水利工程建设中混凝土检测研究

陈昱晓

广东建科源胜工程检测有限公司 广东 东莞 523710

引言

为了保障水利工程施工建设质量，需要采用科学的检测技术，明确混凝土材料及其结构存在的质量问题，从而制定相应的质量优化措施。但是受到多种因素的影响，当前部分水利工程在混凝土检测工作中还存在着一些问题，采用的检测技术不够合理，从而无法有效检测出混凝土结构存在的质量问题，进而对水利工程产生很大负面影响。因此，需要结合水利工程建设实际情况，完善检测工作体系，创新检测技术及方法，是推动水利工程施工建设的关键所在。

1 水利工程混凝土结构常见病害分析

在水利工程施工建设过程中，存在多种常见病害问题，尤其是混凝土结构部分，一旦出现病害问题，会导致混凝土结构的强度、性能等受到很大影响，所以在分析水利工程混凝土检测工作前，需要明确水利工程混凝土结构常见的病害问题。

1.1 浅表性温度裂缝病害

在水利工程建设过程中，混凝土结构表面容易出现散布没有规律的裂缝，整体呈现龟裂形态，裂缝宽度较窄、深度较浅，开裂主要发生在水利工程混凝土墩墙表层，延伸深度较浅，不会对整体结构质量造成直接影响，裂缝深度不会超过钢筋保护层的厚度。水利工程混凝土墩墙表面的温度裂缝就被称作为浅表性裂缝，也称作为干缩性裂缝，大都发生在水利工程混凝土墩墙养护处理结束后[1]。

1.2 深层温度裂缝病害分析

根据近些年来我国水利工程建筑物的实际建设情况来看，水利工程混凝土墩墙中常见具有竖向规律的裂缝，在总裂缝中占比超过90%。例如，某水利工程构筑物中，船闸的闸首、闸室墙、节制闸闸墩、泵站站墩等区域，都出现明显的深层温度裂缝，且裂缝深度超过混凝土的钢筋保护层厚度，对于水利工程混凝土墩墙结构质量产生很大影响。深层温度裂缝会贯穿水利工程混凝土墩墙墙体，缝隙宽度尺寸较大，一旦出现深层温度裂缝，会导致水利工程混凝土结构强度受到很大影响。温度性深层裂缝，主要是因为混凝土受到温度变化影响出现的伸缩变形情况，与水泥水化热和环境温度具有直接关系，在温度差应力的作用下会形成外力约束和张拉力，导致水利工程混凝土墩墙出现深层裂缝。

1.3 混凝土结构碳化病害

在水利工程施工建设期间，混凝土碳化是指受到强烈化学侵蚀，主要以空气中的二氧化碳为主，二氧化碳进入水利工程混凝土内部后，会发生相应的化学反应，在内部生产碳酸盐、水，使混凝土碱度降低，该过程就被称为碳化。水利工程混凝土结构中的水泥在碳化过程中会形成氢氧化钙，使得其内部孔隙中被饱和氢氧化钙溶液充满，从而使钢筋表面形成难以溶解的氧化铁，对于混凝土结构会产生很大危害[2]。

1.4 混凝土结构冻融破坏病害

抗冻性是检测水利工程混凝土质量参数的重要标准，且不仅寒冷地区的水利工程构筑物需要混凝土具有良好的抗冻性，温热地区的水利工程构筑物同样需要混凝土具有良好的抗冻性，因为会在冷热交替过程中，如果水利工程混凝土的抗冻性较差，就会导致其质量出现问题，在长时间的使用过程中，因冷热较低的温度差导致水利工程混凝土结构表层脱落、结构疏松的问题出现，从而严重影响水利工程混凝土结构质量。冻融破坏主要是因为水利工程混凝土结构内部的毛细孔水在较低的温度下会转化为固态冰形态，从而导致混凝土体积膨胀，产生相应的拉应力，使得水利工程混凝土结构被破坏。

2 水利工程混凝土检测技术分析

H市某水利工程为大型工程，大坝建设等级为1级，建设发电厂房为2级，在电站中配备6台立轴混流式水轮发电机组，单机容量为120w，总容量为720w。该水利工程以混凝土重力坝为主体，大坝最大高度为120.5m，大坝顶部高程为215m，坝轴线长度为1165m，总混凝土量约为340万m3。为了保障该水利工程质量，防止出现上述多项混凝土结构问题，需要对混凝土进行科学的检测。

2.1 标准质量检测分析

在水利工程混凝土进行检测的过程中，需要按照原材料标准制作相应的样本，并将其放置在标准的试验环境中，样本和混凝土参数相一致后，需要对被检测样本与标准样本的抗压强度、强度、密实度以及钢筋锈蚀度进行检测，并将其准确记录与标准数据对比，从而能够明确当前被检测混凝土是否符合质量标准。在本次检测工作中，各项检测结果数据包括：①强度。标准值为34MPa，平均值为46.2MPa，修正强度为44.3MPa。②抗压强度。标准值为大于850MPa，平均值为44.7MPa，修正强度为42.8MPa。③密实性。标准值为5.0%，平均值为45.7，修正为47.8。④钢筋锈蚀度。标准值为小于0.075，平均值为48.3，修正强度为43.4MPa。

2.2 强度检测分析

在水利工程混凝土强度检测工作中，需要选择配合比相同的100cm3混凝土块作为试件，检测温度需要控制在20℃，相对湿度控制在95%，在该条件下进行恒压静置，静置周期为28d，之后根据检测结果判断实测数值与标准数值之间的偏差，将检测结果详细记录后分析，从而能够明确该混凝土试件是否能够达到标准强度。根据相应的检测结果数据可以看出，该混凝土试件标准强度为34MPa，允许误差为±2.5MPa，在该范围内说明混凝土试件强度检测结果为合格。在混凝土强度检测过程中，最为常用的检测方法为回弯沉检测技术，能够准确识别出混凝土结构中存在的多种质量问题，检测结果准确性较高，且技术应用成本较低。以落锤式完成检测技术为例，利用重锤下落产生的冲击力，将冲击力施加在混凝土结构中，按照重锤弹回的情况以及混凝土结构表面情况，即能够明确当前混凝土结构强度，且通常情况下不会对混凝土结构产生破坏，是一种检测结果较为准确的检测技术，通常应用于水利工程混凝土结构强度检测中[3]。

2.3 密实性检测

在水利工程建设过程中，混凝土结构的密实性对于其承载能力会产生直接影响，如果混凝土结构不符合质量标准，则很容易导致水利工程出现结构坍塌等安全事故，造成严重的后果，所以必须加强对水利工程混凝土结构的密实性检测。在混凝土密实性检测过程中，可以采用激光检测技术。激光检测技术是建筑工程中最为常用的技术，主要是对建筑工程混凝土结构质量情况进行检测。在具体应用过程中，激光无损检测技术的原理是利用激光折射、激衍射和激光反射，根据激光在空间中的传输路径和情况，判断混凝土结构是否存在质量问题。例如，如果混凝土结构中存在裂缝，激光路径就会发生衍射，通过对激光路径图像的分析，即可判断路面内部裂缝存在位置、裂缝尺寸等信息[4]。

2.4 抗压强度检测

抗压强度是评价水利工程混凝土质量的重要部分，与水利工程安全性和质量具有密切关系，所以需要做好混凝土抗压强度检测工作。在对水利工程混凝土结构的抗压强度进行检测过程中，因为水利工程规模较大，全面检测难度较高，其需要花费较大成本，所以可以采用混凝土试块的检测方法，确定混凝土综合抗压强度，选择具有代表性的混凝土试块，可以采用回弹检测方法，能够在不对混凝土结构造成破坏的前提下，获取混凝土强度数据，且数据较为准确，能够获取最为真实的混凝土抗压强度数据。混凝土抗压强度与其碳化深度具有直接关系，所以在混凝土抗压强度检测工作中，需要采用科学的碳化深度检测方法，主要采用酚酞试剂进行检测，将酚酞试剂喷涂混凝土试块的钻孔内，根据酚酞试剂的变化，即可判断当前水利工程混凝土的碳化深度，如果显示碳化深度较为严重，则说明混凝土存在质量问题，需要更换混凝土材料[5]。

2.5 钢筋锈蚀检测

在水利工程运行过程中，混凝土结构容易发生钢筋锈蚀问题，从而导致混凝土结构强度及综合性能受到负面影响，为此需要开展科学的钢筋锈蚀检测工作。在钢筋锈蚀度不断提高的情况下，混凝土结构强度会不断下降，在本次检测工作中，采用半电池定位检测技术，在混凝土试件中插入待检测钢筋，之后将锈蚀检测仪器与钢筋连接，密切观察检测仪器的半电池点位变化，从而能够判断当前钢筋侧面锈蚀程度，钢筋侧面碳化程度提高到2.0mm后，则说明锈蚀程度较高，容易发生混凝土结构不稳定问题，此时需要更换新的钢筋材料，避免其对水利工程混凝土结构产生影响。

3 水利工程混凝土结构质量问题处理措施分析

通过上文的分析可以看出，采用科学的检测方法能够判断出当前水利工程混凝土结构存在的多项质量问题，为了保证混凝土结构质量合格，则需要采用相应的处理措施，结合检测结果，制定科学的优化处理措施。结合相关实践经验，本文提出如下几项有效的处理措施：①如果在水利工程混凝土结构检测中，发现存在表面裂缝问题，在拆模处理后需要立即涂刷相应的养护剂，并在水利工程混凝土墩墙表面覆盖塑料薄膜或土工布，为其建设良好的防风保湿环境，能够有效降低混凝土水分蒸发速度，从而避免裂缝出现。②如果在检测过程中，发现混凝土结构抗压强度存在问题，主要是由于混凝土碳化问题而导致，需要根据水利工程建设区域的地理环境、气候等因素，确定最佳的混凝土规格，可以在混凝土中添加相应的添加剂，并严格控制混凝土配比，保证混凝土能够满足当地的自然环境需求；如果混凝土结构碳化问题较为严重，可以采用围套加固技术，采用在混凝土结构外部采用外包钢筋套的方式，能够提高混凝土结构稳定性和承载力，但是需要将其内部破损全部清除，还可以结合钢板箍带的方式，能够提高混凝土的环向抗拉强度。③针对水利工程混凝土墩墙的深层温度裂缝，其重点在于防治措施方面，按照深层温度裂缝的主要成因，做好预防工作。例如，在施工混凝土结果设计阶段，根据水利工程构筑物的实际质量要求，做好混凝土配比和骨料级配工作，在保证能够满足构筑物质量要求的基础上，可以通过增加粉煤灰、减水剂等方式，减少混凝土配置水泥用量，同时能够降低混凝土的水胶比，使用更少的水泥则能够减少水化热产生的热量，最终实现对混凝土结构收缩量控制的目的。同时，混凝土中还可以加增加抗裂纤维，能够全面提升混凝土墩墙的抗裂能力。针对水利工程混凝土结构裂缝问题，最为有效的处理方式是利用高压灌注浆工艺，对深度较深的裂缝进行封闭，从而使其内部能够被水泥砂浆填满，可以采用的灌浆材料包括环氧树脂、聚氨酯等。

4 结束语

综上所述，本文全面阐述了水利工程混凝土结构常见病害及其原因，并制定了科学的混凝土结构检测措施，最后提出多项水利工程混凝土病害的处理措施及方法，希望能够对我国水利工程建设起到一定的借鉴和帮助作用，不断提高水利工程混凝土结构质量。