CN111896546A - 基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法：S1、选取典型截面，定位加固混凝土内部钢筋位置；S2、进行预检或抽样选取测点，避开钢筋垂直于混凝土结合面钻孔；S3、将内窥镜探头沿钻孔的孔道伸入混凝土内部；S4、开启内窥镜，通过双物镜镜头观测和拍摄混凝土结合面附近情况，发现缺陷则进行缺陷三维扫描形成空间图像；成像时记录各特征点三维坐标；S5、在未发现缺陷附近，抽样选取测点，避开钢筋钻芯取样；每个试件钻芯取样测点不少于3个，取样部位避开受力最大部位；S6、对芯样进行三次横向劈拉试验得到不同位置处混凝土横劈强度；S7、据缺陷外观和混凝土横劈强度结果判定混凝土结合面质量是否合格。
Description
技术领域
本发明涉及建筑检测技术领域，具体涉及一种基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法。
背景技术
目前，随着建筑业开始从大规模新建时期跨入新建与维修改造并重时期的态势转变，大批建筑物进入老化阶段，面临加固补强的问题。虽然新的加固补强方法不断涌现，但混凝土扩大截面加固法由于其经济适用且适用较广，仍是建筑、桥梁等结构加固的主要方法之一。鉴于新旧混凝土的界面质量是扩大截面加固法成功应用的关键，不少维修加固工程因新旧混凝土黏结不好而影响工程质量和耐久性，使整体结构的使用功能和安全性再次受损，造成巨额维修加固费用的损失。
两一方面，现有技术中，实验室内检测混凝土结合面黏结强度的方法包括：直接拉伸法、单面直剪法、双面直剪法、压剪法等，但这些常用的检测方法均限于在实验室内进行，无法在工程现场进行操作检测，具有明显的局限性。
鉴于此，部分学者提出了钻芯粘结拉拔法、钻芯植筋拉拔法等现场检测方法来测试新旧混凝土结合面粘结强度，但试验及工程数据不够充分，应用于现场检测不够直观，数据离散性较大，且由于人工操作的原因，容易发生胶层粘附破坏。因而，有必要采取技术措施研发新旧混凝土结合面质量现场和实验室相结合的检测方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种简单易行，既能直观的观测结合面的缺陷，又能定量的测试表观完好的结合面的黏结质量，并且能提高检测精度的基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其特点为，包括以下步骤：
S1、选取典型截面，定位加固混凝土内部钢筋位置，画出钢筋分布网
格线；
S2、采用锤击法进行预检或抽样选取测点，直接采用钻孔装置，避开钢筋，沿垂直于混凝土结合面方向进行钻孔；
S3、将内窥镜量测装置的探头沿步骤S2所得钻孔的孔道缓慢伸入混凝土内部；
S4、开启内窥镜，通过双物镜镜头观测和拍摄混凝土结合面附近情况，如发现缺陷则进行缺陷三维扫描形成空间图像；成像时记录各个特征点的三维坐标；
S5、在内窥镜未发现缺陷附近，抽样选取测点，避开钢筋进行钻芯取样；每个试件钻芯取样测点不少于3个，取样部位避开受力最大部位；
S6、对步骤S5所得芯样进行三次横向劈拉试验，得到不同位置处混凝土横劈强度；
S7、根据缺陷外观和混凝土横劈强度结果，综合判定混凝土结合面质量是否合格。
作为本技术方案的进一步改进，步骤S1中，所述的典型截面为弯矩或剪力较大的截面。
也作为本技术方案的进一步改进，步骤S2中，单个所述典型截面的每个结合面，沿结合线方向布置的各测点的相邻测点间距不大于300mm。
还作为本技术方案的进一步改进，步骤S2中，钻孔时钻头直径不超过15mm；钻孔的深度深入老混凝土超过10mm。
同样作为本技术方案的进一步改进，步骤S4中，所述内窥镜探头的直径不大于孔道的内径，所述内窥镜探头具备双物镜镜头和三维立体相位扫描测量镜头。
同样作为本技术方案的进一步改进，步骤S5中，芯样的长度深入老混凝土超过40mm；芯样的公称直径不小于70mm，且不得小于骨料最大粒径的2倍。
同样作为本技术方案的进一步改进，步骤S6中，三次横向劈拉试验的步骤包括：
(a)在劈裂面位置在混凝土芯样上画出与其横断面平行的圆，新、旧混凝土处各设置一个劈裂面，结合面处设置一个劈裂面；其中新、旧混凝土处劈裂面距芯样两端面的距离不小于20mm；
(b)将试验压具放在压力试验机下压板的中心位置，上下压板对中，再把试件放在压具的压刀之间，按确定的劈裂面位置调整好试件；
(c)以0.04MPa/s～0.06MPa/s的速度连续均匀加载，直至试件破坏，记录不同劈裂面的破坏荷载和试件的破坏面；
(d)根据下式计算不同劈裂面的名义横劈强度：
式中：ft——芯样的名义横劈强度，MPa；P——芯样试件的破坏荷载，kN；A——芯样的横截面面积，mm2。
作为本技术方案的进一步改进，步骤S7中，若结合面处观察到明显缺陷，判定混凝土结合面质量不合格；若结合面处的名义横劈强度不低于新混凝土和旧混凝土的平均名义横劈强度的90％时，判定混凝土结合面质量合格，否则判为质量不合格。
作为本发明的优选实施例之一，步骤S1中采用钢筋探测仪定位所述加固混凝土内部钢筋位置。
采用上述技术方案的基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其有益效果在于：
1、提供了一种基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，该方法简单易行，既能直观的观测结合面的缺陷，又能定量的测试表观完好的结合面的质量；
2、与钻芯拉拔法相比，现场检测和实验室检测相结合的方法可减少数据的离散度，从而减少钻芯的数量，提高检测的精度。
附图说明
图1是本发明基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法进行内窥镜量测的示意图。
图2是本发明基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法钻芯取样的示意图。
图3是本发明基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法进行横向劈拉试验压具示意图。
图4是本发明基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法进行横向劈拉试验示意图。
图中，1—旧混凝土；2—加固用新混凝土；3—结合面空洞缺陷；4—加固混凝土钢筋；5—孔道；6—内窥镜；7—探头；8—芯样；9—横向劈拉试验压具；91—压刀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。
参见图1～图3，旧混凝土1代表某既有建筑中的混凝土柱，原截面宽度为300mm，截面高度为300mm，采用扩大截面法进行加固，加固用新混凝土2代表加固部分，加固后截面宽度变为420mm，加固后截面高度变为420mm。
柱一个角部区域结合面存在空洞缺陷(即图中的结合面空洞缺陷3)，如图1所示，对其新旧混凝土结合面质量进行检测。具体步骤如下：
第一步：选取典型截面，采用钢筋探测仪定位加固混凝土内部钢筋(即加固混凝土钢筋4)位置，画出钢筋分布网格线。
检测时选取弯矩较大的跨中截面和剪力较大的三分点处截面，采用钢筋探测仪在构件表面进行扫描，对钢筋位置进行定位。
第二步：采用锤击法进行预检或抽样选取测点，直接采用钻孔装置，避开钢筋，垂直于混凝土结合面方向进行钻孔，得到钻孔的孔道5。
每个典型截面，每个结合面沿结合线方向布置3个测点，相邻测点间距约为200mm，钻孔时采用直径为14mm的钻头；钻孔的深度深入旧混凝土1深度为15mm。
第三步：将内窥镜6的探头7沿孔道5伸入旧混凝土1内部；
探头7的直径为4mm，内窥镜的探头7具备双物镜镜头和三维立体相位扫描测量镜头。
内窥镜量测进一步包括以下步骤：
(a)将内窥镜6的探头7沿孔道5的下沿深入旧混凝土1内部。
(b)开启内窥镜6，通过双物镜镜头观测和拍摄混凝土结合面附近情况。
(c)当发现结合面存在结合面空洞缺陷3时，对该缺陷进行三维扫描成像，并记录各个特征点的三维坐标，包括孔道上的起始点、空洞三维轮廓上各特征点等。
第四步：内窥镜6未发现缺陷附近，抽样选取测点，避开钢筋进行钻芯取样得到芯样8。
每个试件钻芯取样测点取为3个，取样部位选取在跨中截面的中间高度位置。芯样8的长度深入旧混凝土1达50mm。芯样8的公称直径取为70mm。
第五步：芯样8进行三次横向劈拉试验，得到不同位置处混凝土横劈强度；
三次横向劈拉试验的步骤包括：
(a)在劈裂面位置用铅笔和卡尺在混凝土芯样8上画出与其横断面平行的圆，新、旧混凝土处各设置一个劈裂面，结合面处设置一个劈裂面，新、旧混凝土处劈裂面距芯样两端面的距离不应小于20mm；
(b)将横向劈拉试验压具9放在压力试验机下压板的中心位置，上下压板对中，再把试件放在压具的压刀91之间，按确定的劈裂面位置调整好试件；
(c)以0.04MPa/s～0.06MPa/s的速度连续均匀加载，直至试件破坏，记录不同劈裂面的破坏荷载和试件的破坏面；
(d)根据下式计算不同劈裂面的名义横劈强度：
式中：ft—芯样的名义横劈强度，MPa；P—芯样试件的破坏荷载，kN；A—芯样的横截面面积，mm2。
第六步：根据缺陷外观和混凝土横劈强度结果，综合判定混凝土结合面质量是否合格。
结合面处观察到明显缺陷，可判定混凝土结合面质量不合格。
结合面处的名义横劈强度未低于新混凝土和旧混凝土的平均名义横劈强度的90％，可判定混凝土结合面质量合格。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选取典型截面，定位加固混凝土内部钢筋位置，画出钢筋分布网格线；
S2、采用锤击法进行预检或抽样选取测点，直接采用钻孔装置，避开钢筋，沿垂直于混凝土结合面方向进行钻孔；
S3、将内窥镜量测装置的探头沿步骤S2所得钻孔的孔道缓慢伸入混凝土内部；
S4、开启内窥镜，通过双物镜镜头观测和拍摄混凝土结合面附近情况，如发现缺陷则进行缺陷三维扫描形成空间图像；成像时记录各个特征点的三维坐标；
S5、在内窥镜未发现缺陷附近，抽样选取测点，避开钢筋进行钻芯取样；每个试件钻芯取样测点不少于3个，取样部位避开受力最大部位；
S6、对步骤S5所得芯样进行三次横向劈拉试验，得到不同位置处混凝土横劈强度；
S7、根据缺陷外观和混凝土横劈强度结果，综合判定混凝土结合面质量是否合格。
2.如权利要求1所述的基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其特征在于，步骤S1中，所述的典型截面为弯矩或剪力较大的截面。
3.如权利要求1所述的基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其特征在于，步骤S2中，单个所述典型截面的每个结合面，沿结合线方向布置的各测点的相邻测点间距不大于300mm。
4.如权利要求1所述的基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其特征在于，步骤S2中，钻孔时钻头直径不超过15mm；钻孔的深度深入老混凝土超过10mm。
5.如权利要求1所述的基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其特征在于，步骤S4中，所述内窥镜探头的直径不大于孔道的内径，所述内窥镜探头具备双物镜镜头和三维立体相位扫描测量镜头。
6.如权利要求1所述的基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其特征在于，步骤S5中，芯样的长度深入老混凝土超过40mm；芯样的公称直径不小于70mm，且不得小于骨料最大粒径的2倍。
7.如权利要求1所述的基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其特征在于，步骤S6中，三次横向劈拉试验的步骤包括：
(a)在劈裂面位置在混凝土芯样上画出与其横断面平行的圆，新、旧混凝土处各设置一个劈裂面，结合面处设置一个劈裂面；其中新、旧混凝土处劈裂面距芯样两端面的距离不小于20mm；
(b)将试验压具放在压力试验机下压板的中心位置，上下压板对中，再把试件放在压具的压刀之间，按确定的劈裂面位置调整好试件；
(c)以0.04MPa/s～0.06MPa/s的速度连续均匀加载，直至试件破坏，记录不同劈裂面的破坏荷载和试件的破坏面；
(d)根据下式计算不同劈裂面的名义横劈强度：
式中：ft——芯样的名义横劈强度，MPa；P——芯样试件的破坏荷载，kN；A——芯样的横截面面积，mm2。
8.如权利要求1所述的基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其特征在于，步骤S7中，若结合面处观察到明显缺陷，判定混凝土结合面质量不合格；若结合面处的名义横劈强度不低于新混凝土和旧混凝土的平均名义横劈强度的90％时，判定混凝土结合面质量合格，否则判为质量不合格。
9.如权利要求1所述的基于钻孔和钻芯取样的新旧混凝土结合面质量检测方法，其特征在于，步骤S1中采用钢筋探测仪定位所述加固混凝土内部钢筋位置。
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