水庫泄洪設施中大體積混凝土檢測分析

周 旭

（肇慶市水利水電工程質量檢測站,廣東 肇慶 526040）

1 工程檢測目標

1.1 工程概況

孔江水庫溢洪道位于主壩左側,由引水段、閘室段、陡槽段和消力池段組成。溢洪道控制堰為寬頂堰,堰頂有閘門控制,堰頂高程為24.5 m,堰頂寬8.0 m,堰頂后接1∶12.5混凝土陡坡段,陡坡段長151.02 m,采用0.4 m厚C25混凝土護底,兩岸邊墻為M7.5漿砌石擋墻；消力池采用底流消能方式,消力池長11.5 m,池深1.2 m,采用0.4 m厚C25混凝土護底；海漫段長21.0 m,采用0.5 m厚干砌石護底；寬頂堰上設一扇平面鋼閘門,閘門寬8.0 m,高2.0 m,雙吊點起吊,啟閉機采用QPQ2×10 t型號,電動機為Y160 L-6型號,共一套；閘門頂部設有啟閉室,閘門下游設有交通橋,交通橋為鋼筋混凝土梁板結構。

1.2 溢洪道檢測項目

①結構混凝土強度（回彈法）：溢洪道左側岸墻1組、溢洪道右側翼墻1組、溢洪道底板1組、閘門底板1組；②結構混凝土碳化深度：溢洪道左側岸墻3點、溢洪道右側翼墻3點、溢洪道底板3點、閘門底板3點；③探地雷達檢測。

2 檢測方法分析

2.1 結構混凝土強度檢測

2.1.1 采用鉆芯法檢測混凝土抗壓強度

（1）將混凝土芯樣,截取為長徑比（長度與直徑的比值）為1.0的試件,測定抗壓強度,每組三個試件。從混凝土建筑物中鉆取芯樣時,芯樣的直徑不應小于骨料最大粒徑的三倍。如難以滿足要求,芯樣的直徑至少應大于骨料最大粒徑的兩倍。芯樣不應含有鋼筋。

（2）將試樣兩端在磨石機上磨平,亦可用水泥凈漿、水泥砂漿、聚合物水泥砂漿、環(huán)氧膠泥、硫磺膠泥等找平,漿體找平層厚度不應大于1.5 mm,砂漿找平層厚度不應大于5 mm,找平層厚度計入試件高度。端面平整度偏差不應大于直徑的0.1%,兩端面與中軸線的垂直度偏差不應大于1°。試件四周不應有縮頸、鼓肚或其他缺陷（如裂縫等)。

（3）在試件側面不同位置量測長度兩次（準確至1mm,下同）,取二個測值的平均值作為試件的長度。在試件中部量測直徑兩次（兩次測量方向相垂直）,取二個測值的平均值作為試件的直徑。

（4）抗壓強度按照公式計算,以三個試件測值的平均值作為試驗結果（修約間隔0.1 MPa）。

式中：fc為抗壓強度,MPa；P為破壞荷載,N；D為試件直徑,mm。

（5）將長徑比為1.0的芯樣試件抗壓強度換算成150 mm×150 mm×150 mm立方體的抗壓強度,應按照公式計算（修約間隔0.01 MPa）。

式中：fcc為立方體的坑壓強度,MPa；fc為長徑比為1.0的芯樣試件抗壓強度,MPa；A為換算系數(shù),見表1。

2.1.2 采用回彈法檢測混凝土抗壓強度

（1）確定測區(qū)及檢測面要具有代表性,測區(qū)的面積不宜大于0.04 m2,確保檢測面清潔、平整。

（2）每一測區(qū)讀取16個回彈值,按照規(guī)程要求剔除3個最大值和3個最小值,取余下的10個回彈值按下式取平均值：

式中：Rm為測區(qū)平均回彈值,精確至0.1；Ri為第i 個測點的回彈值。

（3）根據(jù)求得的測區(qū)平均回彈值,結合有代表性位置的混凝土碳化深度值,求得該測區(qū)的混凝土強度換算值,相當于被測構件的測區(qū)在該齡期下的混凝土抗壓強度值。

2.1.3 混凝土碳化深度檢測

混凝土碳化深度值測量位置選擇要有代表性的,測點代表數(shù)不小于構件測區(qū)數(shù)的30%,其平均值為該區(qū)碳化深度值。碳化深度值極差大于2.0 mm時,在每一測區(qū)測量。

測量采用沖擊電鉆,在測區(qū)表面鉆孔,孔徑16 mm,深60 mm～70 mm。除凈孔洞中粉末和碎屑后,用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內壁邊緣,當已碳化與未碳化界線清楚時,再測量交界面到表面垂直距離,≥3次取平均值,精確度0.5 mm。碳化深度為0.4 mm時,按無碳化處理。

2.2 鋼筋銹蝕程度檢測

采用KON-XSY型鋼筋銹蝕儀。測區(qū)布置,在構件布置若干測區(qū),面積不大于5 m×5 m,在測區(qū)內布置網格,網格間距在100 mm～500 mm之間,網格上交叉點應為電位測點。在測區(qū)表面噴灑水或適量加液態(tài)洗滌劑的導電溶液,使混凝土充分浸潤。測試類型：梯度測試,測點間距：X=20 cm,Y=20 cm,電位值范圍：0～86 mV,平均電位值：39 mV。當電位水平大于-200 mV時,不發(fā)生銹蝕的概率＞90%；當電位水平介于-200 mV～-350 mV時,鋼筋發(fā)生銹蝕狀況不確定；當電位水平小于-350 mV時,鋼筋發(fā)生銹蝕的概率＞90%,見表2。

表2 半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù)

2.3 地質雷達勘探檢測

2.3.1 地質雷達天線和測量方式選擇

地質雷達的探測深度和分辨率也是一對矛盾體,高頻天線可以獲得較高的分辨率,但探測深度較淺,低頻天線可以探測較深的深度,但分辨率低。根據(jù)現(xiàn)場情況,本次檢測選用中心頻率為250 MHz的雷達天線疊加次數(shù)16次,時窗100 ns。

2.3.2 地質雷達數(shù)據(jù)處理

（1）數(shù)據(jù)傳輸：利用傳輸軟件將地質雷達主機內數(shù)據(jù)傳入計算機。

（2）原始數(shù)據(jù)預處理：包括水平比例、距離和表面歸一化、靜校正、零位校準、增益恢復等。

（3）數(shù)據(jù)處理：垂直和空間濾波、預測反褶積、二維常數(shù)和速度變量偏移等。

（4）結果反演解釋：結合地質資料對雷達剖面數(shù)據(jù)進行交互式物探地質解釋。

3 溢洪道檢測

3.1 結構混凝土強度、碳化深度（回彈法）

采用回彈法進行當前齡期下混凝土抗壓強度檢測,本次檢測溢洪道4個部位,結果見表3。

表3 溢洪道混凝土強度檢測結果

本次檢測結果：溢洪道右側翼墻混凝土強度推定值為26.4 MPa,碳化深度為17.0 mm；溢洪道左側岸墻混凝土強度推定值為19.5 MPa,碳化深度為18.0 mm；溢洪道底板混凝土強度推定值為26.6 MPa,碳化深度為15.5 mm；閘室底板混凝土強度推定值為25.2 MPa,碳化深度為12.0 mm。溢洪道為露天環(huán)境,環(huán)境類別為二類,滿足環(huán)境類別為二類的配筋混凝土最低強度等級為C25的要求,溢洪道左側岸墻不滿足環(huán)境類別為二類的配筋混凝土最低強度等級為C25的要求。

3.2 混凝土鋼筋銹蝕程度

采用KON-XSY型鋼筋銹蝕儀檢測。測試類型：電位測試,測點間距：X=20 cm,Y=20 cm。本次檢測抽取溢洪道4個部位,進行鋼筋銹蝕檢測,檢測結果見表4～表7。

表4 溢洪道右側翼墻鋼筋銹蝕程度檢測結果 單位：mV

表5 溢洪道左側岸墻鋼筋銹蝕程度檢測結果 單位：mV

表6 溢洪道底板鋼筋銹蝕程度檢測結果 單位：mV

本次檢測結果：溢洪道右側翼墻構件共檢測30個測點,其中電位水平（mV）＞-200為12點,占總數(shù)40%；電位水平（mV）-200～-350為18點,占總數(shù)60%；電位水平（mV）＜-350為0點,占總數(shù)0%。由上述檢測結果可得電位水平（mV）-200～-350為18點,占總數(shù)60%,依據(jù)JGJ/T152-2019《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》表7.4.2半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定溢洪道右側翼墻鋼筋銹蝕性狀不確定。

檢測結果：溢洪道右側翼墻構件共檢測30個測點,其中電位水平（mV）＞-200為20點,占總數(shù)70%；電位水平（mV）-200～-350為9點,占總數(shù)30%；電位水平（mV）＜-350為0點,占總數(shù)0%。由上述檢測結果可得電位水平（mV）＞-200為20點,占總數(shù)70%,依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）表7.4.2半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定溢洪道左側岸墻鋼筋不發(fā)生銹蝕的概率＞90%。

本次檢測結果：溢洪道底板構件共檢測30個測點,其中電位水平（mV）＞-200為18點,占總數(shù)60%；電位水平（mV）-200～-350為12點,占總數(shù)40%；電位水平（mV）＜-350為0點,占總數(shù)0%。由上述檢測結果可得電位水平（mV）＞-200為18點,占總數(shù)60%,依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）表7.4.2半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定溢洪道底板鋼筋不發(fā)生銹蝕的概率＞90%。

檢測結果：溢洪道底板構件共檢測30個測點,其中電位水平（mV） ＞-200為12點,占總數(shù)40%；電位水平（mV）-200～-350為18點,占總數(shù)60%；電位水平（mV）＜-350為0點,占總數(shù)0%。由上述檢測結果可得電位水平（mV）-200～-350為18點,占總數(shù)60%,依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）表7.4.2半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定溢洪道底板鋼筋銹蝕性狀不確定。

3.3 地質雷達現(xiàn)場探測情況及成果分析

根據(jù)現(xiàn)場具體情況,本次檢測在多彩科技園路面停車場道路進行,由北往南方向布置2條測線,地質雷達探測成果見表8。

4 結論

結構混凝土強度、碳化深度（回彈法）：溢洪道右側翼墻混凝土強度推定值為26.4 MPa,碳化深度為17.0 mm；溢洪道左側岸墻混凝土強度推定值為19.5 MPa,碳化深度為18.0 mm；溢洪道底板混凝土強度推定值為26.6 MPa,碳化深度為15.5 mm；閘室底板混凝土強度推定值為25.2 MPa,碳化深度為12.0 mm。溢洪道為露天環(huán)境,環(huán)境類別為二類,依據(jù)《水工混凝土結構設計規(guī)范》（SL 191-2008）第3.3.4條,滿足環(huán)境類別為二類的配筋混凝土最低強度等級為C25的要求,溢洪道左側岸墻不滿足環(huán)境類別為二類的配筋混凝土最低強度等級為C25的要求。

混凝土鋼筋銹蝕程度：采用KON-XSY型鋼筋銹蝕儀檢測。測試類型：電位測試,測點間距：X=20 cm,Y=20 cm。本次檢測抽取溢洪道4個部位,進行鋼筋銹蝕檢測。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）表7.4.2半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定溢洪道右側翼墻、溢洪道底板鋼筋銹蝕性狀不確定,溢洪道左側岸墻、溢洪道底板鋼筋不發(fā)生銹蝕的概率＞90%。