趙宇江，高岳，孫君，于洪福

（吉林省汪清抽水蓄能有限公司，吉林 延邊 133299）

普通混凝土是以水泥為主要膠凝材料，與水、砂、石子，必要時摻入化學(xué)外加劑和礦物摻合料，按適當(dāng)比例拌合，經(jīng)過均勻攪拌、密實(shí)成型及養(yǎng)護(hù)硬化而形成的一種多相混合材料，因其優(yōu)異的力學(xué)性能、耐久性能，而被廣泛應(yīng)用于水利工程建設(shè)?；炷恋男阅軈?shù)與其所承受的力學(xué)特性、運(yùn)行環(huán)境等因素息息相關(guān)，因此，不同工程部位混凝土的設(shè)計標(biāo)號有所區(qū)別，進(jìn)而其質(zhì)量檢測技術(shù)方法也不盡相同。依據(jù)實(shí)際工況，合理選用混凝土質(zhì)量檢測方法，實(shí)現(xiàn)對混凝土質(zhì)量的全面、有效評估，為運(yùn)行維護(hù)、除險加固提供有效的技術(shù)支撐，是保障水利混凝土工程的安全運(yùn)行、實(shí)用耐久的有效方案。

1 混凝土質(zhì)量檢測的必要性

隨著經(jīng)濟(jì)、科技的飛速發(fā)展，水利工程已成為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，水利工程能否安全、穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)聯(lián)到人民群眾的財產(chǎn)安全、生命安全及社會利益?；炷潦撬こ探ㄖ?yīng)用的主要材料，其質(zhì)量優(yōu)劣與水利工程的運(yùn)行效率、運(yùn)行安全息息相關(guān)，混凝土的質(zhì)量檢測儼然已成為工程關(guān)注的重點(diǎn)。工程建設(shè)過程中，須對混凝土原材料品質(zhì)、混凝土生產(chǎn)及施工相關(guān)的各個環(huán)節(jié)施以嚴(yán)格管控，工程投入運(yùn)行后，應(yīng)定期采取相應(yīng)的技術(shù)手段對混凝土工程質(zhì)量進(jìn)行檢測，以便于對工程的使用年限、運(yùn)行安全及運(yùn)行效率等指標(biāo)進(jìn)行評估，進(jìn)而確保工程安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，水利工程混凝土質(zhì)量檢測是必要的，通過有效的技術(shù)手段，對混凝土的質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行有效評估，為工程質(zhì)量的評定提供有效的技術(shù)參考。結(jié)合混凝土質(zhì)量檢測的技術(shù)措施、社會效益，將混凝土質(zhì)量檢測的必要性概括為四方面。

1）施工質(zhì)量的有效保障。通過對混凝土各類原材料的實(shí)時監(jiān)測、檢測，實(shí)現(xiàn)混凝土配制的源頭合理化，以確保混凝土的原材料配比合理、攪拌工藝得當(dāng)及入模澆筑無誤，進(jìn)而保證混凝土工程施工質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。

2）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的輔助評估。通過有效的檢測技術(shù)手段將混凝土的缺陷及潛在的問題（如蜂窩、麻面、孔洞、不均勻密實(shí)等）準(zhǔn)確呈現(xiàn)出來，避免潛在的隱患影響建筑物整體的結(jié)構(gòu)安全[1]，同步將混凝土的各項(xiàng)性能參數(shù)準(zhǔn)確提出，便于建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的評估。

3）除險加固的必要環(huán)節(jié)。在將蜂窩、麻面、孔洞等缺陷及其分布準(zhǔn)確呈現(xiàn)出來的基礎(chǔ)上，通過回彈法、鉆芯法等技術(shù)手段將混凝土的力學(xué)參數(shù)、耐久性參數(shù)準(zhǔn)確提出，闡述不同工程部位的混凝土“工作現(xiàn)狀”，進(jìn)一步為工程修補(bǔ)加固提供可靠的技術(shù)參考。

4）工程管理的便利條件。安全定檢是混凝土構(gòu)筑物質(zhì)量評估的必要手段，定期的混凝土質(zhì)量檢測，可將混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有缺陷、性能參數(shù)反映出來，便于工程管理者了解工程工作狀態(tài)及對潛在問題的識別，為工程運(yùn)行、維護(hù)方案的提出提供可靠的技術(shù)支持，同時促進(jìn)工程管理方案的不斷優(yōu)化，提升工程管理水平，進(jìn)而確保工程質(zhì)量穩(wěn)定、可控[2]。

2 混凝土質(zhì)量檢測技術(shù)

通過對已建工程混凝土質(zhì)量的檢測，將混凝土當(dāng)前階段的工作狀態(tài)直接或間接地反應(yīng)出來，結(jié)合缺陷特性（如裂縫、麻面及孔洞等）、力學(xué)特性（如抗壓強(qiáng)度、彈性模量等）及耐久特性（如抗凍標(biāo)號、抗?jié)B等級、Cl-含量等）等指標(biāo)特征，進(jìn)一步對工程質(zhì)量狀況及運(yùn)行安全余度形成有效評估?，F(xiàn)階段，混凝土質(zhì)量檢測技術(shù)手段主要分為兩大類，一類是以回彈法、超聲波法、雷達(dá)探測法等技術(shù)手段為主的無損檢測，一類是以鉆芯法、孔內(nèi)電視等技術(shù)手段為主的半破損檢測。無論是無損檢測還是半破損檢測，均存在一定的優(yōu)勢和局限性，下面對部分常用的混凝土質(zhì)量檢測技術(shù)手段進(jìn)行簡要介紹。

2.1 回彈法

回彈法是用彈簧驅(qū)動重錘，通過彈擊桿（傳力桿），彈擊混凝土表面，并測出重錘被反彈回來的距離，以回彈值（反彈距離與彈簧初始長度之比）作為與強(qiáng)度相關(guān)的指標(biāo)，來推定混凝土強(qiáng)度的一種方法。由于測量在混凝土表面進(jìn)行，所以該方法屬于一種表面硬度測試法，是基于混凝土表面硬度和強(qiáng)度之間存在相關(guān)性而建立的一種檢測方法。

回彈法屬于混凝土強(qiáng)度的無損檢測方法，主要適用于表層混凝土強(qiáng)度的測試和評價，回彈法檢測技術(shù)的優(yōu)勢和局限性主要體現(xiàn)在以下三方面。

1）非破壞性?；貜椃ㄊ且环N無損檢測方法，不會對混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞，其僅作用于混凝土的表層結(jié)構(gòu)，僅要求混凝土表面干燥、平整。結(jié)合規(guī)程、規(guī)范要求，合理規(guī)劃測區(qū)、布置測點(diǎn)，而后采用回彈儀對相應(yīng)測點(diǎn)進(jìn)行彈擊測試，將回彈值進(jìn)行碳化深度、測試角度、澆筑面等一系列修正后，推算出混凝土的抗壓強(qiáng)度，以此表征混凝土的力學(xué)特性。

2）快速便捷?；貜椃ǖ臏y試方法簡捷，核心設(shè)備回彈儀操作簡便，測試前僅需采用鋼砧進(jìn)行校準(zhǔn)。回彈法的數(shù)據(jù)處理過程相對簡單，回彈強(qiáng)度實(shí)測值經(jīng)碳化深度、澆筑面、測試角度等修正后，即可得到混凝土抗壓強(qiáng)度的推算值。因此，回彈法可以快速對混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測試、評估，以便為混凝土質(zhì)量的評定創(chuàng)造條件[3]。

3）局限性?；貜椃ㄖ饕m用于混凝土表層強(qiáng)度的測試、評估，對于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度的測試、評估效果不理想，不適用于較大尺寸的混凝土構(gòu)件或混凝土結(jié)構(gòu)的深層部位。同時，回彈法受混凝土結(jié)構(gòu)的表面狀態(tài)影響較大，混凝土表面的干燥程度、平整度等因素均會對回彈強(qiáng)度實(shí)測值產(chǎn)生一定程度的影響，進(jìn)一步影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 超聲波法

超聲波法是混凝土質(zhì)量檢測的常用技術(shù)手段，利用超聲波在混凝土材料中的傳播特性來推測混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。采用超聲波法檢測混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量時，先采用發(fā)射器將高頻超聲波傳送至混凝土材料中，而后采用接收器接收混凝土結(jié)構(gòu)反射回來的超聲波信號，反射信號的強(qiáng)弱因混凝土的物理性質(zhì)、內(nèi)部缺陷或損傷不同而有所不同。因此，通過分析反射回來的超聲波信號，即可獲得混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息，如聲速、波速、材料密度及缺陷等。

超聲波法是一種無損檢測方法，主要用于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)或狀態(tài)的推測和評定，超聲波檢測技術(shù)的優(yōu)勢和局限性主要體現(xiàn)在以下四方面。

1）非破壞性。超聲波法檢測混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量時，僅需對結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行處理，如清潔、平整等，無需破壞性處理。

2）高分辨率。超聲波法的分辨率較高，可以實(shí)現(xiàn)小尺寸缺陷、裂縫或空洞的檢測，同時提出混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)的定量化數(shù)據(jù)。

3）適用范圍廣。超聲波法適用于各種混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢測，如墻體、梁柱、橋梁等，其可以檢測到不同部位、不同尺寸、不同類型的混凝土損傷或缺陷，以此為依據(jù)對混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量進(jìn)行評估。

4）局限性。超聲波在混凝土內(nèi)部傳播時會產(chǎn)生一定程度的能量衰減，因此，其關(guān)于“尺寸較大的構(gòu)件”或“檢測深度較深的部位”的混凝土質(zhì)量檢測與評定需要結(jié)合其他測試技術(shù)手段綜合判斷。

2.3 雷達(dá)探測法

探地雷達(dá)通過天線發(fā)射高頻電磁波，接收天線界面反射波，通過分析反射波的波速、波幅、頻譜特征和形態(tài)特征等相關(guān)資料，推斷目標(biāo)體的空間位置、幾何形態(tài)等情況。探地雷達(dá)用于混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測時，由于混凝土介質(zhì)與缺陷介質(zhì)的電磁性質(zhì)存在差異，缺陷位置處會產(chǎn)生反射波，通過接收到的反射波圖像推斷混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷情況，某工程部位混凝土的雷達(dá)探測情況如圖1所示，雷達(dá)探測法將混凝土的內(nèi)部缺陷清晰地呈現(xiàn)了出來。對鋼筋分布及混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測期間，可利用雷達(dá)檢測技術(shù)，結(jié)合反射回波速度及振幅等參數(shù)明確目標(biāo)介質(zhì)情況[4]。

圖1 某工程部位混凝土雷達(dá)探測圖

2.4 鉆孔法

鉆孔法是一種半破損的檢測方法，通過取芯機(jī)獲得混凝土芯樣及孔位，而后開展混凝土的內(nèi)部缺陷、力學(xué)性能及耐久性能檢測工作，其對混凝土質(zhì)量的檢測與評定可概括為三方面。

1）通過對混凝土芯樣表面情況、斷裂情況的觀測，可直觀地看到混凝土表面存在的缺陷，比如裂縫、孔洞、骨料脫空等，結(jié)合芯樣表面裂縫的發(fā)展情況，可對混凝土裂縫的走勢、深度等進(jìn)行分析，以便于對混凝土質(zhì)量的整體評價。

2）混凝土芯樣可用于制作混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性能及抗凍性能等試驗(yàn)試件，而后開展相關(guān)的性能試驗(yàn)，進(jìn)而對混凝土的力學(xué)參數(shù)、耐久性指標(biāo)進(jìn)行分析，進(jìn)一步提供混凝土的力學(xué)、耐久性試驗(yàn)成果，以便于混凝土質(zhì)量的評估。

3）采用孔內(nèi)電視觀測混凝土芯樣孔位內(nèi)的混凝土表面情況，通過圖片的拼接、組合，將孔位內(nèi)混凝土的表面情況直接展現(xiàn)出來，以便于對混凝土質(zhì)量的評價、分析。某工程部位混凝土的孔內(nèi)電視調(diào)查情況如圖2 所示，從圖2 可以看出，混凝土內(nèi)部存在較大的缺陷，通過位移標(biāo)尺可以準(zhǔn)確推算出缺陷大小、位置等信息，通過孔內(nèi)電視的調(diào)查，直觀地將混凝土缺陷狀態(tài)及位置反映出來。

圖2 某工程部位混凝土孔內(nèi)電視觀測圖

鉆孔法的主要優(yōu)缺點(diǎn)：1）力學(xué)參數(shù)、耐久性指標(biāo)精準(zhǔn)?？箟簭?qiáng)度、抗?jié)B性能及抗凍性能參數(shù)是通過試驗(yàn)直接得到，因此，該部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)可直接反應(yīng)混凝土的真實(shí)狀態(tài)，為混凝土質(zhì)量的評估提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)。2）適用范圍廣。鉆孔法適用于不同類型和規(guī)模的混凝土結(jié)構(gòu)，包括大型建筑、橋梁、堤壩等，能夠獲取全面的結(jié)構(gòu)信息[5]。3）半破損。鉆芯取樣過程會對混凝土結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，需要在設(shè)計和施工階段充分考慮取芯位置和數(shù)量，進(jìn)而避免對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響。

3 結(jié)語

綜上所述，水利工程混凝土質(zhì)量檢測方法很多，它們各有自身的優(yōu)點(diǎn)和局限性，因此，混凝土檢測應(yīng)結(jié)合工程特性、工作環(huán)境、設(shè)計要求等因素確定最優(yōu)的檢測方法，以便滿足工程質(zhì)量評估、除險加固的技術(shù)要求。隨著經(jīng)濟(jì)、科技的飛速發(fā)展，混凝土的質(zhì)量檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢也傾向于無損檢測，在不損壞工程部件的情況下，精準(zhǔn)、得當(dāng)?shù)亟o出工程迫切需求的技術(shù)參數(shù)，這也是混凝土檢測技術(shù)今后發(fā)展的熱點(diǎn)。