混凝土无损检测(混凝土无损检测技术在永久船闸中应用)

三峡：工程船闸闸室混凝土衬砌墙和输水隧洞衬砌墙均为钢筋混凝土薄壁结构。考虑到薄壁钢筋混凝土结构质量检测工作量大，以及钢筋布置等各种现场和设计条件的制约，混凝土浇筑质量检测不应采用钻孔取芯的方式进行。无损检测方法更适合于检测永久船闸不同结构的混凝土内部质量。通过对对永久船闸衬砌混凝土检测方法的试验研究和验证，认为无损检测可以定性地反映较大的质量异常。

关键词：永久船闸；薄衬砌墙；施工质量；无损检验

1概述

混凝土材料广泛应用于土木工程，尤其是水电工程。由于其抗拉强度小，可能出现相位对，裂缝，或施工振动不足，内部存在蜂窝狗洞，建筑物因使用寿命长而碳化，预留试件不足且不具代表性，或施工过程中混凝土强度增加，建筑物长期跟踪管理等。所有这些都需要经过对结构的测试。对混凝土结构的无损检测不会造成损坏。利用声、光、电、磁和辐射方法，确定与混凝土性能相关的物理量，并对混凝土强度、密实度、均匀性和存在的缺陷进行评估。无损检测仪器简单、易操作、成本低、可重复检测。它不仅适用于工程建设过程中的混凝土质量监控，也适用于工程竣工验收和建筑物使用过程中的混凝土质量验证。上述优点和大量的工程要求使得混凝土无损检测技术发展迅速并得到广泛应用。

三峡工程永久船闸为双线五级连续船闸，闸室四面1640米长的混凝土衬砌墙和输水隧洞衬砌墙均为钢筋混凝土薄壁结构。考虑到结构质量检验工作量大，以及钢筋布置等各种场地和设计条件的限制，不宜采用大量对对结构混凝土有一定损伤的钻孔取芯方法。应该说，可靠、准确的钢筋混凝土内部质量无损检测方法更适合于检测永久船闸不同结构的混凝土内部质量。为了选择适用、可靠的钢筋混凝土无损检测方法，建立相应的检测和评价标准，对对永久船闸地面和地下衬砌混凝土进行了检测和验证。

几种主要混凝土无损检测技术的比较

无损检测方法包括回弹法、超声波法、射线法和垂直反射法等。其中，以回弹仪和超声波仪为主要仪器的无损检测方法最为方便和普及，被国内外学术界公认为基本的无损检测技术。此外，近年来发展和应用的地震波法和地质雷达法也经常用于地球物理调查。

2.1回弹法

回弹法是在混凝土的侧面或顶面(底面)均匀布置一定数量的测点，用回弹仪测量混凝土的回弹值。根据已知的强度曲线和混凝土抗压强度与混凝土表面回弹值之间的统计相关性，通过换算得到当前状态下的混凝土强度。检测混凝土的质量和抗压强度。其优点是：仪器结构简单，易于掌握。测试工作灵活性好，可以在结构的任何部位快速进行；适用于施工现场对混凝土强度的随机大规模检测。但回弹法只能反映10 ~ 15毫米厚范围内的混凝土表面质量，即只能用于检测混凝土表面质量。

2.2超声波

超声波法是在被测物体表面或钻孔中布置一定的测点，用低频超声波测量混凝土的波速，根据已知标准状态的声速来检测混凝土的质量(均匀性和内部缺陷)和强度。测量时，可以在被测物体的表面和两个对，的相对侧进行对测量，也可以通过钻孔进行单孔或跨孔测量。其优点是：在：测试中，超声波脉冲穿透混凝土或深层混凝土的整个厚度，测试结果能更好地反映被测结构的质量；测试工作具有较好的灵活性；可以在同一位置进行多次重复测试；不需要钻孔来检测混凝土结构的内部缺陷。然而，超声波检测数据明显受到耦合条件和钢筋的影响。

2.3垂直反射法

垂直反射法是一种偏移距离非常小(接收和发射距离非常小)的反射法。其工作原理是发射探头向混凝土块发射声脉冲波。当波阻抗波传播过程中存在明显差异时(如架空、蜂窝等)。)，反射波将产生并返回混凝土表面，由接收传感器接收。通过分析对，记录的弹性波信号的振幅、相位和频率，可以判断混凝土中的缺陷。该方法可以在混凝土的单一表面上进行。当检测到的对图像被激发为纵波时，由传感器接收的反射信号仅包含纵波，而不包含其他类型的转换波，例如横波。记录的波形只有一个分量，数据分析非常简单。然而，它要求反射源和接收检波器必须具有短的后振动特性，并解决高频和高功率之间的矛盾。

2.4地质雷达方法

该雷达方法使用宽带短脉冲形式的高频电磁波，其通过发射天线从地面发送到地面，在被具有电差异的混凝土反射之后，它们返回地面并被接收天线接收。当电磁波在混凝土中传播时，它们的路径、电磁场强度和波形将随着混凝土通过的电特性和状态而改变。当发射和接收天线以固定距离沿测线同步移动时，可以获得反映测线以下混凝土缺陷分布的雷达图像。当混凝土的均匀性差时(如蜂窝、架空等。)，该区域和周围混凝土之间的电差异增加，反射波增加；当它完整和紧凑时，混凝土的对是均匀的，反射波很弱。该方法可以根据波形记录直接分析混凝土内部缺陷的分布和形状，具有可视性；根据探测深度和分辨率的要求，可以选择不同频率的天线；它可以在柔性好的结构表面进行，并可以在同一位置多次重复测试。然而，布置在混凝土结构中的钢筋增加了识别混凝土内部缺陷的雷达回波信号的难度。

3混凝土无损检测结果的现场测试与分析

近两年永久船闸结构的混凝无损检测试验见表1。

长江工程地球物理研究所应用探地雷达探测了对永久船闸三闸室北侧的16面垂直墙。在该试验中，有四个剖面(:)，三个纵向剖面(20米长)和一个横向剖面(8米长)。所用仪器为加拿大， EKK 01000雷达，探测方法为CDP，即：固定天线距离和点距，系统沿测线，同步移动，记录点为发射天线(T)和接收天线(R)的中点。为了兼顾测深的深度和分辨率，工作频率为450兆赫。天线距离为0.25米，点距距离为0.1米。对对的四个测线进行了勘测，并对获得的数据进行了处理，以获得四个雷达剖面。试验结果表明，只要积累丰富的雷达测深经验，掌握正确的现场检测和数据处理方法，雷达法就能有效地检测出永久船闸垂直衬砌墙钢筋。武汉创新工程地球物理高科技发展有限公司采用弹性波垂直自反射法，选择永久船闸的两部分进行混凝土施工质量无损检测。第一个是永久船闸北闸室墙06#块。观测方法是测量0.1m的点距，0.8m的测线距离，发射和接收的偏移距离为零并同步移动。测试仪器是由公司开发生产的LX -A岩土工程质量检测分析仪。根据测试数据分析，由于每个测试测线垂直穿过预埋混凝土排水管，所以每个测试段在3.8m和7.8m左右有异常反射，埋深约1m。因此，推断这些异常是由预埋混凝土排水管引起的，除了没有明显的质量缺陷外，浇筑质量较好。二是传送到水洞，北武N129#区块，测线距离1.0m，点距距离0.2m，收发零偏距，同步移动。以凡士林为偶联剂，观察了三个剖面，并对公司开发的信号处理软件对，的数据进行了分析和处理。认为：混凝土不存在架空、蜂窝等缺陷；从混凝土施工质量的检验效果来看，检验数据是一致的，这种垂直弹性波反射法对对板块的质量检验有很好的效果。

4条建议

永久船闸衬砌墙等薄壁结构混凝土不同于大体积混凝土，大体积混凝土具有钢筋密集、表面溢流和防渗的要求，因此大体积混凝土的钻孔取芯检测方法不能完全适用。虽然无损检测方法现场试验中定量分析的准确性不够，但它可以定性地反映大的质量异常。

永久船闸结构混凝土质量检验应采用对检验和重要关键部位对检验的原则。该检测方法可采用雷达法和垂直反射法互补进行无损检测，以及局部辅助钻孔和取心。首先，根据施工资料或外观检查，如果有影响质量评价的异常情况，进行针对无损检测，当无损检测不能判断质量问题时，不排除必要的钻孔和取芯检查。