公路工程混凝土结构现场检测技术研究

张 敏

(山西省交通建设工程质量检测中心(有限公司),山西 太原 030006)

1 公路混凝土结构的检测要求

从工程质量控制的角度来说,混凝土结构检测要达到以下要求:(1)保障检测的安全性。混凝土结构施工会受到材料与环境等的影响,使得结构质量无法达到要求,影响到公路运行的安全。因此,要做好结构的检测。在进行质量检测时,需保障混凝土结构的安全,避免检测时产生问题。(2)保障检测的准确性。采用现场检测技术,及时发现混凝土结构性能,进行针对性的处理,保障检测结果的精确性,对后续工作的开展可起到重要作用,需做好严格控制。

2 公路工程混凝土结构现场检测常用的技术

2.1 回弹法

混凝土结构现场检测中,回弹法的应用比较广泛,为常用的现场检测技术。在检测时使用回弹仪,按照检测操作的标准和流程,进行相应的检测工作。根据获得的重锤回弹的能量变化数据进行分析,评估混凝土结构强度,为结构质量控制提供支持。从技术的应用优势分析,不仅经济实用,而且操作简单,具有一定的应用价值,不过也会受到很多因素的影响,比如混凝土材料等,使得结果的准确性难以保障。

2.2 无损检测技术

(1)超声波检测方法。在结构现场检测中运用平面检测法,对混凝土结构内部缺陷进行分析,比如脱空和孔洞等。使用非金属超声检测仪器和平面换能器等,辅助检测工作的开展。除了平面检测法,还可以选择预埋声测管检测法。对于混凝土孔洞缺陷,可采用预埋声测管检测法,比如预埋管中对测法和预埋管中斜测法。使用非金属超声检测仪器和径向换能器,辅助检测工作的开展。其中,预埋管中对测法进行检测,主要是将收发换能器预先埋入到声测管内,同时保持在钢管的同一截面高度位置,开展检测工作。在进行检测时,将一对收发换能器设置在声测管上,并且以水耦合,启动设备后调整初始参数,保证检测仪器设备不存在扰动。对收发换能器进行调整,使其保持同一高度,采集声速和频率以及波幅等各类数据,实现对混凝土结构的评估。采用预埋管中斜测法,主要是提前将收发换能器设置在钢管中的声测管上,保证换能器处在不同的高度位置,形成一定的高差,开展混凝土结构的质量检测。

(2)探地雷达检测技术。公路混凝土结构质量无损检测中,探地雷达检测技术的应用,需设置专门的传感器,按照平均速度形式进行结构质量的检测。从检测技术原理来说,主要是通过宽频带短脉冲的波形,向公路混凝土结构发射电磁波,反射系数受到介质介电常数的影响,发射部门被主机接收,根据发射信号与接收信号对比分析,可完成混凝土结构损伤的评估。图1为雷达检测技术的原理图。

图1 雷达检测技术的原理图

3 公路工程混凝土结构现场检测技术的应用实例

3.1 案例概述

以某公路工程为例,桥梁上部结构设计为8孔35 m先简支后连续预应力混凝土箱梁,桥梁的长度为287 m。根据设计的方案得知,上部结构预制梁使用的是C50混凝土,基本要求整理如表1所示。为保证建设的质量,在进行浇筑时按照随机取样的原则制作标准养护、实体检测、施工用混凝土强度、弹性模量试件,从要求的部位取样,制作成为试件进行质量检测。

表1 混凝土的要求

3.2 混凝土现场检测技术方案及结果

(1)试验技术条件

在试件的制作和养护方面,要求在拌合站取样,每片梁制作规格为150×150×150立方体试件3组,经过脱模后在标准养护室进行养生,养生时间为28 d,进行混凝土质量的检测。执行相同条件的试件在预制场梁板施工时根据随机选择的原则制作规格为150×150×150立方体试件2～3组。其中,一组进行同条件等效龄期试验。另外一组用作混凝土预应力张拉条件控制。为保证试验检测结果的准确性,现场养生放置于箱梁侧面,随梁板进行养护。当梁板调运之后,等效龄期试件移到附近试验架自然养生,实施集中化管理,做好试件的保护。

在日平均温度的确定方面,需考虑天气变化不确定的特点,方便和历史查询统一,对于同条件养护试件的日平均温度,在选择时选择当地气象台站发布的日最高温度和最低温度,计算平均值来确定。如果平均温度为0 ℃或者以下,那么就不计入。

在质量控制方面,每片梁出场吊装之前,采用回弹法进行实体强度的检查。如果检查结果达到了设计强度90%后则可以放行,本次检测项目回弹检测龄期为7～10 d。

(2)试验结果与分析

从获得的数据显示,箱梁混凝土试件分标准养护与同条件养护两种。其中,标准养护每片梁制作试件3组,养护龄期控制为28 d。同条件试件每片梁制作试件1组,养护龄期选择的是混凝土成熟度为600 ℃·d所对应的龄期,获得检测结果。试件的检测结果如下。

标准养护。构件数为80、试验组数为270、平均强度为64.2 MPa、标准差为1.53 MPa、代表值为61.7 MPa、达设计C50百分比为123.4%、达到设计C55百分比为112.2%。(2)同条件养护。构件数为80、试验组数为80、平均强度为63.9 MPa、标准差为2.57 MPa、代表值为59.7 MPa、达设计C50百分比为119.4%、达到设计C55百分比为108.5%。

在箱梁吊装上桥前,进行实体强度的检测,运用回弹法。按照试验强度和工序安排,箱梁成品一般5 d张拉,7 d出场。根据实际回弹值数据统计分析,基本都>48。按照混凝土回弹检测规程JGJ/T23-2011,>48都记作强度60 MPa,说明回弹法对此强度等级混凝土检测无价值。

根据上述的分析得出:(1)此工程的混凝土配合比,如果按照咋当前的施工条件进行,用作C50混凝土强度冗余很大,按照当前的规范可以满足公路C55设计技术要求。(2)对于同条件等效养护龄期的混凝土强度,其与标准养护混凝土强度相比低,大约低3.2%,为相同强度水平,证明用标准试件强度来评估公路混凝土结构实体强度具有可行性。(3)同条件等效龄期混凝土强度,在实际应用中可作为混凝土结构实体强度检测,对得到的强度值除0.88后,根据评测标准相关规定展开质量评估,获得的结构性能评估结果相对保守。(4)对公路建设标准中的C50/C55混凝土结构,采用回弹法进行质量的检测分析,推定强度常超出检验规程条件范围,而且高强度混凝土结构所处的位置特殊,比如深沟高墩,使得回弹法的应用效果受到很大的影响。

3.3 混凝土结构现场检测技术的应用建议

(1)选择适宜的检测技术

从公路混凝土结构现场检测开展分析,为保证检测结果的准确性,需选择适宜的检测技术,为工程质量控制提供支持。目前,现场检测中可选择的技术很多,包括回弹法和无损检测技术等。不同的检测技术应用范围不同,且技术应用的优势与缺点不同。为更好地选择现场检测技术,需对公路工程的设计方案和建设要求,进行全面的调查,掌握完整的资料信息,同时要对现场检测技术的应用效果进行对比,围绕技术可行性和经济性以及准确性等方面,展开全面的分析,保证混凝土结构现场检测工作规范化开展, 获得准确的检测结果, 强化工程质量的控制。

(2)编制完善的现场检测技术方案

不同的现场检测技术应用标准不同,确定了现场检测技术类型后,需加强对检测标准和规范的研究,编制完善的检测技术方案,指导混凝土结构检测工作的开展,高质量推进各项工作。在编制现场检测方案时,需明确检测项目、检测方法、检测流程和检测要点,高质量推进各项检测工作,保障公路工程混凝土结构的检测有效开展。对设计的现场检测技术方案进行分析,梳理检测技术方案的重难点,交代给检测人员,使其可以有效掌握技术的应用要点和方法,做好严格的控制,实现检测技术的应用价值。

(3)做好检测技术人员的培训

随着检测技术水平的不断提高,公路工程混凝土结构现场检测工作中可选择的技术和检测仪器设备很多,为保证检测技术的合理运用,加强检测技术人员的培训,做到规范化操作。根据混凝土结构现场检测技术的应用方案,围绕理论知识与技能等内容,对检测技术人员进行培训。根据现场检测需求,配置充足的人力资源,组建高素质的现场检测队伍,负责公路工程施工现场的质量检验检测。加强对检测人员的管理,督促其严格按照现场检测技术的应用标准和规范操作,避免出现检测操作失误或者其他问题,保证检测结果准确[1]。

(4)推广无损检测技术

随着公路工程混凝土结构现场检测要求的不断提高,为实现安全检测和准确检测,需积极推广高效检测技术,助力各项工作的高效化开展。在质量检测方面,积极推广无损检测技术,结合结构现场检测的需求以及工程特点,选择适合的检测方法,进而满足检测工作的需求。根据混凝土结构现场检测的特点和需求,配套各类资源,比如智能化检测仪器设备,不断提高检测工作的效率和质量,保障检测工作顺利开展,实现检测技术的应用价值[2]。从当前无损检测技术的应用实际分析,还存在着一定的缺陷,比如样本完成率低和样本代表性不高等问题,影响到检测技术的应用作用发挥。一方面,需不断完善检测技术。另一方面,还要加强对检测技术的应用管理。根据无损检测技术的应用需求,升级检测仪器设备,并且严格按照无损检测技术标准操作,做好采样和分析等的控制,避免产生检测结果不准确的问题,促使无损检测技术的应用优势得到发挥[3]。

(5)做好检测数据质量的控制

首先,增强人员的质量意识。为提高公路工程混凝土结构现场检测水平,加强对检测工作质量的控制,需积极调动人员的力量,强化检测数据的质量控制。对参与现场检测工作的人员,必须要注重增强人员的质量意识。通过制定完善的混凝土结构质量管理制度,设置负责人,明确检测职责与任务,交代给具体人员负责,做好相应的控制,保障检测结果的准确性。加强对检测队伍的管理,保证混凝土结构检测工作高质量开展[4]。

其次,做好检测技术应用过程控制。从公路工程混凝土结构现场检测技术的应用,需围绕技术操作的全流程做好控制,切实保障检测工作的效率和检测结果的准确性[5]。在现场检测的每个环节,比如样品制作和检测分析,严格按照检测标准和规范做好控制,避免出现操作不规范或者其他问题,影响到公路工程混凝土结构现场检测工作开展的效率和质量。认真贯彻精细化管理理念,根据现场检测管理的需求和要求,探索有效的检测管理方法,加强对检测技术操作的控制,保证技术应用的价值。对检测技术的应用效果进行评估分析,掌握混凝土结构现场检测技术应用的不足和问题,提出优化和改进的措施,保证混凝土结构现场检测的价值实现,强化对公路工程质量的控制[6]。

最后,加强对检测数据的质量检查。公路工程混凝土结构现场检测任务繁杂,涉及到的项目和内容很多,产生的检测数据信息很多。为保证检测结果的准确性,要加强检测数据的质量检查。从现场检测的全过程入手,落实数据信息的质量检查[7]。对采集的数据进行进行核查,保证公路工程混凝土结构现场检测结果准确性。如果发现检测数据问题,要做好相应的分析,提出处理措施,切实保障检测结果的可利用性,防范各类问题的出现。

4 结 语

综上所述,公路工程混凝土结构现场检测,对强化工程质量控制起到积极的作用。从混凝土结构的质量检测技术应用分析,可选择的技术方案很多,需结合检测项目实际情况选择适宜的检测技术。随着检测技术的发展和进步,无损检测技术的应用更加广泛,可为公路工程混凝土结构检测提供有力的支持,具有推广应用价值。