水利工程建設中混凝土檢測研究

陳昱曉

廣東建科源勝工程檢測有限公司 廣東 東莞 523710

引言

為了保障水利工程施工建設質(zhì)量，需要采用科學的檢測技術，明確混凝土材料及其結(jié)構(gòu)存在的質(zhì)量問題，從而制定相應的質(zhì)量優(yōu)化措施。但是受到多種因素的影響，當前部分水利工程在混凝土檢測工作中還存在著一些問題，采用的檢測技術不夠合理，從而無法有效檢測出混凝土結(jié)構(gòu)存在的質(zhì)量問題，進而對水利工程產(chǎn)生很大負面影響。因此，需要結(jié)合水利工程建設實際情況，完善檢測工作體系，創(chuàng)新檢測技術及方法，是推動水利工程施工建設的關鍵所在。

1 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)常見病害分析

在水利工程施工建設過程中，存在多種常見病害問題，尤其是混凝土結(jié)構(gòu)部分，一旦出現(xiàn)病害問題，會導致混凝土結(jié)構(gòu)的強度、性能等受到很大影響，所以在分析水利工程混凝土檢測工作前，需要明確水利工程混凝土結(jié)構(gòu)常見的病害問題。

1.1 淺表性溫度裂縫病害

在水利工程建設過程中，混凝土結(jié)構(gòu)表面容易出現(xiàn)散布沒有規(guī)律的裂縫，整體呈現(xiàn)龜裂形態(tài)，裂縫寬度較窄、深度較淺，開裂主要發(fā)生在水利工程混凝土墩墻表層，延伸深度較淺，不會對整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成直接影響，裂縫深度不會超過鋼筋保護層的厚度。水利工程混凝土墩墻表面的溫度裂縫就被稱作為淺表性裂縫，也稱作為干縮性裂縫，大都發(fā)生在水利工程混凝土墩墻養(yǎng)護處理結(jié)束后[1]。

1.2 深層溫度裂縫病害分析

根據(jù)近些年來我國水利工程建筑物的實際建設情況來看，水利工程混凝土墩墻中常見具有豎向規(guī)律的裂縫，在總裂縫中占比超過90%。例如，某水利工程構(gòu)筑物中，船閘的閘首、閘室墻、節(jié)制閘閘墩、泵站站墩等區(qū)域，都出現(xiàn)明顯的深層溫度裂縫，且裂縫深度超過混凝土的鋼筋保護層厚度，對于水利工程混凝土墩墻結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。深層溫度裂縫會貫穿水利工程混凝土墩墻墻體，縫隙寬度尺寸較大，一旦出現(xiàn)深層溫度裂縫，會導致水利工程混凝土結(jié)構(gòu)強度受到很大影響。溫度性深層裂縫，主要是因為混凝土受到溫度變化影響出現(xiàn)的伸縮變形情況，與水泥水化熱和環(huán)境溫度具有直接關系，在溫度差應力的作用下會形成外力約束和張拉力，導致水利工程混凝土墩墻出現(xiàn)深層裂縫。

1.3 混凝土結(jié)構(gòu)碳化病害

在水利工程施工建設期間，混凝土碳化是指受到強烈化學侵蝕，主要以空氣中的二氧化碳為主，二氧化碳進入水利工程混凝土內(nèi)部后，會發(fā)生相應的化學反應，在內(nèi)部生產(chǎn)碳酸鹽、水，使混凝土堿度降低，該過程就被稱為碳化。水利工程混凝土結(jié)構(gòu)中的水泥在碳化過程中會形成氫氧化鈣，使得其內(nèi)部孔隙中被飽和氫氧化鈣溶液充滿，從而使鋼筋表面形成難以溶解的氧化鐵，對于混凝土結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大危害[2]。

1.4 混凝土結(jié)構(gòu)凍融破壞病害

抗凍性是檢測水利工程混凝土質(zhì)量參數(shù)的重要標準，且不僅寒冷地區(qū)的水利工程構(gòu)筑物需要混凝土具有良好的抗凍性，溫熱地區(qū)的水利工程構(gòu)筑物同樣需要混凝土具有良好的抗凍性，因為會在冷熱交替過程中，如果水利工程混凝土的抗凍性較差，就會導致其質(zhì)量出現(xiàn)問題，在長時間的使用過程中，因冷熱較低的溫度差導致水利工程混凝土結(jié)構(gòu)表層脫落、結(jié)構(gòu)疏松的問題出現(xiàn)，從而嚴重影響水利工程混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。凍融破壞主要是因為水利工程混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的毛細孔水在較低的溫度下會轉(zhuǎn)化為固態(tài)冰形態(tài)，從而導致混凝土體積膨脹，產(chǎn)生相應的拉應力，使得水利工程混凝土結(jié)構(gòu)被破壞。

2 水利工程混凝土檢測技術分析

H市某水利工程為大型工程，大壩建設等級為1級，建設發(fā)電廠房為2級，在電站中配備6臺立軸混流式水輪發(fā)電機組，單機容量為120w，總?cè)萘繛?20w。該水利工程以混凝土重力壩為主體，大壩最大高度為120.5m，大壩頂部高程為215m，壩軸線長度為1165m，總混凝土量約為340萬m3。為了保障該水利工程質(zhì)量，防止出現(xiàn)上述多項混凝土結(jié)構(gòu)問題，需要對混凝土進行科學的檢測。

2.1 標準質(zhì)量檢測分析

在水利工程混凝土進行檢測的過程中，需要按照原材料標準制作相應的樣本，并將其放置在標準的試驗環(huán)境中，樣本和混凝土參數(shù)相一致后，需要對被檢測樣本與標準樣本的抗壓強度、強度、密實度以及鋼筋銹蝕度進行檢測，并將其準確記錄與標準數(shù)據(jù)對比，從而能夠明確當前被檢測混凝土是否符合質(zhì)量標準。在本次檢測工作中，各項檢測結(jié)果數(shù)據(jù)包括：①強度。標準值為34MPa，平均值為46.2MPa，修正強度為44.3MPa。②抗壓強度。標準值為大于850MPa，平均值為44.7MPa，修正強度為42.8MPa。③密實性。標準值為5.0%，平均值為45.7，修正為47.8。④鋼筋銹蝕度。標準值為小于0.075，平均值為48.3，修正強度為43.4MPa。

2.2 強度檢測分析

在水利工程混凝土強度檢測工作中，需要選擇配合比相同的100cm3混凝土塊作為試件，檢測溫度需要控制在20℃，相對濕度控制在95%，在該條件下進行恒壓靜置，靜置周期為28d，之后根據(jù)檢測結(jié)果判斷實測數(shù)值與標準數(shù)值之間的偏差，將檢測結(jié)果詳細記錄后分析，從而能夠明確該混凝土試件是否能夠達到標準強度。根據(jù)相應的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，該混凝土試件標準強度為34MPa，允許誤差為±2.5MPa，在該范圍內(nèi)說明混凝土試件強度檢測結(jié)果為合格。在混凝土強度檢測過程中，最為常用的檢測方法為回彎沉檢測技術，能夠準確識別出混凝土結(jié)構(gòu)中存在的多種質(zhì)量問題，檢測結(jié)果準確性較高，且技術應用成本較低。以落錘式完成檢測技術為例，利用重錘下落產(chǎn)生的沖擊力，將沖擊力施加在混凝土結(jié)構(gòu)中，按照重錘彈回的情況以及混凝土結(jié)構(gòu)表面情況，即能夠明確當前混凝土結(jié)構(gòu)強度，且通常情況下不會對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，是一種檢測結(jié)果較為準確的檢測技術，通常應用于水利工程混凝土結(jié)構(gòu)強度檢測中[3]。

2.3 密實性檢測

在水利工程建設過程中，混凝土結(jié)構(gòu)的密實性對于其承載能力會產(chǎn)生直接影響，如果混凝土結(jié)構(gòu)不符合質(zhì)量標準，則很容易導致水利工程出現(xiàn)結(jié)構(gòu)坍塌等安全事故，造成嚴重的后果，所以必須加強對水利工程混凝土結(jié)構(gòu)的密實性檢測。在混凝土密實性檢測過程中，可以采用激光檢測技術。激光檢測技術是建筑工程中最為常用的技術，主要是對建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量情況進行檢測。在具體應用過程中，激光無損檢測技術的原理是利用激光折射、激衍射和激光反射，根據(jù)激光在空間中的傳輸路徑和情況，判斷混凝土結(jié)構(gòu)是否存在質(zhì)量問題。例如，如果混凝土結(jié)構(gòu)中存在裂縫，激光路徑就會發(fā)生衍射，通過對激光路徑圖像的分析，即可判斷路面內(nèi)部裂縫存在位置、裂縫尺寸等信息[4]。

2.4 抗壓強度檢測

抗壓強度是評價水利工程混凝土質(zhì)量的重要部分，與水利工程安全性和質(zhì)量具有密切關系，所以需要做好混凝土抗壓強度檢測工作。在對水利工程混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強度進行檢測過程中，因為水利工程規(guī)模較大，全面檢測難度較高，其需要花費較大成本，所以可以采用混凝土試塊的檢測方法，確定混凝土綜合抗壓強度，選擇具有代表性的混凝土試塊，可以采用回彈檢測方法，能夠在不對混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞的前提下，獲取混凝土強度數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)較為準確，能夠獲取最為真實的混凝土抗壓強度數(shù)據(jù)。混凝土抗壓強度與其碳化深度具有直接關系，所以在混凝土抗壓強度檢測工作中，需要采用科學的碳化深度檢測方法，主要采用酚酞試劑進行檢測，將酚酞試劑噴涂混凝土試塊的鉆孔內(nèi)，根據(jù)酚酞試劑的變化，即可判斷當前水利工程混凝土的碳化深度，如果顯示碳化深度較為嚴重，則說明混凝土存在質(zhì)量問題，需要更換混凝土材料[5]。

2.5 鋼筋銹蝕檢測

在水利工程運行過程中，混凝土結(jié)構(gòu)容易發(fā)生鋼筋銹蝕問題，從而導致混凝土結(jié)構(gòu)強度及綜合性能受到負面影響，為此需要開展科學的鋼筋銹蝕檢測工作。在鋼筋銹蝕度不斷提高的情況下，混凝土結(jié)構(gòu)強度會不斷下降，在本次檢測工作中，采用半電池定位檢測技術，在混凝土試件中插入待檢測鋼筋，之后將銹蝕檢測儀器與鋼筋連接，密切觀察檢測儀器的半電池點位變化，從而能夠判斷當前鋼筋側(cè)面銹蝕程度，鋼筋側(cè)面碳化程度提高到2.0mm后，則說明銹蝕程度較高，容易發(fā)生混凝土結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定問題，此時需要更換新的鋼筋材料，避免其對水利工程混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

3 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題處理措施分析

通過上文的分析可以看出，采用科學的檢測方法能夠判斷出當前水利工程混凝土結(jié)構(gòu)存在的多項質(zhì)量問題，為了保證混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量合格，則需要采用相應的處理措施，結(jié)合檢測結(jié)果，制定科學的優(yōu)化處理措施。結(jié)合相關實踐經(jīng)驗，本文提出如下幾項有效的處理措施：①如果在水利工程混凝土結(jié)構(gòu)檢測中，發(fā)現(xiàn)存在表面裂縫問題，在拆模處理后需要立即涂刷相應的養(yǎng)護劑，并在水利工程混凝土墩墻表面覆蓋塑料薄膜或土工布，為其建設良好的防風保濕環(huán)境，能夠有效降低混凝土水分蒸發(fā)速度，從而避免裂縫出現(xiàn)。②如果在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強度存在問題，主要是由于混凝土碳化問題而導致，需要根據(jù)水利工程建設區(qū)域的地理環(huán)境、氣候等因素，確定最佳的混凝土規(guī)格，可以在混凝土中添加相應的添加劑，并嚴格控制混凝土配比，保證混凝土能夠滿足當?shù)氐淖匀画h(huán)境需求；如果混凝土結(jié)構(gòu)碳化問題較為嚴重，可以采用圍套加固技術，采用在混凝土結(jié)構(gòu)外部采用外包鋼筋套的方式，能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載力，但是需要將其內(nèi)部破損全部清除，還可以結(jié)合鋼板箍帶的方式，能夠提高混凝土的環(huán)向抗拉強度。③針對水利工程混凝土墩墻的深層溫度裂縫，其重點在于防治措施方面，按照深層溫度裂縫的主要成因，做好預防工作。例如，在施工混凝土結(jié)果設計階段，根據(jù)水利工程構(gòu)筑物的實際質(zhì)量要求，做好混凝土配比和骨料級配工作，在保證能夠滿足構(gòu)筑物質(zhì)量要求的基礎上，可以通過增加粉煤灰、減水劑等方式，減少混凝土配置水泥用量，同時能夠降低混凝土的水膠比，使用更少的水泥則能夠減少水化熱產(chǎn)生的熱量，最終實現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)收縮量控制的目的。同時，混凝土中還可以加增加抗裂纖維，能夠全面提升混凝土墩墻的抗裂能力。針對水利工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題，最為有效的處理方式是利用高壓灌注漿工藝，對深度較深的裂縫進行封閉，從而使其內(nèi)部能夠被水泥砂漿填滿，可以采用的灌漿材料包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯等。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文全面闡述了水利工程混凝土結(jié)構(gòu)常見病害及其原因，并制定了科學的混凝土結(jié)構(gòu)檢測措施，最后提出多項水利工程混凝土病害的處理措施及方法，希望能夠?qū)ξ覈こ探ㄔO起到一定的借鑒和幫助作用，不斷提高水利工程混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。