水利水電工程質(zhì)量檢測(cè)無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

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摘要:無損檢測(cè)的廣泛使用在很大程度上保證了水利項(xiàng)目的安全施工和工程質(zhì)量，且在應(yīng)用時(shí)該項(xiàng)技術(shù)存在安全性良好、便捷性強(qiáng)、效率高等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于推動(dòng)水利行業(yè)質(zhì)量檢測(cè)發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮著巨大作用。通過比較常用的幾種無損檢測(cè)特點(diǎn)及其優(yōu)勢(shì)，探討了該技術(shù)在實(shí)例案例中的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上分析了該項(xiàng)技術(shù)對(duì)混凝土質(zhì)量、強(qiáng)度及淺裂縫檢測(cè)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:無損檢測(cè);混凝土質(zhì)量;淺裂縫;鋼筋銹蝕

引言

水利水電工程建設(shè)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)，科學(xué)合理的建設(shè)水利工程對(duì)于保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境和保障居民生產(chǎn)生活用水具有重要意義［1］。然而，水利水電工程相對(duì)于普通的建筑項(xiàng)目具有耗時(shí)長、難度高、規(guī)模大等特征，并且建設(shè)地點(diǎn)通常位于江河湖泊、河道及沿海水域區(qū)，施工過程中必然會(huì)受到氣候環(huán)境、水文條件等諸多復(fù)雜因素的作用。因此，對(duì)于不同自然條件下的水利工程項(xiàng)目應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行建設(shè)施工，考慮以上因素存在的難以控制特征還要構(gòu)建科學(xué)、規(guī)范的質(zhì)量保證體系，盡可能的應(yīng)用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)確保工程質(zhì)量［2－3］。

1無損檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1技術(shù)特點(diǎn)

無損檢測(cè)技術(shù)最早應(yīng)用于1996年南非的金礦開采行業(yè)，為了降低安全事故的發(fā)生概率，相關(guān)部門在金礦開采施工過程中引入了這一技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)隨著科技的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步得到了不斷創(chuàng)新，通過智能化技術(shù)與無損檢測(cè)的有效融合現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)工程領(lǐng)域。該技術(shù)在保證了被檢測(cè)物體原有狀態(tài)不變的條件下，利用遠(yuǎn)程探測(cè)、智能化計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無損檢測(cè)，它是科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代工業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)物并打破了破壞性檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的約束條件和局限性。在檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中無損檢測(cè)具有較為明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，取芯法、超聲法以及回彈法等是將探測(cè)技術(shù)、數(shù)字信息處理、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多項(xiàng)高精端技術(shù)的有效融合實(shí)現(xiàn)水利工程構(gòu)筑物質(zhì)量的無損檢測(cè)。在理論上無損檢測(cè)的科學(xué)性與合理性較強(qiáng)，同時(shí)能夠與信息化、智能化技術(shù)相結(jié)合具有較強(qiáng)適應(yīng)性［4－7］。

1.2優(yōu)勢(shì)分析

1)連續(xù)性好。連續(xù)性好為無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的最大優(yōu)勢(shì)，即可以在固定時(shí)間、同一地點(diǎn)不間斷獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)。由此以來，在實(shí)際應(yīng)用中不僅保證了檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和高效性，而且為建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)分析奠定了基礎(chǔ)。2)物理特性強(qiáng)。對(duì)水利工程質(zhì)量采用無損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)時(shí)存在較強(qiáng)的物理特性，從而更加系統(tǒng)、全面的掌握工程物理量。另外，通過科學(xué)預(yù)測(cè)和深入分析，可為水利工程最終質(zhì)量、施工技術(shù)和所需材料的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)提供可靠依據(jù)。3)測(cè)驗(yàn)距離遠(yuǎn)。無損檢測(cè)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測(cè)建設(shè)質(zhì)量，從而徹底解決了傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在的不足，對(duì)于保障項(xiàng)目安全施工和工程質(zhì)量具有重要作用。

2水利水電工程質(zhì)量檢測(cè)中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

遼寧省某大型水庫工程的防滲墻質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)用了無損檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合檢測(cè)結(jié)果提出了有效的防滲措施。為充分掌握壩基建設(shè)情況，需要檢測(cè)防滲墻和塑性混凝土質(zhì)量，其中空洞、裂縫、縫隙為質(zhì)量檢測(cè)的重點(diǎn)。墻體內(nèi)部很容易產(chǎn)生裂縫及裂隙，從而導(dǎo)致墻體質(zhì)量不均勻的現(xiàn)象;同時(shí)，在質(zhì)量檢測(cè)時(shí)還要考慮防滲墻的連續(xù)性施工情況。采用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)工程質(zhì)量時(shí)，相關(guān)檢測(cè)中心積極開展了鉆孔取芯和鉆孔壓水試驗(yàn)，在野外現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)詳細(xì)檢測(cè)中，工作人員獲取了防滲強(qiáng)和墻體的有關(guān)數(shù)據(jù)［8］。抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)為防滲墻檢測(cè)的重要內(nèi)容，對(duì)此要采取鉆孔取芯的方法。通過試驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，此建設(shè)項(xiàng)目的芯墻材料滿足均勻性和完整性要求，部分墻體存在較小的孔洞，大部分未發(fā)現(xiàn)孔洞，整個(gè)墻體并不存在明顯的較大空洞，同時(shí)墻體中未形成斷墻和大泥團(tuán)。對(duì)于水泥土和混凝土為主要材料形成的防滲墻體，在墻體缺陷處理過程中必須使用地質(zhì)雷達(dá)，檢測(cè)可能出現(xiàn)異常的區(qū)域。根據(jù)水庫工程施工現(xiàn)狀和項(xiàng)目特點(diǎn)，應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)了5+420、4+640、4+425三個(gè)位置的質(zhì)量狀況，而其它部位的墻體質(zhì)量情況利用人工開挖的方式評(píng)判。通過系統(tǒng)的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在6+570、5+462兩個(gè)位置存在不連續(xù)和夾泥的情況，其它部位均為平整、連續(xù)、光滑的墻體，針對(duì)存在問題的部位應(yīng)采取有效的修復(fù)措施。防滲墻槽開挖過程中需要將抓斗埋入5+338.2－5+460.5段的槽內(nèi)，待征得監(jiān)管人員和相關(guān)設(shè)計(jì)部門同意后，在此段內(nèi)構(gòu)筑向庫區(qū)凸出的弧形墻，且構(gòu)筑過程中要充分應(yīng)用深層攪拌樁，最終形成緊密連接兩側(cè)墻體的防滲墻［9］。

3無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)混凝土質(zhì)量與強(qiáng)度的檢測(cè)

混凝土材料的組分比較復(fù)雜，一般是由外加劑、砂、石及水泥等多種材料混合而成。通常情況下現(xiàn)場(chǎng)取芯樣法、預(yù)留混凝土試塊等為混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的常見手段。對(duì)于既不允許現(xiàn)場(chǎng)取芯樣又對(duì)預(yù)留混凝土試塊質(zhì)量存在質(zhì)疑的情況，可采取無損檢測(cè)法判斷混凝土狀況。

3.1混凝土強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)

1)回彈法。根據(jù)以下流程采用回彈法對(duì)構(gòu)筑物強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)，詳細(xì)步驟為:根據(jù)實(shí)際情況合理確定回彈測(cè)區(qū)，充分應(yīng)用抽芯機(jī)取樣，此時(shí)要利用檢測(cè)抽芯機(jī)測(cè)定石塊的抗壓強(qiáng)度，由此實(shí)現(xiàn)高精度的回彈值計(jì)算，并可為混凝土強(qiáng)度修復(fù)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。目前，采用回彈值能夠精準(zhǔn)的獲取水利工程混凝土強(qiáng)度修正系數(shù)。在應(yīng)用過程中回彈法存在較低的技術(shù)難度，使用時(shí)操作人員通過簡(jiǎn)單的幾步即可完成檢測(cè)。然而，實(shí)際工程中該方法仍存在一些不足，例如在一定程度上破壞原有結(jié)構(gòu)，檢測(cè)數(shù)據(jù)可能與實(shí)際情況存在較大偏差。所以，該方法一般不適用于較小尺寸構(gòu)件。2)超聲法?；貜椌C合法也稱為超聲法，合理利用數(shù)字超聲儀為這一技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，為充分發(fā)揮超聲法的功能要嚴(yán)格按照相關(guān)操作規(guī)程進(jìn)行。因此，回彈測(cè)試區(qū)的合理劃分在很大程度上決定了能否應(yīng)用該技術(shù)，由于檢測(cè)部位在建筑物內(nèi)部，因此必須采用該設(shè)備完成強(qiáng)度檢測(cè)。另外，針對(duì)復(fù)雜的情況還應(yīng)結(jié)合具體情況使用超聲儀和聲波控制器。在超聲聲速值和混凝土強(qiáng)度測(cè)算過程中，應(yīng)熟悉掌握計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)處理工具，從而保證檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度和可靠性。該檢測(cè)方法相對(duì)于回彈法具有更突出的優(yōu)勢(shì)，超聲法可以不破壞構(gòu)件結(jié)構(gòu)即可完成質(zhì)量強(qiáng)度檢測(cè)，且具有更高的測(cè)算精度。然而，工作人員對(duì)混凝土強(qiáng)度質(zhì)量利用這一方法檢測(cè)時(shí)應(yīng)面對(duì)復(fù)雜的操作流程，任何一項(xiàng)操作可顯著影響檢測(cè)結(jié)果的精確性。所以，對(duì)于混凝土的檢測(cè)工作人員往往綜合應(yīng)用回彈法和超聲法，從而保證強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果的精確性。

3.2鋼筋銹蝕檢測(cè)

1)碳化程度與保護(hù)層厚度檢測(cè)。碳化深度檢測(cè)為當(dāng)前工程領(lǐng)域最為常見的質(zhì)量測(cè)定方法，實(shí)際操作時(shí)要利用電錘儀對(duì)被檢測(cè)位置打孔，對(duì)產(chǎn)生的粉末要及時(shí)的進(jìn)行清除;然后小孔內(nèi)注入1%的酚酞酒精溶液，然后綜合應(yīng)用游標(biāo)卡尺、碳化深度儀測(cè)量孔深與變色表面間的距離，讀取的測(cè)量數(shù)值即為碳化深度。在測(cè)量保護(hù)層厚度實(shí)際操作過程中，要應(yīng)用鋼筋定位掃描儀精確測(cè)定保護(hù)層厚以及內(nèi)部構(gòu)件，該儀器可自動(dòng)顯示精確的檢測(cè)數(shù)據(jù)。測(cè)量過程中使用了較為先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，從而保證了檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。工作人員完成上述操作后，還要對(duì)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的綜合處理。對(duì)鋼筋保護(hù)層厚度值和混凝土碳化程度數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的比較分析，若存在鋼筋保護(hù)層厚度數(shù)值較小的情況，則鋼筋和混凝土處于腐蝕環(huán)境中，即認(rèn)為在一定程度上降低了水利工程安全性;反之，則認(rèn)為未發(fā)生鋼筋銹蝕現(xiàn)象。所以，精確測(cè)量相關(guān)參數(shù)為無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，通過比對(duì)精確數(shù)據(jù)科學(xué)的判斷鋼筋構(gòu)件的腐蝕狀況，從而為保證工程質(zhì)量和施工安全提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。2)自然電位法檢測(cè)技術(shù)。無損檢測(cè)技術(shù)中自然電位法的應(yīng)用較為廣泛，在使用該方法時(shí)灰應(yīng)用到高內(nèi)阻自然電位儀，在被檢測(cè)界面上雙層點(diǎn)會(huì)存在電位差，并作為判別內(nèi)部銹蝕情況的依據(jù)。例如，采用自然電位法檢測(cè)某水庫水鋼筋銹蝕狀況時(shí)，應(yīng)在閘門面板上確保硫酸銅電極為飽和狀態(tài)，通過移動(dòng)電極實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)變化情況。采用此項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)可以明確陰影處鋼筋的銹蝕狀況，為更加高效、準(zhǔn)確的完成工程質(zhì)量檢測(cè)提供一種可靠的方法，同時(shí)也可在檢測(cè)結(jié)果中體現(xiàn)出該方法的較高精確度。

4無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)淺裂縫的檢測(cè)

由于混凝土使用環(huán)境的不同及其自身特性的差異，使得引起裂縫產(chǎn)生的因素較多，主要有:水泥水化熱過快存在過大溫差或養(yǎng)護(hù)條件不合理使得內(nèi)部應(yīng)力集中，當(dāng)集中應(yīng)力超過抗拉極限時(shí)形成貫穿裂縫;由于在拌制過程對(duì)混凝土質(zhì)量控制不合理或水泥用量過過或水膠比過大，可能會(huì)在表面形成收縮裂縫;由于受力條件的變化，受力荷載超出混凝土極限抗拉應(yīng)力或基礎(chǔ)持力層條件改變，從而形成結(jié)構(gòu)裂縫。對(duì)此，工程上常采用的抽芯法、超聲波法檢測(cè)淺裂縫狀況。

4.1抽芯法

對(duì)水利工程混凝土結(jié)構(gòu)淺裂縫利用抽芯法檢測(cè)時(shí)，具有直觀性強(qiáng)、結(jié)果可靠、操作簡(jiǎn)單及數(shù)據(jù)充分等優(yōu)點(diǎn)。但是，在應(yīng)用過程中該方法同樣會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。所以，對(duì)于較小范圍錢裂縫檢測(cè)時(shí)，該方法存在一定的適用性。

4.2超聲波法

超聲波法也可稱為回彈綜合法，其基本理論是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)利用超聲波的瞬間應(yīng)變波動(dòng)原理進(jìn)行檢測(cè)的方法，在介質(zhì)中超聲以波動(dòng)的形式進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)傳播即形成人類視聽范圍以外的機(jī)械波，其聲波頻率通常超過2000kHz。相關(guān)技術(shù)規(guī)程明確說明了超聲波法應(yīng)用的注意事項(xiàng)及其具體流程，可見在實(shí)際工程中該方法的重要性地位。超聲波法應(yīng)用過程中會(huì)應(yīng)用到超聲波檢測(cè)儀檢測(cè)超聲波脈的首波幅度，同時(shí)可以自動(dòng)顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)。為了更加全面、準(zhǔn)確的獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)，還可對(duì)傳播速度和接受信號(hào)頻率進(jìn)行有效測(cè)定，更加充分的測(cè)量錢裂縫狀況。

5結(jié)論

文章依據(jù)實(shí)踐實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)資料，提出了各類無損檢測(cè)技術(shù)的適用范圍及其應(yīng)注意的問題，得出的結(jié)論如下:1)干燥狀態(tài)下的混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)比較適用超聲波法，該方法的經(jīng)濟(jì)性好且結(jié)果可靠性高，檢測(cè)原理清晰且可直接讀取檢測(cè)數(shù)據(jù)。自然電位法能夠明確陰影處鋼筋的銹蝕狀況，且可更加高效、準(zhǔn)確的完成工程質(zhì)量檢測(cè)提供一種可靠的方法。2)回彈法、抽芯法在一定程度上破壞原有結(jié)構(gòu)，檢測(cè)數(shù)據(jù)可能與實(shí)際情況存在較大偏差，該方法一般不適用于較小尺寸構(gòu)件。隨著計(jì)算機(jī)房展技術(shù)的不斷發(fā)展和超聲波檢測(cè)設(shè)備制造水平的提高，在工程質(zhì)量中超聲波檢測(cè)還在不斷的完善并將得到越來越廣泛的研究應(yīng)用。

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作者：張僑 單位：桓仁世元工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司