無損檢測技術(shù)在水利水電工程質(zhì)量檢測中的應用

張 僑

(桓仁世元工程質(zhì)量檢測有限公司，遼寧 本溪 117200)

0 引 言

水利水電工程建設與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān)，科學合理的建設水利工程對于保護區(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，水利水電工程相對于普通的建筑項目具有耗時長、難度高、規(guī)模大等特征，并且建設地點通常位于江河湖泊、河道及沿海水域區(qū)，施工過程中必然會受到氣候環(huán)境、水文條件等諸多復雜因素的作用。因此，對于不同自然條件下的水利工程項目應嚴格按照規(guī)劃設計進行建設施工，考慮以上因素存在的難以控制特征還要構(gòu)建科學、規(guī)范的質(zhì)量保證體系，盡可能的應用先進的檢測技術(shù)確保工程質(zhì)量[2-3]。

1 無損檢測技術(shù)簡介

1.1 技術(shù)特點

無損檢測技術(shù)最早應用于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)。該項技術(shù)隨著科技的發(fā)展、技術(shù)的進步得到了不斷創(chuàng)新，通過智能化技術(shù)與無損檢測的有效融合現(xiàn)已廣泛應用于多個工程領(lǐng)域。該技術(shù)在保證了被檢測物體原有狀態(tài)不變的條件下，利用遠程探測、智能化計算機技術(shù)實現(xiàn)無損檢測，它是科學技術(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技術(shù)應用的約束條件和局限性。在檢測技術(shù)領(lǐng)域中無損檢測具有較為明顯的技術(shù)優(yōu)勢和特點，取芯法、超聲法以及回彈法等是將探測技術(shù)、數(shù)字信息處理、網(wǎng)絡通信技術(shù)等多項高精端技術(shù)的有效融合實現(xiàn)水利工程構(gòu)筑物質(zhì)量的無損檢測。在理論上無損檢測的科學性與合理性較強，同時能夠與信息化、智能化技術(shù)相結(jié)合具有較強適應性[4-7]。

1.2 優(yōu)勢分析

1)連續(xù)性好。連續(xù)性好為無損檢測技術(shù)應用的最大優(yōu)勢，即可以在固定時間、同一地點不間斷獲取檢測數(shù)據(jù)。由此以來，在實際應用中不僅保證了檢測數(shù)據(jù)的實時性和高效性，而且為建設項目質(zhì)量評價和預測分析奠定了基礎。

2)物理特性強。對水利工程質(zhì)量采用無損檢測技術(shù)檢測時存在較強的物理特性，從而更加系統(tǒng)、全面的掌握工程物理量。另外，通過科學預測和深入分析，可為水利工程最終質(zhì)量、施工技術(shù)和所需材料的準確預測提供可靠依據(jù)。

3)測驗距離遠。無損檢測技術(shù)可實現(xiàn)遠距離檢測建設質(zhì)量，從而徹底解決了傳統(tǒng)檢測方法存在的不足，對于保障項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)量檢測中無損檢測技術(shù)的應用

遼寧省某大型水庫工程的防滲墻質(zhì)量檢測應用了無損檢測技術(shù)，結(jié)合檢測結(jié)果提出了有效的防滲措施。

為充分掌握壩基建設情況，需要檢測防滲墻和塑性混凝土質(zhì)量，其中空洞、裂縫、縫隙為質(zhì)量檢測的重點。墻體內(nèi)部很容易產(chǎn)生裂縫及裂隙，從而導致墻體質(zhì)量不均勻的現(xiàn)象；同時，在質(zhì)量檢測時還要考慮防滲墻的連續(xù)性施工情況。采用地質(zhì)雷達檢測工程質(zhì)量時，相關(guān)檢測中心積極開展了鉆孔取芯和鉆孔壓水試驗，在野外現(xiàn)場和室內(nèi)實驗詳細檢測中，工作人員獲取了防滲強和墻體的有關(guān)數(shù)據(jù)[8]。

抗壓強度、滲透系數(shù)為防滲墻檢測的重要內(nèi)容，對此要采取鉆孔取芯的方法。通過試驗檢測發(fā)現(xiàn)，此建設項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，整個墻體并不存在明顯的較大空洞，同時墻體中未形成斷墻和大泥團。

對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，檢測可能出現(xiàn)異常的區(qū)域。根據(jù)水庫工程施工現(xiàn)狀和項目特點，應用地質(zhì)雷達檢測了5+420、4+640、4+425三個位置的質(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判。通過系統(tǒng)的檢測發(fā)現(xiàn)，在6+570、5+462兩個位置存在不連續(xù)和夾泥的情況，其它部位均為平整、連續(xù)、光滑的墻體，針對存在問題的部位應采取有效的修復措施。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)設計部門同意后，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 無損檢測技術(shù)對混凝土質(zhì)量與強度的檢測

混凝土材料的組分比較復雜，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)場取芯樣法、預留混凝土試塊等為混凝土強度檢測的常見手段。對于既不允許現(xiàn)場取芯樣又對預留混凝土試塊質(zhì)量存在質(zhì)疑的情況，可采取無損檢測法判斷混凝土狀況。

3.1 混凝土強度質(zhì)量檢測

1)回彈法。根據(jù)以下流程采用回彈法對構(gòu)筑物強度質(zhì)量檢測，詳細步驟為：根據(jù)實際情況合理確定回彈測區(qū)，充分應用抽芯機取樣，此時要利用檢測抽芯機測定石塊的抗壓強度，由此實現(xiàn)高精度的回彈值計算，并可為混凝土強度修復提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。目前，采用回彈值能夠精準的獲取水利工程混凝土強度修正系數(shù)。在應用過程中回彈法存在較低的技術(shù)難度，使用時操作人員通過簡單的幾步即可完成檢測。然而，實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)，檢測數(shù)據(jù)可能與實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)應用的關(guān)鍵，為充分發(fā)揮超聲法的功能要嚴格按照相關(guān)操作規(guī)程進行。因此，回彈測試區(qū)的合理劃分在很大程度上決定了能否應用該技術(shù)，由于檢測部位在建筑物內(nèi)部，因此必須采用該設備完成強度檢測。另外，針對復雜的情況還應結(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度測算過程中，應熟悉掌握計算機及數(shù)據(jù)處理工具，從而保證檢測結(jié)果的精準度和可靠性。

該檢測方法相對于回彈法具有更突出的優(yōu)勢，超聲法可以不破壞構(gòu)件結(jié)構(gòu)即可完成質(zhì)量強度檢測，且具有更高的測算精度。然而，工作人員對混凝土強度質(zhì)量利用這一方法檢測時應面對復雜的操作流程，任何一項操作可顯著影響檢測結(jié)果的精確性。所以，對于混凝土的檢測工作人員往往綜合應用回彈法和超聲法，從而保證強度質(zhì)量檢測結(jié)果的精確性。

3.2 鋼筋銹蝕檢測

1)碳化程度與保護層厚度檢測。碳化深度檢測為當前工程領(lǐng)域最為常見的質(zhì)量測定方法，實際操作時要利用電錘儀對被檢測位置打孔，對產(chǎn)生的粉末要及時的進行清除；然后小孔內(nèi)注入1%的酚酞酒精溶液，然后綜合應用游標卡尺、碳化深度儀測量孔深與變色表面間的距離，讀取的測量數(shù)值即為碳化深度。

在測量保護層厚度實際操作過程中，要應用鋼筋定位掃描儀精確測定保護層厚以及內(nèi)部構(gòu)件，該儀器可自動顯示精確的檢測數(shù)據(jù)。測量過程中使用了較為先進的技術(shù)和設備，從而保證了檢測數(shù)據(jù)的準確性。

工作人員完成上述操作后，還要對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行全面的綜合處理。對鋼筋保護層厚度值和混凝土碳化程度數(shù)據(jù)進行科學的比較分析，若存在鋼筋保護層厚度數(shù)值較小的情況，則鋼筋和混凝土處于腐蝕環(huán)境中，即認為在一定程度上降低了水利工程安全性；反之，則認為未發(fā)生鋼筋銹蝕現(xiàn)象。所以，精確測量相關(guān)參數(shù)為無損檢測技術(shù)應用的重要環(huán)節(jié)，通過比對精確數(shù)據(jù)科學的判斷鋼筋構(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)自然電位法檢測技術(shù)。無損檢測技術(shù)中自然電位法的應用較為廣泛，在使用該方法時灰應用到高內(nèi)阻自然電位儀，在被檢測界面上雙層點會存在電位差，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某水庫水鋼筋銹蝕狀況時，應在閘門面板上確保硫酸銅電極為飽和狀態(tài)，通過移動電極實時記錄數(shù)據(jù)變化情況。

采用此項檢測技術(shù)可以明確陰影處鋼筋的銹蝕狀況，為更加高效、準確的完成工程質(zhì)量檢測提供一種可靠的方法，同時也可在檢測結(jié)果中體現(xiàn)出該方法的較高精確度。

4 無損檢測技術(shù)對淺裂縫的檢測

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)護條件不合理使得內(nèi)部應力集中，當集中應力超過抗拉極限時形成貫穿裂縫；由于在拌制過程對混凝土質(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力或基礎持力層條件改變，從而形成結(jié)構(gòu)裂縫。對此，工程上常采用的抽芯法、超聲波法檢測淺裂縫狀況。

4.1 抽芯法

對水利工程混凝土結(jié)構(gòu)淺裂縫利用抽芯法檢測時，具有直觀性強、結(jié)果可靠、操作簡單及數(shù)據(jù)充分等優(yōu)點。但是，在應用過程中該方法同樣會對原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。所以，對于較小范圍錢裂縫檢測時，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，其基本理論是對混凝土結(jié)構(gòu)利用超聲波的瞬間應變波動原理進行檢測的方法，在介質(zhì)中超聲以波動的形式進行機械振動傳播即形成人類視聽范圍以外的機械波，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用的注意事項及其具體流程，可見在實際工程中該方法的重要性地位。超聲波法應用過程中會應用到超聲波檢測儀檢測超聲波脈的首波幅度，同時可以自動顯示檢測數(shù)據(jù)。為了更加全面、準確的獲取檢測數(shù)據(jù)，還可對傳播速度和接受信號頻率進行有效測定，更加充分的測量錢裂縫狀況。

5 結(jié) 論

文章依據(jù)實踐實踐經(jīng)驗和相關(guān)文獻資料，提出了各類無損檢測技術(shù)的適用范圍及其應注意的問題，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)量檢測比較適用超聲波法，該方法的經(jīng)濟性好且結(jié)果可靠性高，檢測原理清晰且可直接讀取檢測數(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、準確的完成工程質(zhì)量檢測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)，檢測數(shù)據(jù)可能與實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。隨著計算機房展技術(shù)的不斷發(fā)展和超聲波檢測設備制造水平的提高，在工程質(zhì)量中超聲波檢測還在不斷的完善并將得到越來越廣泛的研究應用。