水利工程建設(shè)中混凝土試驗(yàn)檢測(cè)及其質(zhì)量控制

閆瑞

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，長(zhǎng)沙 410000）

1 引言

水利工程是為控制、 調(diào)節(jié)、 利用各種水資源而建設(shè)的工程，以水泥混凝土結(jié)構(gòu)居多，特殊的建設(shè)條件很容易對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，引發(fā)一系列工程病害，所以，必須加強(qiáng)混凝土質(zhì)量試驗(yàn)檢測(cè)，控制建設(shè)過(guò)程中的不利因素，充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)越性能，提高水利工程的運(yùn)行質(zhì)量和使用壽命。

2 水利工程建設(shè)中混凝土試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)

2.1 原材料質(zhì)量檢測(cè)

進(jìn)行水泥試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，應(yīng)先嚴(yán)格審核生產(chǎn)廠家、水泥型號(hào)等相關(guān)信息資料，保證產(chǎn)品手續(xù)齊全，再針對(duì)水泥的細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、體積安定性、強(qiáng)度、堿含量、水化熱等主要技術(shù)指標(biāo)開展試驗(yàn)工作，選擇適用于水利工程特點(diǎn)的產(chǎn)品。砂是水泥混凝土的細(xì)集料，在開展檢測(cè)試驗(yàn)前，要充分掌握產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)信息，針對(duì)砂的細(xì)度模數(shù)、有害雜質(zhì)、粗細(xì)程度、顆粒級(jí)配、堅(jiān)固性等方面進(jìn)行檢測(cè)?？梢酝ㄟ^(guò)篩分法確定砂的粗細(xì)程度和顆粒級(jí)配，使用硫酸鈉溶液檢驗(yàn)砂的堅(jiān)固性。石子是水泥混凝土中的主要粗集料，應(yīng)對(duì)有害雜質(zhì)含量、最大粒徑、顆粒級(jí)配、強(qiáng)度、堅(jiān)固性等方面進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，有害雜質(zhì)含量不能超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。混凝土用水能夠影響混凝土的和易性、耐久性、凝結(jié)硬化、強(qiáng)度發(fā)展，未經(jīng)處理的海水嚴(yán)禁用于預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土。要對(duì)水泥膠結(jié)時(shí)間、水泥膠砂強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，檢測(cè)水樣對(duì)水泥膠結(jié)效果產(chǎn)生的影響。

2.2 成品性能試驗(yàn)檢測(cè)

2.2.1 混凝土強(qiáng)度

強(qiáng)度是表征混凝土性能的主要技術(shù)指標(biāo)，在混凝土成品質(zhì)量試驗(yàn)檢測(cè)中，強(qiáng)度檢測(cè)是必不可少的工作環(huán)節(jié)。在相同的原材料配合比、養(yǎng)護(hù)條件情況下，通過(guò)測(cè)定混凝土試件的強(qiáng)度指標(biāo)，能大概判斷混凝土工程的實(shí)際質(zhì)量。

抗壓強(qiáng)度測(cè)試需要先制備混凝土立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間，一般按照數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法確定試件的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。作為混凝土強(qiáng)度等級(jí)測(cè)定的主要依據(jù)，混凝土試件抗拉強(qiáng)度主要采用劈裂抗拉試驗(yàn)的方法獲得[1]。

常見(jiàn)的混凝土強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)技術(shù)類型有非破損檢測(cè)法、半破損檢測(cè)法和綜合法。

非破損檢測(cè)法是在不影響混凝土任何性能的前提下，測(cè)試與混凝土強(qiáng)度相關(guān)的某些物理量，推算混凝土強(qiáng)度值，測(cè)試結(jié)果的可靠性主要取決于混凝土強(qiáng)度與被測(cè)物理量之間的相關(guān)性。在正式試驗(yàn)檢測(cè)前，需要建立嚴(yán)格的、符合實(shí)際條件的計(jì)算公式，保證測(cè)算結(jié)果的可靠性。非破損檢測(cè)法包括回彈法、超聲波法等，一般會(huì)將二者結(jié)合使用，采用超聲回彈綜合法測(cè)定混凝土強(qiáng)度。

半破損法是在不影響混凝土承載力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過(guò)在混凝土結(jié)構(gòu)上進(jìn)行局部破壞性試驗(yàn)獲得試驗(yàn)值，根據(jù)相關(guān)關(guān)系推算混凝土強(qiáng)度。這類方法更加直觀可靠，但是容易造成結(jié)構(gòu)局部損壞，需要進(jìn)行修補(bǔ)，在應(yīng)用時(shí)受到一定的局限。常見(jiàn)的半破損檢測(cè)法有鉆芯法、后裝拔出法等。其中，后裝拔出法測(cè)得的混凝土強(qiáng)度與實(shí)際值比較接近，具有較好的適用性和精確度，在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中應(yīng)用相對(duì)廣泛。

綜合法即采用非破損檢測(cè)法和半破損檢測(cè)法相結(jié)合的方式進(jìn)行混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)，建立強(qiáng)度與多項(xiàng)物理參數(shù)的相互關(guān)系，從不同角度綜合評(píng)價(jià)混凝土強(qiáng)度，具有更高的可靠性和準(zhǔn)確性。

2.2.2 混凝土缺陷檢測(cè)

混凝土缺陷主要指的是空洞、裂縫、不密實(shí)區(qū)、夾雜泥砂等破壞混凝土完整性和連續(xù)性的現(xiàn)象，其從一定程度上降低了混凝土的強(qiáng)度和耐久性。采用超聲法測(cè)量混凝土聲學(xué)參數(shù)，依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)程，針對(duì)這些缺陷進(jìn)行判斷分析，可以全面掌握不同缺陷的分布范圍、具體位置、損傷程度等方面情況。在進(jìn)行空洞和不密實(shí)區(qū)試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，被檢測(cè)部位應(yīng)該具有一對(duì)相互平行的測(cè)試面，測(cè)試范圍除了應(yīng)超過(guò)一定區(qū)域外，還要與相同條件的正?；炷吝M(jìn)行比對(duì)。嚴(yán)格控制測(cè)點(diǎn)數(shù)量，如果測(cè)距較大，可以采用預(yù)埋管或鉆孔檢測(cè)，通過(guò)預(yù)埋聲測(cè)管或鉆出豎向檢測(cè)孔，將兩個(gè)徑向振動(dòng)式換能器分別置于測(cè)孔中，對(duì)每一測(cè)點(diǎn)的測(cè)距、主頻、波幅、聲時(shí)進(jìn)行測(cè)量，然后計(jì)算分析所得數(shù)據(jù)。當(dāng)某個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)被判斷為異常時(shí)，需要結(jié)合異常測(cè)點(diǎn)分布、波形狀況確定空洞和不密實(shí)區(qū)的具體范圍和位置。進(jìn)行裂縫深度檢測(cè)時(shí)，被測(cè)裂縫中不得存在泥漿、 積水等情況。單面評(píng)測(cè)法適用于結(jié)構(gòu)裂縫部位只有1 個(gè)可測(cè)平面而且裂縫深度不超過(guò)50 cm 的情況； 當(dāng)結(jié)構(gòu)裂縫部位有2 個(gè)相互平行的測(cè)試表面時(shí)，可以采用雙面穿透斜測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)。進(jìn)行混凝土結(jié)合面質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，可以采用對(duì)測(cè)法和斜測(cè)法，保證測(cè)試范圍能夠覆蓋全面。測(cè)點(diǎn)間距應(yīng)根據(jù)結(jié)合面外觀質(zhì)量、結(jié)構(gòu)尺寸確定?；炷帘砻鎿p傷層檢測(cè)主要針對(duì)化學(xué)腐蝕、高溫、凍害等原因引起的混凝土表面損傷厚度檢測(cè)，應(yīng)選擇具有代表性的檢測(cè)部位，被測(cè)表面應(yīng)平整、干燥，沒(méi)有飾面層和接縫，測(cè)得的結(jié)果還應(yīng)該做局部破損驗(yàn)證。

3 水利工程建設(shè)中混凝土質(zhì)量控制的主要措施

3.1 嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量

1）隨著水泥產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展壯大，水泥的種類越來(lái)越多，選擇時(shí)，應(yīng)明確各種水泥的適用情況，掌握水泥強(qiáng)度等級(jí)與混凝土強(qiáng)度等級(jí)之間的關(guān)系，根據(jù)工程特點(diǎn)選擇合適的水泥品種。比如，泵送混凝土不宜使用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，可以使用普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等；在大體積混凝土以及與堿溶液接觸的混凝土工程中，不宜采用鋁酸鹽水泥；在高溫施工以及處于高溫環(huán)境的混凝土工程，不宜采用硫鋁酸鹽水泥。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合混凝土強(qiáng)度、 耐久性等工程力學(xué)性能要求，確定水泥標(biāo)號(hào)，盡可能減少水泥用量。同時(shí)，還要加強(qiáng)水泥的運(yùn)輸與存儲(chǔ)管理，做好防水、防潮措施，對(duì)于受潮結(jié)塊的水泥，要嚴(yán)格進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

2）加強(qiáng)砂的質(zhì)量控制，保證質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好、含水率穩(wěn)定。石子中的有害雜質(zhì)含量不能超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

3）嚴(yán)格控制最大粒徑和顆粒級(jí)配，保證混凝土的凝聚性和流動(dòng)性良好，石子的抗壓強(qiáng)度應(yīng)比配置的混凝土強(qiáng)度至少高20%。

4）充分重視水的影響，可以通過(guò)加入一定量的外加劑，改善混凝土的流變性能、硬化性能、耐久性能、凝結(jié)時(shí)間，降低水灰比，提高耐久性。

5）做好混凝土配合比設(shè)計(jì)，滿足強(qiáng)度等級(jí)、施工和易性、使用耐久性、降低成本等諸多方面的要求，著重控制水灰比、單位用水量、砂率等參數(shù)指標(biāo)。

6）對(duì)于特殊工程建設(shè)，可以采用高性能混凝土、高強(qiáng)混凝土、輕骨料混凝土、防水混凝土、碾壓混凝土、纖維混凝土、聚合物混凝土等特種混凝土，以更好地應(yīng)對(duì)不同外界條件和建設(shè)需求[2]。

3.2 加強(qiáng)生產(chǎn)運(yùn)輸管理

1）加強(qiáng)混凝土生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量管理，在混凝土攪拌時(shí)，為了提高工作效率，應(yīng)盡可能采用機(jī)械攪拌的方式。自落式攪拌機(jī)械適用于攪拌塑性混凝土，強(qiáng)制式攪拌機(jī)械適用于攪拌干硬性混凝土和輕骨料混凝土。

2）嚴(yán)格控制進(jìn)料容量、投料順序、攪拌時(shí)間，進(jìn)料容量一般為出料容量的1.5 倍。投料順序又可以分為一次投料法和二次投料法兩種情況，相對(duì)而言，二次投料法生產(chǎn)的混凝土強(qiáng)度更好，在相同強(qiáng)度要求下，可以有效節(jié)約水泥用量。

3）拌制混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格按照配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行配料，嚴(yán)格控制水和水泥的計(jì)量值，盡可能減小誤差。攪拌時(shí)間的控制關(guān)系到混凝土拌和的均勻度和生產(chǎn)效率，攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)出現(xiàn)離析現(xiàn)象；攪拌時(shí)間過(guò)短，可能達(dá)不到均質(zhì)性要求，應(yīng)根據(jù)攪拌機(jī)類型、骨料品種、坍落度要求等綜合因素確定攪拌時(shí)間。一般情況下，相對(duì)于強(qiáng)制式攪拌機(jī)，采用自落式攪拌機(jī)應(yīng)該適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間。當(dāng)有礦物摻合料和外加劑時(shí)也要延長(zhǎng)攪拌時(shí)間。

4）在拌和過(guò)程中，還應(yīng)定時(shí)檢測(cè)骨料含水量，如果出現(xiàn)配合比錯(cuò)誤、原材料計(jì)量失控、拌和不均勻、坍落度超標(biāo)等情況，應(yīng)將混凝土按不合格處理。

5）選擇合適的運(yùn)輸設(shè)備，做好運(yùn)輸方案管理，盡可能控制不利因素產(chǎn)生的影響，避免因設(shè)備故障導(dǎo)致的混凝土施工停頓。當(dāng)混凝土需求量較大、運(yùn)距較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)采用混凝土攪拌運(yùn)輸車和自卸汽車，以防止出現(xiàn)分層離析問(wèn)題。在低溫天氣要做好保溫、遮蓋措施，降低低溫因素的影響。

3.3 混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工控制

1）在自由傾落高度較大的情況下，混凝土容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，需要使用串筒、溜管、溜槽等裝置控制混凝土下落速度，保證混凝土的均勻性。

2）同一施工段的混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，分層澆筑時(shí)，需要在底層混凝土初凝之前完成上一層混凝土澆筑，否則會(huì)降低混凝土的抗?jié)B、抗剪性能。在澆筑豎向結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，應(yīng)在底部填充一定厚度，且與混凝土內(nèi)砂漿成分相同的水泥砂漿。

3）對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑，要嚴(yán)格控制溫度，一般情況下，混凝土入模溫度不能超過(guò)30 ℃，混凝土澆筑體最大溫升值不能超過(guò)50 ℃，混凝土的降溫速率不能超過(guò)2 ℃/d。

4）施工縫的留置至關(guān)重要，作為新舊混凝土的結(jié)合面，也是混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，由于施工組織上與施工技術(shù)的原因，需要在合適位置設(shè)置施工縫，一般留在結(jié)構(gòu)受剪力較小且便于施工的部位。在施工縫處繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r，已澆筑的混凝土抗壓強(qiáng)度要滿足要求，在施工縫處涂刷水泥漿，使新舊混凝土能夠充分緊密結(jié)合。

5）根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)類型、澆筑厚度等因素，選擇合適的振搗設(shè)備，保證混凝土密實(shí)成型效果，對(duì)于深度和厚度較大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，一般采用插入式振動(dòng)器，控制插入深度、插拔速度；對(duì)于鋼筋密集、斷面較小的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，一般采用外部振動(dòng)器，在薄壁結(jié)構(gòu)構(gòu)件中可以采用表面振動(dòng)器進(jìn)行處理。

6）加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)管理，根據(jù)實(shí)際情況，靈活采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、加熱養(yǎng)護(hù)、自然養(yǎng)護(hù)等方式。在混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值前，不得堆放荷載、隨意踩踏，達(dá)到養(yǎng)護(hù)時(shí)間和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)后，才能拆模進(jìn)行下一步施工[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水利工程建設(shè)對(duì)混凝土施工質(zhì)量要求較高，必須加強(qiáng)原材料質(zhì)量檢測(cè)和成品性能試驗(yàn)檢測(cè)，根據(jù)各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，科學(xué)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)混凝土強(qiáng)度、耐久性以及缺陷程度，在混凝土質(zhì)量控制上，要從原材料控制、生產(chǎn)運(yùn)輸控制、施工過(guò)程控制等方面著手，盡可能降低不利因素產(chǎn)生的影響，保證水利工程混凝土施工效果能夠達(dá)到規(guī)范要求。