水工混凝土现场安全检测方法与技术探讨

冯良队

水工混凝土现场安全检测方法与技术探讨

冯良队

一、外观质量与缺陷检测

1.缺陷类型

混凝土结构构件的外观质量缺陷可划分为九种：露筋、蜂窝、空洞、夹渣、疏松、裂缝、连接部缺陷、外形缺陷、外表缺陷。

2.检查方法

（1）裂缝。裂缝检测主要是检查记录裂缝的宽度、数量、深度、走向、位置、形态、分布情况。利用读数显微镜、裂缝宽度测试仪、钢尺等检测裂缝的长度、宽度和间距等，对尚未稳定的裂缝可用千分表、粘贴石膏板等方法监测裂缝发展情况。对于混凝土结构的大范围连续监测，分布式光纤传感技术为随机裂缝的检测开辟了实现途径。采用超声测缺法量测裂缝的深度，国际上对混凝土裂缝深度（＜50cm） 的超声波检测主要有TC-T0法和英国标准BS4408所述方法。我国也有相关研究和应用，中国工程建设标准化协会颁布的标准《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）中有单面平测法、双面平测法、钻孔对测法等；另外还有超声波首波相位反转法、声波跨孔法等方法。裂缝检测结果应如实反映裂缝的形态、分布情况和裂缝周边混凝土表面状况，尽可能采用图形和照片进行描述并附文字说明。

（2）外部缺陷。层离、剥落或露筋、掉棱、缺角、蜂窝麻面、表面侵蚀、冻融破坏等外部缺陷，一般情况下都产生在混凝土构件表面，仅凭肉眼即能观测辨别，因此检查的方法较为简单，对于缺陷的种类也较易识别。常规检测方法主要有目测法，辅以钢尺测量和锤击检查。对于缺陷的部位和面积以及损伤的程度，要详细记录和描述，可以通过拍照和摄影的方法进行记录保存，并应附有详尽的文字说明。另外也可以采用红外热成像仪对水闸结构的开裂、剥离、渗漏等外部缺陷进行快速扫描，进行大面积记录和分析，红外热成像法具有对被测物体无影响、检测表面温度反应速度快、测温范围宽、精度高等优点。

（3）内部缺陷。孔洞、夹渣、疏松、连接部缺陷等内部问题，《水闸安全鉴定规定》（SL214-98）条文说明第1.0.6条推荐水闸混凝土内部缺陷检测采用超声法测试内部缺陷，一般需要被测构件具有对测面，但水闸工程中边墩、闸底板、顶板、胸墙等构件不具备超声法的检测条件，需采用其他方法检测，如冲击—回波法、混凝土雷达检测技术等。

二、混凝土抗压强度检测

混凝土强度检测是混凝土老化病害检测的主要指标，强度的检测结果可直接通过计算判断结构的安全性。在安全检测中，根据检测结果正确评定混凝土的强度是一项很重要的工作。目前，现场检测的方法主要有钻芯法、回弹法、回弹—超声综合法、拔出法、超声脉冲法及振动法等。

1.钻芯法

钻芯法是一种半破损的现场检测方法，它是采用取芯机从被检测的混凝土结构上直接钻取圆柱型的混凝土芯样，根据芯样的抗压试验强度，推定混凝土的抗压结构的强度。钻芯法是一种较为直观、可靠的直接检测方法，但它是一种半破损的方法，试验费用比较高。水闸作为过水建筑物，不宜多钻取芯样。

2.回弹法

回弹法检测混凝土抗压强度是20世纪20年代由瑞士工程师Schmiadt发明的，被我国大量采用并进一步完善。目前回弹法常是非破损检测的基本方法之一，通过回弹仪以一定的动能弹击混凝土表面，根据回弹值与混凝土抗压强度的相互关系，以回弹值作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度。回弹法具有设备简单、方法简便、操作方便、测试迅速、检测效率高、费用低廉、只需一个检测面等优点，因此被广泛应用于水闸安全检测。

3.回弹—超声综合法

回弹—超声综合法是把回弹法和超声波法结合起来，获取多种物理参数，从不同的角度综合评价混凝土强度的方法。超声与回弹值的综合，既能反映混凝土的弹性、塑性，又能反映其表层的状态及内部的构造。但在实际检测中，需要建筑物有可进行测试的对测面，而水闸的边墩、底板、顶板等没有对测面。

回弹法和超声回弹综合法属于无损检测方法，钻芯法属于半破损检测方法，这三种方法在水闸的应用范围较广。

三、变形检测

变形检测的内容主要包括构件的挠度、结构的倾斜和基础不均匀沉降等。

混凝土构件的挠度可用水准仪或百分表测量；结构的倾斜可用经纬仪、全站仪或吊锤测量。

基础的不均匀沉降检测是水闸工程重要的观测项目之一。以前一般用光学水准仪来观测、读数，再经过人工计算和整理校核，得出各观测标点的沉降量，工作量大，计算容易出错，误差不易控制。目前，电子水准仪得到了较快的推广和应用，由仪器完成读数、测量计算（前后视距、高差、误差），再通过后期的软件资料处理，便可以得到详细准确的数据。

四、钢筋的配置与锈蚀检测

检测内容主要包括钢筋间距、保护厚度、直径及锈蚀性状。

钢筋间距和保护层厚度一般利用地质雷达或钢筋探测仪进行检测，必要时要凿开混凝土进行验证。所用仪器需符合《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T152-2008）中的有关规定。

如果因施工质量差、工作环境恶劣或其他原因使钢筋混凝土结构产生裂缝，就会造成钢筋的锈蚀，进而导致混凝土保护层胀裂（产生铁锈的体积是钢筋体积的2~4倍）、剥落、钢筋有效面积削弱等，直接影响结构的承载能力和使用寿命。钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构（或构件）最具破坏性的因素之一。钢筋锈蚀情况，传统采用混凝土破型、钢筋锈蚀电位、电阻评定方法、半电池电位法、交流阻抗法、线性极化法、暂态技术等进行检测。

五、水下检测

水下混凝土检测一直是一项难度较大的工作，因为混凝土淹没在水下，肉眼无法直接观测，一些常规的检测项目都难以进行。如果采用打围堰等方法抽干积水检查，既影响工程正常运行，又耗资巨大。目前水下检测方法一般为潜水员人工触摸，这种方法只能是大概的抽样性的检测，所以并不可靠、严谨。如果发现有破损较大的部位，可以进一步进行检测。检查部位在闸室内，一般采取上游放下检修门，下游用检修钢围堰，排净闸室内积水来检查；如条件不允许或检查位置不在闸室内，则采取自浮式气压沉柜进行检查。

水下成像技术采用了距离选通技术，通过脉冲激光器和选通型光电接收器，调节激光束的聚焦状态（发散角）来照射目标场景。与我们平常所见空气中成像技术不同，水介质的特性是强散射效应和快速吸收功率衰减，激光器的运用从某种程度解决了成像的距离问题。在过去的几年中，成像距离和图像质量得到了很大程度的提高，这些进步都是因为采用了新的成像技术和激光技术■

（作者单位：江苏省淮沭新河管理处223005）