水利工程中的混凝土試驗(yàn)檢測工作要點(diǎn)分析

王界元

(新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,烏魯木齊 830000)

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn),水利工程等建設(shè)項(xiàng)目得到了快速地發(fā)展,為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)管理提供了諸多幫助,但工程質(zhì)量問題也不時(shí)敲打著人們的神經(jīng)。根據(jù)水利部的通報(bào),2022年2～3月間某自治區(qū)的兩處水利工程在管溝開挖過程中發(fā)生坍塌事故,造成多人死亡,教訓(xùn)十分深刻。因此,必須要時(shí)刻繃緊安全弦,在推進(jìn)工程建設(shè)項(xiàng)目的同時(shí)牢牢抓好試驗(yàn)檢測工作,加強(qiáng)對(duì)混凝土的質(zhì)量控制,才能夠更好地保障水利工程的整體質(zhì)量。

1 水利工程混凝土試驗(yàn)檢測的基本要領(lǐng)

在水利工程施工建設(shè)過程中,同步對(duì)混凝土進(jìn)行試驗(yàn)檢測,是加強(qiáng)工程建設(shè)質(zhì)量管控的重要舉措,同時(shí)也是有效避免重復(fù)施工、返工的關(guān)鍵。通常情況下,水利工程的施工規(guī)模都比較大,需要投放的原材料數(shù)量和種類也非常多,往往需要投入大量的施工機(jī)械和人力物力,一旦工程質(zhì)量不過關(guān),就可能會(huì)在機(jī)械的重壓或者地質(zhì)的變化下發(fā)生坍塌事故,進(jìn)而造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

因此,施工單位在混凝土施工環(huán)節(jié),有必要從抗壓、抗凍、抗?jié)B等方面,對(duì)混凝土的原材料、配比、攪拌、澆筑等環(huán)節(jié)加以監(jiān)控。一般情況下,混凝土試驗(yàn)檢測工作的技術(shù)包括強(qiáng)度檢測、韌度檢測、材料抽樣等,在防滲過程中還可以采取開挖檢測或者超聲檢測等方式。

2 水利工程混凝土試驗(yàn)檢測的技術(shù)要領(lǐng)

2.1 抗壓性試驗(yàn)檢測技術(shù)

在水利工程建設(shè)過程中,混凝土作為工程建筑的主要材料,其抗壓性直接決定了水利工程的整體質(zhì)量,尤其是在大量水流快速?zèng)_擊的情況下,混凝土建筑能否承受住壓力,關(guān)系到水利工程的穩(wěn)定與安全。此外,在一些大壩的建筑工程中,混凝土所構(gòu)筑的壩基還需要承擔(dān)著巨大的自重,以及內(nèi)外水位差所帶來的常態(tài)化壓強(qiáng)形成的水平壓力。因此,水利工程建筑中的混凝土抗壓系數(shù)是必須進(jìn)行試驗(yàn)檢測的項(xiàng)目。

在具體的工程實(shí)踐中,混凝土抗壓性試驗(yàn)檢測主要有三種方法。其中應(yīng)用的最為廣泛的是回彈法,通過對(duì)混凝土表層的彈性進(jìn)行抗壓性換算,可以快速、簡單地檢測出混凝土材料的抗壓性能,其優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單、運(yùn)用成熟,但缺點(diǎn)也十分明顯,就是精準(zhǔn)度不高,特別是部分混凝土的表層材料和內(nèi)部材料的抗壓性差距較大,容易影響最終的測算結(jié)果,一般都需要對(duì)測算出的回彈值進(jìn)行碳化修正或者強(qiáng)度曲線等,對(duì)初步檢測的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。精確度最高的檢測方法當(dāng)屬鉆芯法,通過對(duì)施工完成后的混凝土進(jìn)行鉆芯取樣,對(duì)樣本進(jìn)行專業(yè)化的抗壓強(qiáng)度檢測,可以非常精準(zhǔn)地檢測出混凝土的抗壓系數(shù)。當(dāng)然,這種方法不能對(duì)施工前的混凝土進(jìn)行檢測,而必須要對(duì)水利工程建筑已完工部分的混凝土進(jìn)行取樣,因而不可避免地會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成一定的損壞,在取樣時(shí)必須要精準(zhǔn)選取位置,確保取樣的合理性和損壞的最低限。

此外,立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)法也是一種較為常見的抗壓試驗(yàn)檢測方法,通過將混凝土拌和制作成立方體試件,在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后檢測其抗壓強(qiáng)度,可以相對(duì)精準(zhǔn)地得出混凝土建筑的抗壓性能,同時(shí)也不至于損壞水利工程建筑的現(xiàn)有結(jié)構(gòu),兼具回彈法和鉆芯法的優(yōu)點(diǎn),回避了二者的不足,但其也存在著一定的缺陷,即標(biāo)準(zhǔn)條件下的混凝土立方體試件,并不完全等同于實(shí)際工程中的混凝土材料情況,因而測量的精準(zhǔn)度要低于鉆芯法。

2.2 抗凍性試驗(yàn)檢測技術(shù)

水利工程的質(zhì)量在很大程度上受到所處環(huán)境尤其是氣候環(huán)境的影響,尤其是在高寒地區(qū),混凝土的抗凍性對(duì)于工程建筑的質(zhì)量與安全發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。例如筆者在新疆地區(qū),許多地方氣溫年變化非常大,日夜之間有著極大的溫差,特別是在冬季更是寒冷干燥,極其對(duì)水利工程的混凝土結(jié)構(gòu)造成開裂等損壞。因此,混凝土抗凍性試驗(yàn)必須要根據(jù)施工現(xiàn)場的氣候變化情況,進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)檢測。一般情況下,混凝土的抗凍試驗(yàn)都是采取凍融試驗(yàn)的方式,在使用前一個(gè)月對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行養(yǎng)護(hù),取出后檢查試件的完整性,確保沒有出現(xiàn)任何損傷。然后根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍鉁厍闆r放在涼水中進(jìn)行浸泡,之后再進(jìn)行冷凍試驗(yàn)。通過對(duì)試件進(jìn)行冷凍、融化、再冷凍,最大程度地試驗(yàn)試件的抗凍尤其是抵抗溫差變化的能力。

針對(duì)水利工程中所使用的混凝土進(jìn)行抗凍性試驗(yàn)檢測,必須遵循國家相關(guān)規(guī)定。根據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(SL/T 352-2020)》的要求,依次循環(huán)周期要控制在2～4h內(nèi),其中降溫歷時(shí)1～2.5h,升溫歷時(shí)1～2h,并且,升溫結(jié)束后試件中心溫度控制在(5±2)℃,降溫結(jié)束后試件中心溫度控制在(-18±2)℃,試件中心和表面的溫度差要<28℃。針對(duì)新疆地區(qū)特別是荒漠地區(qū)晝夜溫差大的情況,一般需要對(duì)混凝土試件進(jìn)行三次以上的凍融,才能夠更加精準(zhǔn)地檢測出混凝土的抗凍性能。

2.3 抗?jié)B性試驗(yàn)檢測技術(shù)

混凝土的抗?jié)B性試驗(yàn)檢測,是水利工程質(zhì)量檢測的重要內(nèi)容。由于混凝土結(jié)構(gòu)長期需要處于水流的沖擊或者壓強(qiáng)下,滲漏不僅會(huì)造成大量水資源的流失,更有可能從滲透處逐漸擴(kuò)大損傷范圍,最終導(dǎo)致“千里之堤,毀于蟻穴”的問題?？?jié)B性試驗(yàn)檢測的關(guān)鍵,在于提前從養(yǎng)護(hù)區(qū)域取出試件,在檢測前晾干試件的表面,并在側(cè)面涂刷密封材料,避免試件與外部環(huán)境尤其是水分的接觸。試驗(yàn)檢測開始時(shí),需要將試件放置于抗?jié)B儀中,將水壓調(diào)整到0.1MPa,并隨著時(shí)間的推移而逐步增大水壓。通過觀察試驗(yàn)過程中的滲水現(xiàn)象,檢測試件的滲水性能。通常情況下,混凝土抗?jié)B性試驗(yàn)檢測需要同時(shí)放置6個(gè)以上的試件,如果其中半數(shù)的試件出現(xiàn)了滲水現(xiàn)象,那么就可以記錄下當(dāng)時(shí)的水壓數(shù)據(jù),進(jìn)行該混凝土試件的抗?jié)B系數(shù)計(jì)算。

3 水利工程混凝土質(zhì)量管控的具體措施

3.1 原材料質(zhì)量管控要點(diǎn)及措施

水利工程中的混凝土試驗(yàn)檢測工作,原材料的質(zhì)量是根基,如果原材料質(zhì)量不過關(guān),那么抗壓、抗凍、抗?jié)B等性能也很難得到保障,甚至可能制造出“豆腐渣”工程。因此,施工單位在進(jìn)行施工建設(shè)前,必須要嚴(yán)格把控好混凝土原材料的質(zhì)量,從采購環(huán)節(jié)開始就按照相關(guān)法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合施工當(dāng)?shù)氐木唧w地理、氣候、土質(zhì)等環(huán)境情況,選擇品種、標(biāo)號(hào)等最為優(yōu)質(zhì)且適合的混凝土建材。在施工現(xiàn)場,施工單位要?jiǎng)澐殖鰧ｉT的原材料堆放區(qū)域,確保原材料周邊環(huán)境的清潔與干燥,避免在建筑施工前就破壞了原材料的材質(zhì)。在不同材料尤其是骨料進(jìn)行選取和存放時(shí),需要根據(jù)原材料的不同性能和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分開存放與管理,切不可混亂無序地隨意推放,確保在后續(xù)攪拌時(shí)能夠更加精準(zhǔn)地進(jìn)行配合比。在對(duì)混凝土原材料進(jìn)行回彈性抗壓檢測,以及抗凍、抗?jié)B檢測時(shí),必須要堅(jiān)持隨機(jī)采樣的原則,不能有選擇性地指定樣本,從而保證質(zhì)量檢測的科學(xué)性與真實(shí)性。

當(dāng)然,隨機(jī)抽樣并不意味著沒有標(biāo)準(zhǔn)、沒有尺度、沒有規(guī)劃地隨意抽樣,而是要在確保樣本不特定性的基礎(chǔ)上,根據(jù)水利工程不同部位、不同區(qū)域的性能要求,對(duì)作用于不同結(jié)構(gòu)的混凝土原材料均要進(jìn)行采樣,并且根據(jù)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和安全要求進(jìn)行相應(yīng)的測試。如長年位于水下的壩基部分,混凝土的抗壓、抗?jié)B要求相對(duì)較高,而長年位于水上的結(jié)構(gòu)部門,由于其長期接觸外部氣溫,抗凍性的要求就更加嚴(yán)格。

3.2 配合比質(zhì)量管控要點(diǎn)及措施

混凝土的質(zhì)量管控,除了原材料自身的性能外,配合比的調(diào)制是否科學(xué)、合理,在很大程度上影響著混凝土的整體質(zhì)量以及攪拌、澆筑的質(zhì)量,因而必須要嚴(yán)格按照相關(guān)的工序,遵循規(guī)劃設(shè)計(jì)階段已經(jīng)明確的配合比進(jìn)行原材料配制,確保原材料的各項(xiàng)屬性得到最大程度地優(yōu)化。例如,對(duì)于不同骨料中的微型顆粒,需要嚴(yán)格管控好其含量和占比,保證其具有一定的透氣性的同時(shí),不能影響到混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓、抗?jié)B等核心性能。

此外,對(duì)混凝土進(jìn)行配合比操作時(shí),必須要嚴(yán)格控制好材料的含水量,既要保證原材料得到充分地混合,同時(shí)也要避免水含量過高導(dǎo)致結(jié)構(gòu)稀松。例如,在對(duì)混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),必須要嚴(yán)格按照項(xiàng)目方預(yù)先制定的配合比方案,對(duì)混凝土水泥、砂石骨料、拌和用水以及粉煤灰等原材料進(jìn)行稱重。特別是在新疆地區(qū),由于大量的水流來源于雪山融化,混凝土的配合比中必須要適當(dāng)添加增強(qiáng)抗凍融、抗沖擊性能的骨料或者添加劑,從而更好地迎合高山融雪后的大量水流沖擊以及高寒環(huán)境下的凍融風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 攪拌質(zhì)量管控要點(diǎn)及措施

在水利工程建設(shè)環(huán)節(jié),隨著機(jī)械化的深入發(fā)展,攪拌的工序往往都由拌合站中的各種機(jī)械自動(dòng)完成,特別是在大型工程現(xiàn)場更是需要建設(shè)自動(dòng)拌合站,通過中心控制系統(tǒng)進(jìn)行全面控制,從而精準(zhǔn)地把控混凝土的拌和質(zhì)量。通常情況下,在攪拌環(huán)節(jié)并不需要過多地進(jìn)行試驗(yàn)檢測,施工單位需要嚴(yán)格按照行業(yè)規(guī)范進(jìn)行操作,即可以完成混凝土攪拌的各項(xiàng)工作。

當(dāng)然,自動(dòng)化、智能化并不能夠完全取代人工,不能將攪拌工作放任機(jī)械自行處理。在施工前,施工單位和施工人員應(yīng)當(dāng)對(duì)自動(dòng)拌合站的各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行逐件檢測,對(duì)計(jì)量和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查,一旦發(fā)現(xiàn)因長久失修或者使用過度出現(xiàn)偏差,必須立即進(jìn)行校正并再次試驗(yàn)檢測,確保在攪拌實(shí)施過程中不出現(xiàn)差錯(cuò)。尤其是對(duì)于拌合設(shè)備,應(yīng)當(dāng)根據(jù)拌和配合比準(zhǔn)備少量的物料,通過稱重和投放等對(duì)成品進(jìn)行試驗(yàn),從而檢測稱重系統(tǒng)和投料設(shè)備,確保正式施工時(shí)不至于出現(xiàn)失誤或者差錯(cuò)。

3.4 澆筑質(zhì)量管控要點(diǎn)及措施

澆筑是水利工程混凝土施工的最后環(huán)節(jié),也是決定了混凝土結(jié)構(gòu)最終質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在施工過程中,需要根據(jù)工程項(xiàng)目的不同模塊和實(shí)際情況,進(jìn)行分塊、分倉澆筑,從而確保每一道工序都能夠有序進(jìn)行。其中,在振搗施工過程中,施工單位應(yīng)當(dāng)適量地對(duì)顆粒偏大的骨料進(jìn)行分散處理,避免大體積骨料的集中影響結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。此外,在混凝土仍然能夠產(chǎn)生氣泡,或者出現(xiàn)下沉等問題時(shí),要堅(jiān)持繼續(xù)進(jìn)行振搗,不能放任小問題、小毛病的存在,直到不發(fā)生上述問題后才能夠結(jié)束相關(guān)工序,這樣才能夠最大程度地保證混凝土結(jié)構(gòu)的緊湊度和密實(shí)性。需要進(jìn)行鉆芯法試驗(yàn)檢測的工程項(xiàng)目,施工單位應(yīng)當(dāng)在澆筑的同時(shí)預(yù)設(shè)好檢測的部分,盡可能降低試驗(yàn)檢測所帶來的負(fù)面影響。

4 結(jié) 語

綜上所述,水利工程是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和民生設(shè)施建設(shè)的重要組成部分,不僅關(guān)系到國家和地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,更加影響了當(dāng)?shù)匾约爸苓叺貐^(qū)居民的生活質(zhì)量和生命財(cái)產(chǎn)安全,質(zhì)量安全是不容忽視的重要內(nèi)容。作為水利工程中極為重要的施工材料,混凝土的試驗(yàn)檢測工作不僅關(guān)系到施工材質(zhì)的質(zhì)量,也直接影響到施工項(xiàng)目的整體安全。因此,施工單位必須要嚴(yán)格按照水利工程施工的規(guī)范和要求,嚴(yán)格把控好混凝土的質(zhì)量關(guān),加強(qiáng)施工過程中的混凝土試驗(yàn)檢測,從而保障水利工程建設(shè)的整體質(zhì)量與安全。