水利工程中的混凝土試驗檢測工作要點分析

王界元

(新疆水利水電勘測設計研究院有限責任公司,烏魯木齊 830000)

隨著我國基礎設施建設的不斷推進,水利工程等建設項目得到了快速地發展,為我國經濟發展和社會管理提供了諸多幫助,但工程質量問題也不時敲打著人們的神經。根據水利部的通報,2022年2～3月間某自治區的兩處水利工程在管溝開挖過程中發生坍塌事故,造成多人死亡,教訓十分深刻。因此,必須要時刻繃緊安全弦,在推進工程建設項目的同時牢牢抓好試驗檢測工作,加強對混凝土的質量控制,才能夠更好地保障水利工程的整體質量。

1 水利工程混凝土試驗檢測的基本要領

在水利工程施工建設過程中,同步對混凝土進行試驗檢測,是加強工程建設質量管控的重要舉措,同時也是有效避免重復施工、返工的關鍵。通常情況下,水利工程的施工規模都比較大,需要投放的原材料數量和種類也非常多,往往需要投入大量的施工機械和人力物力,一旦工程質量不過關,就可能會在機械的重壓或者地質的變化下發生坍塌事故,進而造成重大的人員傷亡和財產損失。

因此,施工單位在混凝土施工環節,有必要從抗壓、抗凍、抗滲等方面,對混凝土的原材料、配比、攪拌、澆筑等環節加以監控。一般情況下,混凝土試驗檢測工作的技術包括強度檢測、韌度檢測、材料抽樣等,在防滲過程中還可以采取開挖檢測或者超聲檢測等方式。

2 水利工程混凝土試驗檢測的技術要領

2.1 抗壓性試驗檢測技術

在水利工程建設過程中,混凝土作為工程建筑的主要材料,其抗壓性直接決定了水利工程的整體質量,尤其是在大量水流快速沖擊的情況下,混凝土建筑能否承受住壓力,關系到水利工程的穩定與安全。此外,在一些大壩的建筑工程中,混凝土所構筑的壩基還需要承擔著巨大的自重,以及內外水位差所帶來的常態化壓強形成的水平壓力。因此,水利工程建筑中的混凝土抗壓系數是必須進行試驗檢測的項目。

在具體的工程實踐中,混凝土抗壓性試驗檢測主要有三種方法。其中應用的最為廣泛的是回彈法,通過對混凝土表層的彈性進行抗壓性換算,可以快速、簡單地檢測出混凝土材料的抗壓性能,其優點在于操作簡單、運用成熟,但缺點也十分明顯,就是精準度不高,特別是部分混凝土的表層材料和內部材料的抗壓性差距較大,容易影響最終的測算結果,一般都需要對測算出的回彈值進行碳化修正或者強度曲線等,對初步檢測的結果進行優化。精確度最高的檢測方法當屬鉆芯法,通過對施工完成后的混凝土進行鉆芯取樣,對樣本進行專業化的抗壓強度檢測,可以非常精準地檢測出混凝土的抗壓系數。當然,這種方法不能對施工前的混凝土進行檢測,而必須要對水利工程建筑已完工部分的混凝土進行取樣,因而不可避免地會對混凝土結構造成一定的損壞,在取樣時必須要精準選取位置,確保取樣的合理性和損壞的最低限。

此外,立方體抗壓強度試驗法也是一種較為常見的抗壓試驗檢測方法,通過將混凝土拌和制作成立方體試件,在標準條件下進行養護后檢測其抗壓強度,可以相對精準地得出混凝土建筑的抗壓性能,同時也不至于損壞水利工程建筑的現有結構,兼具回彈法和鉆芯法的優點,回避了二者的不足,但其也存在著一定的缺陷,即標準條件下的混凝土立方體試件,并不完全等同于實際工程中的混凝土材料情況,因而測量的精準度要低于鉆芯法。

2.2 抗凍性試驗檢測技術

水利工程的質量在很大程度上受到所處環境尤其是氣候環境的影響,尤其是在高寒地區,混凝土的抗凍性對于工程建筑的質量與安全發揮著至關重要的作用。例如筆者在新疆地區,許多地方氣溫年變化非常大,日夜之間有著極大的溫差,特別是在冬季更是寒冷干燥,極其對水利工程的混凝土結構造成開裂等損壞。因此,混凝土抗凍性試驗必須要根據施工現場的氣候變化情況,進行相應的試驗檢測。一般情況下,混凝土的抗凍試驗都是采取凍融試驗的方式,在使用前一個月對相關材料進行養護,取出后檢查試件的完整性,確保沒有出現任何損傷。然后根據當地的氣溫情況放在涼水中進行浸泡,之后再進行冷凍試驗。通過對試件進行冷凍、融化、再冷凍,最大程度地試驗試件的抗凍尤其是抵抗溫差變化的能力。

針對水利工程中所使用的混凝土進行抗凍性試驗檢測,必須遵循國家相關規定。根據《水工混凝土試驗規程》(SL/T 352-2020)》的要求,依次循環周期要控制在2～4h內,其中降溫歷時1～2.5h,升溫歷時1～2h,并且,升溫結束后試件中心溫度控制在(5±2)℃,降溫結束后試件中心溫度控制在(-18±2)℃,試件中心和表面的溫度差要<28℃。針對新疆地區特別是荒漠地區晝夜溫差大的情況,一般需要對混凝土試件進行三次以上的凍融,才能夠更加精準地檢測出混凝土的抗凍性能。

2.3 抗滲性試驗檢測技術

混凝土的抗滲性試驗檢測,是水利工程質量檢測的重要內容。由于混凝土結構長期需要處于水流的沖擊或者壓強下,滲漏不僅會造成大量水資源的流失,更有可能從滲透處逐漸擴大損傷范圍,最終導致“千里之堤,毀于蟻穴”的問題。抗滲性試驗檢測的關鍵,在于提前從養護區域取出試件,在檢測前晾干試件的表面,并在側面涂刷密封材料,避免試件與外部環境尤其是水分的接觸。試驗檢測開始時,需要將試件放置于抗滲儀中,將水壓調整到0.1MPa,并隨著時間的推移而逐步增大水壓。通過觀察試驗過程中的滲水現象,檢測試件的滲水性能。通常情況下,混凝土抗滲性試驗檢測需要同時放置6個以上的試件,如果其中半數的試件出現了滲水現象,那么就可以記錄下當時的水壓數據,進行該混凝土試件的抗滲系數計算。

3 水利工程混凝土質量管控的具體措施

3.1 原材料質量管控要點及措施

水利工程中的混凝土試驗檢測工作,原材料的質量是根基,如果原材料質量不過關,那么抗壓、抗凍、抗滲等性能也很難得到保障,甚至可能制造出“豆腐渣”工程。因此,施工單位在進行施工建設前,必須要嚴格把控好混凝土原材料的質量,從采購環節開始就按照相關法律法規和行業標準,并結合施工當地的具體地理、氣候、土質等環境情況,選擇品種、標號等最為優質且適合的混凝土建材。在施工現場,施工單位要劃分出專門的原材料堆放區域,確保原材料周邊環境的清潔與干燥,避免在建筑施工前就破壞了原材料的材質。在不同材料尤其是骨料進行選取和存放時,需要根據原材料的不同性能和化學性質進行分開存放與管理,切不可混亂無序地隨意推放,確保在后續攪拌時能夠更加精準地進行配合比。在對混凝土原材料進行回彈性抗壓檢測,以及抗凍、抗滲檢測時,必須要堅持隨機采樣的原則,不能有選擇性地指定樣本,從而保證質量檢測的科學性與真實性。

當然,隨機抽樣并不意味著沒有標準、沒有尺度、沒有規劃地隨意抽樣,而是要在確保樣本不特定性的基礎上,根據水利工程不同部位、不同區域的性能要求,對作用于不同結構的混凝土原材料均要進行采樣,并且根據相應的結構標準和安全要求進行相應的測試。如長年位于水下的壩基部分,混凝土的抗壓、抗滲要求相對較高,而長年位于水上的結構部門,由于其長期接觸外部氣溫,抗凍性的要求就更加嚴格。

3.2 配合比質量管控要點及措施

混凝土的質量管控,除了原材料自身的性能外,配合比的調制是否科學、合理,在很大程度上影響著混凝土的整體質量以及攪拌、澆筑的質量,因而必須要嚴格按照相關的工序,遵循規劃設計階段已經明確的配合比進行原材料配制,確保原材料的各項屬性得到最大程度地優化。例如,對于不同骨料中的微型顆粒,需要嚴格管控好其含量和占比,保證其具有一定的透氣性的同時,不能影響到混凝土結構的抗壓、抗滲等核心性能。

此外,對混凝土進行配合比操作時,必須要嚴格控制好材料的含水量,既要保證原材料得到充分地混合,同時也要避免水含量過高導致結構稀松。例如,在對混凝土進行配合比設計時,必須要嚴格按照項目方預先制定的配合比方案,對混凝土水泥、砂石骨料、拌和用水以及粉煤灰等原材料進行稱重。特別是在新疆地區,由于大量的水流來源于雪山融化,混凝土的配合比中必須要適當添加增強抗凍融、抗沖擊性能的骨料或者添加劑,從而更好地迎合高山融雪后的大量水流沖擊以及高寒環境下的凍融風險。

3.3 攪拌質量管控要點及措施

在水利工程建設環節,隨著機械化的深入發展,攪拌的工序往往都由拌合站中的各種機械自動完成,特別是在大型工程現場更是需要建設自動拌合站,通過中心控制系統進行全面控制,從而精準地把控混凝土的拌和質量。通常情況下,在攪拌環節并不需要過多地進行試驗檢測,施工單位需要嚴格按照行業規范進行操作,即可以完成混凝土攪拌的各項工作。

當然,自動化、智能化并不能夠完全取代人工,不能將攪拌工作放任機械自行處理。在施工前,施工單位和施工人員應當對自動拌合站的各項機械設備進行逐件檢測,對計量和設計環節進行檢查,一旦發現因長久失修或者使用過度出現偏差,必須立即進行校正并再次試驗檢測,確保在攪拌實施過程中不出現差錯。尤其是對于拌合設備,應當根據拌和配合比準備少量的物料,通過稱重和投放等對成品進行試驗,從而檢測稱重系統和投料設備,確保正式施工時不至于出現失誤或者差錯。

3.4 澆筑質量管控要點及措施

澆筑是水利工程混凝土施工的最后環節,也是決定了混凝土結構最終質量的關鍵環節。在施工過程中,需要根據工程項目的不同模塊和實際情況,進行分塊、分倉澆筑,從而確保每一道工序都能夠有序進行。其中,在振搗施工過程中,施工單位應當適量地對顆粒偏大的骨料進行分散處理,避免大體積骨料的集中影響結構的整體質量。此外,在混凝土仍然能夠產生氣泡,或者出現下沉等問題時,要堅持繼續進行振搗,不能放任小問題、小毛病的存在,直到不發生上述問題后才能夠結束相關工序,這樣才能夠最大程度地保證混凝土結構的緊湊度和密實性。需要進行鉆芯法試驗檢測的工程項目,施工單位應當在澆筑的同時預設好檢測的部分,盡可能降低試驗檢測所帶來的負面影響。

4 結 語

綜上所述,水利工程是國家基礎設施建設和民生設施建設的重要組成部分,不僅關系到國家和地方經濟的快速發展,更加影響了當地以及周邊地區居民的生活質量和生命財產安全,質量安全是不容忽視的重要內容。作為水利工程中極為重要的施工材料,混凝土的試驗檢測工作不僅關系到施工材質的質量,也直接影響到施工項目的整體安全。因此,施工單位必須要嚴格按照水利工程施工的規范和要求,嚴格把控好混凝土的質量關,加強施工過程中的混凝土試驗檢測,從而保障水利工程建設的整體質量與安全。