抽水蓄能电站混凝土结构无损检测应用研究

2015-02-25马智法刘志鑫

东北水利水电 2015年11期

关键词：芯法测区优先

谭春，马智法，刘志鑫，徐爽

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130000）

1 检测项目

抽水蓄能电站中，混凝土是重要组成部分，而混凝土是一种多组分的混合材料，从配料、搅拌、成型至养护诸工艺环节，无不影响混凝土的质量。如技术上疏忽或管理不善，势必造成工程质量事故。

根据研究内容，结合国内抽水蓄能电站调研资料及相关规程规范，确定控制工程质量的混凝土结构及检测项目，如表1所示。

表1 控制工程质量的混凝土结构及检测项目

目前，常规的混凝土结构检测主要有内部缺陷检测、裂缝深度检测、强度检测、结构厚度检测、钢筋分布及锈蚀检测等。

各种检测方法优缺点归纳总结如下：

1）超声波法。具有指向性好、传播能量大、对各种材料的穿透力较强、适应性强、检测灵敏度高、对人体无害、成本低廉等特点。但是其结果受人为解译影响，测试结果的准确性较低，测试需要两个平行的作业面，测试范围一般在几十厘米之内。

2）冲击-回波法。能进行单面检测，可获得缺陷明确的反射信号，对混凝土表面粗糙度和平整性要求不高，勿须丈量测距，测试方便。但其检测灵敏度和分辨力较低，检测速度也较慢，不适用大范围检测。

3）雷达法。探测效率高，无破坏性，有较高的分辨率和抗干扰性。但其精度受钢筋相互间的干扰，保护层越厚，间距越小，影响越大。

4）钻芯法/钻孔法。直接可靠，较好地反映混凝土实际状况，较准确地测定其强度。但其对结构具有一定的破损性，其代表性的取芯位置的确定、取芯的数量在结构实体混凝土强度检测中受到了很大的限制。

5）面波法。浅层分辨率高、不受介质层速度关系影响、应用范围广。但其不适用于形状不规则或测试面较小的结构，最大深度为波长的1/3。

6）回弹法。操作最简单费用最低廉、效率最高。但其混凝土表面硬度和早期龄期碳化降低准确性，对检测面要求较高。

7）超声回弹法。既能反应混凝土的表层状态，

2 检测方法

也可以反应混凝土的内部构造情况，可比较准确地反应混凝土的强度情况。但其检测精度仍有待更进一步提高。

8）电磁感应法。具有影像扫描和快速扫描探测功能，可准确探测某个区域内所有浅层钢筋的位置、保护层厚度和钢筋直径情况。但其测试深度（即保护层厚度）范围取决于待测钢筋的直径，并与相邻钢筋的距离以及周围其他电磁干扰有关。

9）半电池电位法。设备简单、操作方便，对混凝土中的钢筋锈蚀没有干扰。但其只能定性地判断钢筋锈蚀的可能性，不能用于定量的测量。

3 检测方法的相关要求

根据各种方法优缺点，结合工程经验及调研实例，归纳总结出常规条件下优先选择的检测方法及相应的检测频次。

3.1 混凝土结构内部缺陷检测

3.1.1 雷达法

1 级优先，适用于混凝土结构内部空洞、疏松区、脱空区等缺陷的平面位置和埋深检测。①对于较大尺寸的混凝土结构，宜采用与结构物长度方向一致的平行测线布置，间距宜为100～500 cm；②较小尺寸的宜采用网格布置，网格间距宜为10～100 cm；③进行点测时，测点间距宜为10～50 cm。

3.1.2 冲击-回波法

2 级优先，适用于仅具备单面测试条件混凝土结构的浅层缺陷检测。

1）测点宜呈网状布置，间排距不宜大于30 cm，测试宜按某一方向逐点进行。

2）冲击点距接收点（测点）不宜大于0.4 倍预估的缺陷深度。

3）冲击持续时间应小于P 波往返传播时间。

4）每一测点应测试两次，结果相同进行下一点测试，否则应查明原因后复测。

5）存在缺陷的混凝土部位应加密测点，其间距不宜大于原测点间距的1/2。

3.1.3 超声波法

3 级优先，适用于能进行穿透测量以及经钻孔或预埋管可进行穿透测量的构筑物和构件。

1）对于一般结构，如梁、柱、墩、墙等，在其相对的两面对称地画出方格网。方格网交点即为测点。方格网的间距视结构物尺寸和要求的测量精度而定，一般为0.2～1.0 m

2）对于钻孔或埋管法测量，则从孔口开始向下逐点对测。测点间距通常为0.2～0.5 m。在测得缺陷附近，测点还应加密。

3）一个构件或一个统计总体，测点数不得少于30。

3.1.4 钻芯法、钻孔法

4 级优先，一般条件均适用。当有特殊要求时或当需要对其他方法进行校核时，宜采用钻芯法/钻孔法。

3.2 混凝土结构裂缝深度检测

1）面波法。1 级优先，适用于检测形状规则、测试面较大的混凝土内部的深层裂缝。迎水面、过流面、水位变化区或有侵蚀地下水环境，除缝宽小于0.2 mm 的龟裂其他裂缝均需测量。

2）超声波法。2 级优先，平测法：适用于测量混凝土建筑物中深度不大于50 cm 的裂缝。裂缝内有水或穿过裂缝的钢筋太密时，该方法不适用。对斜测法：适用于有条件两面对测或可钻孔对测的混凝土建筑物。裂缝中有水时该方法不适用。迎水面、过流面、水位变化区或有侵蚀地下水环境，除缝宽小于0.2 mm 的龟裂其他裂缝均需测量。

3）钻芯法、钻孔法。3 级优先，适用于裂缝预估深度大于50cm 或需精确测量深度的裂缝，且该部位可钻孔的混凝土结构。当有特殊要求时或当需要对其他方法进行校核时，宜采用钻芯法、钻孔法。

3.3 混凝土结构强度检测

3.3.1 回弹法

1 级优先，适用于抗压强度为10～60 MPa 的混凝土。

1）每一结构或构件测区数不应少于10 个，相邻两测区的间距不宜大于2 m。

2）测区应均匀分布，并应避开钢筋和铁制预埋件。

3）测区边缘距结构端部或结构缝不应小于0.2 m。

4）测区表面应清洁、平整、干燥，不应有饰面层、浮浆、蜂窝、麻面等。

5）在回弹值较小区域适当增加测区，推定低强区域。

3.3.2 超声回弹法

2 级优先，适用于抗压强度为10～60 MPa 的混凝土，不宜用在超声传播方向上钢筋布置太密的混凝土。

1）每一结构或构件测区数不应少于10 个，相邻两测区的间距不宜大于2 m。

2）测区应均匀分布，并应避开钢筋和铁制预埋件。

3）测区边缘距结构端部或结构缝不应小于0.2 m。

4）测区表面应清洁、平整、干燥，不应有饰面层、浮浆、蜂窝、麻面等。

5）在回弹值较小区域适当增加测区，推定低强区域。

3.3.3 超声波法

3 级优先，不宜用于抗压强度在45 MPa 以上或在超声传播方向上钢筋布置太密的混凝土。

1）每一结构或构件测区数不应少于10 个，相邻两测区的间距不宜大于2 m。

2）测区应均匀分布，并应避开钢筋和铁制预埋件。

3）测区边缘距结构端部或结构缝不应小于0.2 m。4）测区表面应清洁、平整、干燥。

3.3.4 钻芯法、钻孔法

4 级优先，适用于裂缝预估深度大于50 cm 或需精确测量深度的裂缝，且该部位可钻孔的混凝土结构。当有特殊要求时或当需要准确测定混凝土强度，或对回弹法、超声回弹法、超声波法推定的混凝土强度进行校核时，宜采用钻芯法。

3.4 混凝土结构厚度检测

3.4.1 雷达法

1 级优先，适用于检测无筋或少筋的混凝土结构厚度。测线宜均匀分布，与构件外边缘距离不小于100 mm，线距为500～1 000 mm。

3.4.2 冲击-回波法

2 级优先，一般条件均适用。

1）检测表面应平整干燥。测线宜与纵、横向钢筋成45°布设。

2）冲击点距传感器的距离应小于0.4 倍被测混凝土结构厚度。

3）应重复测试以验证波形的再现性。

3.4.3 超声波法

3 级优先，适用于检测混凝土表面损伤层厚度和结构厚度。表面损伤层厚度检测：

1）被测区测线布置不少于3 条，且不得穿过接缝。

2）测线投影不应与主钢筋重合。

3）测试表面应平整，且无饰面层。

4）一条测线内的测点不宜少于10 个，且间距不宜大于10 cm。结构厚度检测：一是具有一对相对平行的测试面；二是在测试面上均匀划出网格线，网格边长亦为20～100 cm。

3.4.4 钻芯法、钻孔法

4 级优先，适用于精确测量混凝土结构及其损伤层的厚度。当有特殊要求时或当需要对其他方法进行校核时，宜采用钻芯法、钻孔法。

3.5 混凝土结构钢筋分布检测

1）雷达法。1 级优先，适用于混凝土中钢筋间距的快速扫描检测和钢筋的混凝土保护层厚度检测。应结合具体构件形状、尺寸，由工程监理、设计、检测单位共同确定。

2）电磁感应法。2 级优先，适用于混凝土中钢筋的间距、直径和混凝土保护层厚度检测。应结合具体构件形状、尺寸，由工程监理、设计、检测单位共同确定。

3）钻芯法、钻孔法。3 级优先，一般条件均适用。当有特殊要求时或进行校核时，宜采用钻芯法/钻孔法。

3.6 混凝土结构钢筋锈蚀检测

1）半电池电位法。1 级优先，适用于定性评估干燥或非饱水状态下钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀性状。单个测区布置面积不宜大于5m×5m，具体布置位置应根据现场条件由监理、设计单位共同确定。

2）钻芯法、钻孔法。2 级优先，一般条件均适用。当有特殊要求时或当需要对其他方法进行校核时，宜采用钻芯法、钻孔法。

4 结论

按照工作目的及内容，通过与在建、已建成的水电站工程参建各单位交流调查，掌握现今国家关于混凝土结构无损检测的各项规章制度，认识国内外先进的无损检测技术，查阅相关资料和以往检测经验，分析比较了各自优缺点，针对混凝土结构特点的不同，提出有针对性的抽水蓄能电站无损检测操作应用标准。成果主要包括：针对不同的建筑物，选择科学合理的检测方法；针对不同的建筑物，选择控制工程质量的检测项目；针对不同的建筑物，选择具有代表性的检测比例。