》JC888-2001应注意的若干问题,江苏建材,20041),33-34

[4] 蒋元海,国家标准《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》GB/T 19496-2004编制说明,混凝土,200411),11-14