无损检测技术在水利水电工程质量检测中的应用

张 侨

(桓仁世元工程质量检测有限公司，辽宁 本溪 117200)

0 引 言

水利水电工程建设与农业经济发展密切相关，科学合理的建设水利工程对于保护区域生态环境和保障居民生产生活用水具有重要意义[1]。然而，水利水电工程相对于普通的建筑项目具有耗时长、难度高、规模大等特征，并且建设地点通常位于江河湖泊、河道及沿海水域区，施工过程中必然会受到气候环境、水文条件等诸多复杂因素的作用。因此，对于不同自然条件下的水利工程项目应严格按照规划设计进行建设施工，考虑以上因素存在的难以控制特征还要构建科学、规范的质量保证体系，尽可能的应用先进的检测技术确保工程质量[2-3]。

1 无损检测技术简介

1.1 技术特点

无损检测技术最早应用于1996年南非的金矿开采行业，为了降低安全事故的发生概率，相关部门在金矿开采施工过程中引入了这一技术。该项技术随着科技的发展、技术的进步得到了不断创新，通过智能化技术与无损检测的有效融合现已广泛应用于多个工程领域。该技术在保证了被检测物体原有状态不变的条件下，利用远程探测、智能化计算机技术实现无损检测，它是科学技术与现代工业共同发展的产物并打破了破坏性检测技术应用的约束条件和局限性。在检测技术领域中无损检测具有较为明显的技术优势和特点，取芯法、超声法以及回弹法等是将探测技术、数字信息处理、网络通信技术等多项高精端技术的有效融合实现水利工程构筑物质量的无损检测。在理论上无损检测的科学性与合理性较强，同时能够与信息化、智能化技术相结合具有较强适应性[4-7]。

1.2 优势分析

1)连续性好。连续性好为无损检测技术应用的最大优势，即可以在固定时间、同一地点不间断获取检测数据。由此以来，在实际应用中不仅保证了检测数据的实时性和高效性，而且为建设项目质量评价和预测分析奠定了基础。

2)物理特性强。对水利工程质量采用无损检测技术检测时存在较强的物理特性，从而更加系统、全面的掌握工程物理量。另外，通过科学预测和深入分析，可为水利工程最终质量、施工技术和所需材料的准确预测提供可靠依据。

3)测验距离远。无损检测技术可实现远距离检测建设质量，从而彻底解决了传统检测方法存在的不足，对于保障项目安全施工和工程质量具有重要作用。

2 水利水电工程质量检测中无损检测技术的应用

辽宁省某大型水库工程的防渗墙质量检测应用了无损检测技术，结合检测结果提出了有效的防渗措施。

为充分掌握坝基建设情况，需要检测防渗墙和塑性混凝土质量，其中空洞、裂缝、缝隙为质量检测的重点。墙体内部很容易产生裂缝及裂隙，从而导致墙体质量不均匀的现象；同时，在质量检测时还要考虑防渗墙的连续性施工情况。采用地质雷达检测工程质量时，相关检测中心积极开展了钻孔取芯和钻孔压水试验，在野外现场和室内实验详细检测中，工作人员获取了防渗强和墙体的有关数据[8]。

抗压强度、渗透系数为防渗墙检测的重要内容，对此要采取钻孔取芯的方法。通过试验检测发现，此建设项目的芯墙材料满足均匀性和完整性要求，部分墙体存在较小的孔洞，大部分未发现孔洞，整个墙体并不存在明显的较大空洞，同时墙体中未形成断墙和大泥团。

对于水泥土和混凝土为主要材料形成的防渗墙体，在墙体缺陷处理过程中必须使用地质雷达，检测可能出现异常的区域。根据水库工程施工现状和项目特点，应用地质雷达检测了5+420、4+640、4+425三个位置的质量状况，而其它部位的墙体质量情况利用人工开挖的方式评判。通过系统的检测发现，在6+570、5+462两个位置存在不连续和夹泥的情况，其它部位均为平整、连续、光滑的墙体，针对存在问题的部位应采取有效的修复措施。防渗墙槽开挖过程中需要将抓斗埋入5+338.2-5+460.5段的槽内，待征得监管人员和相关设计部门同意后，在此段内构筑向库区凸出的弧形墙，且构筑过程中要充分应用深层搅拌桩，最终形成紧密连接两侧墙体的防渗墙[9]。

3 无损检测技术对混凝土质量与强度的检测

混凝土材料的组分比较复杂，一般是由外加剂、砂、石及水泥等多种材料混合而成。通常情况下现场取芯样法、预留混凝土试块等为混凝土强度检测的常见手段。对于既不允许现场取芯样又对预留混凝土试块质量存在质疑的情况，可采取无损检测法判断混凝土状况。

3.1 混凝土强度质量检测

1)回弹法。根据以下流程采用回弹法对构筑物强度质量检测，详细步骤为：根据实际情况合理确定回弹测区，充分应用抽芯机取样，此时要利用检测抽芯机测定石块的抗压强度，由此实现高精度的回弹值计算，并可为混凝土强度修复提供可靠的数据支撑。目前，采用回弹值能够精准的获取水利工程混凝土强度修正系数。在应用过程中回弹法存在较低的技术难度，使用时操作人员通过简单的几步即可完成检测。然而，实际工程中该方法仍存在一些不足，例如在一定程度上破坏原有结构，检测数据可能与实际情况存在较大偏差。所以，该方法一般不适用于较小尺寸构件。

2)超声法。回弹综合法也称为超声法，合理利用数字超声仪为这一技术应用的关键，为充分发挥超声法的功能要严格按照相关操作规程进行。因此，回弹测试区的合理划分在很大程度上决定了能否应用该技术，由于检测部位在建筑物内部，因此必须采用该设备完成强度检测。另外，针对复杂的情况还应结合具体情况使用超声仪和声波控制器。在超声声速值和混凝土强度测算过程中，应熟悉掌握计算机及数据处理工具，从而保证检测结果的精准度和可靠性。

该检测方法相对于回弹法具有更突出的优势，超声法可以不破坏构件结构即可完成质量强度检测，且具有更高的测算精度。然而，工作人员对混凝土强度质量利用这一方法检测时应面对复杂的操作流程，任何一项操作可显著影响检测结果的精确性。所以，对于混凝土的检测工作人员往往综合应用回弹法和超声法，从而保证强度质量检测结果的精确性。

3.2 钢筋锈蚀检测

1)碳化程度与保护层厚度检测。碳化深度检测为当前工程领域最为常见的质量测定方法，实际操作时要利用电锤仪对被检测位置打孔，对产生的粉末要及时的进行清除；然后小孔内注入1%的酚酞酒精溶液，然后综合应用游标卡尺、碳化深度仪测量孔深与变色表面间的距离，读取的测量数值即为碳化深度。

在测量保护层厚度实际操作过程中，要应用钢筋定位扫描仪精确测定保护层厚以及内部构件，该仪器可自动显示精确的检测数据。测量过程中使用了较为先进的技术和设备，从而保证了检测数据的准确性。

工作人员完成上述操作后，还要对产生的数据进行全面的综合处理。对钢筋保护层厚度值和混凝土碳化程度数据进行科学的比较分析，若存在钢筋保护层厚度数值较小的情况，则钢筋和混凝土处于腐蚀环境中，即认为在一定程度上降低了水利工程安全性；反之，则认为未发生钢筋锈蚀现象。所以，精确测量相关参数为无损检测技术应用的重要环节，通过比对精确数据科学的判断钢筋构件的腐蚀状况，从而为保证工程质量和施工安全提供可靠的数据支撑。

2)自然电位法检测技术。无损检测技术中自然电位法的应用较为广泛，在使用该方法时灰应用到高内阻自然电位仪，在被检测界面上双层点会存在电位差，并作为判别内部锈蚀情况的依据。例如，采用自然电位法检测某水库水钢筋锈蚀状况时，应在闸门面板上确保硫酸铜电极为饱和状态，通过移动电极实时记录数据变化情况。

采用此项检测技术可以明确阴影处钢筋的锈蚀状况，为更加高效、准确的完成工程质量检测提供一种可靠的方法，同时也可在检测结果中体现出该方法的较高精确度。

4 无损检测技术对浅裂缝的检测

由于混凝土使用环境的不同及其自身特性的差异，使得引起裂缝产生的因素较多，主要有：水泥水化热过快存在过大温差或养护条件不合理使得内部应力集中，当集中应力超过抗拉极限时形成贯穿裂缝；由于在拌制过程对混凝土质量控制不合理或水泥用量过过或水胶比过大，可能会在表面形成收缩裂缝；由于受力条件的变化，受力荷载超出混凝土极限抗拉应力或基础持力层条件改变，从而形成结构裂缝。对此，工程上常采用的抽芯法、超声波法检测浅裂缝状况。

4.1 抽芯法

对水利工程混凝土结构浅裂缝利用抽芯法检测时，具有直观性强、结果可靠、操作简单及数据充分等优点。但是，在应用过程中该方法同样会对原结构产生破坏。所以，对于较小范围钱裂缝检测时，该方法存在一定的适用性。

4.2 超声波法

超声波法也可称为回弹综合法，其基本理论是对混凝土结构利用超声波的瞬间应变波动原理进行检测的方法，在介质中超声以波动的形式进行机械振动传播即形成人类视听范围以外的机械波，其声波频率通常超过2000kHz。相关技术规程明确说明了超声波法应用的注意事项及其具体流程，可见在实际工程中该方法的重要性地位。超声波法应用过程中会应用到超声波检测仪检测超声波脉的首波幅度，同时可以自动显示检测数据。为了更加全面、准确的获取检测数据，还可对传播速度和接受信号频率进行有效测定，更加充分的测量钱裂缝状况。

5 结 论

文章依据实践实践经验和相关文献资料，提出了各类无损检测技术的适用范围及其应注意的问题，得出的结论如下：

1)干燥状态下的混凝土结构质量检测比较适用超声波法，该方法的经济性好且结果可靠性高，检测原理清晰且可直接读取检测数据。自然电位法能够明确阴影处钢筋的锈蚀状况，且可更加高效、准确的完成工程质量检测提供一种可靠的方法。

2)回弹法、抽芯法在一定程度上破坏原有结构，检测数据可能与实际情况存在较大偏差，该方法一般不适用于较小尺寸构件。随着计算机房展技术的不断发展和超声波检测设备制造水平的提高，在工程质量中超声波检测还在不断的完善并将得到越来越广泛的研究应用。