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        水庫溢洪道大體積混凝土檢測方法探析

        2023-11-22 07:52:32孫亞星
        山西水利 2023年7期
        關鍵詞:深度混凝土檢測

        孫亞星

        (交城縣水利局,山西 交城 030500)

        1 工程檢測目標

        1.1 工程概況

        某水庫溢洪道位于主壩左側(cè),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1 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Y160L-6 型號,共1 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(cè)岸墻1 組、溢洪道右側(cè)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(cè)岸墻3 點、溢洪道右側(cè)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3 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,漿體找平層厚度應≤1.5 mm,砂漿找平層厚度應≤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(cè)面不同位置量測長度兩次(準確至1mm,下同),取兩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),取兩個測值的平均值作為試件的直徑。

        (4)抗壓強度按照以下公式計算,以3 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——抗壓強度,MPa;

        P——破壞荷載,N;

        D——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 立方體試件的抗壓強度,按照以下公式計算(修約間隔0.01 MPa)。

        式中:fcc——立方體試件的坑壓強度,MPa;

        fc——長徑比為1.0 的芯樣試件抗壓強度,MPa;

        A——換算系數(shù),見表1。

        表1 芯樣和立方體試件之間抗壓強度換算系數(shù)

        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)的面積應≤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——測區(qū)平均回彈值,精確至0.1;

        Ri——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,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>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60~70 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(nèi)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。在構件布置若干測區(qū),面積應≤5 m×5 m,在測區(qū)內(nèi)布置網(wǎng)格,網(wǎng)格間距在100~500 mm 之間,網(wǎng)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>-200 mV 時,不發(fā)生銹蝕的概率>90%;當電位水平介于-200~-350 mV 時,鋼筋發(fā)生銹蝕狀況不確定;當電位水平<-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(zhì)雷達勘探檢測

        2.3.1 地質(zhì)雷達天線和測量方式選擇

        地質(zhì)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(zhì)雷達數(shù)據(jù)處理

        (1)數(shù)據(jù)傳輸:利用傳輸軟件將地質(zhì)雷達主機內(nèi)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(zhì)資料對雷達剖面數(shù)據(jù)進行交互式物探地質(zhì)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

        檢測結果:溢洪道右側(cè)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(cè)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》(SL191-2008)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(cè)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。測試類型為電位測試,測點間距為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(cè)翼墻鋼筋銹蝕程度檢測結果

        表5 溢洪道左側(cè)岸墻鋼筋銹蝕程度檢測結果

        表6 溢洪道底板鋼筋銹蝕程度檢測結果

        表7 閘室底板鋼筋銹蝕程度檢測結果

        檢測結果:溢洪道右側(cè)翼墻構件共檢測30 個測點,其中電位水平>-200 mV 為12 點,占總數(shù)的40%;電位水平在-200~-350 mV 為18 點,占總數(shù)的60%;電位水平<-350 mV 為0 點,占總數(shù)的0%。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》(JGJ/T 152-2019)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(cè)翼墻鋼筋銹蝕性狀不確定。

        檢測結果:溢洪道左側(cè)岸墻構件共檢測30 個測點,其中電位水平>-200 mV 為21 點,占總數(shù)的70%;電位水平在-200~-350 mV 為9 點,占總數(shù)的30%;電位水平<-350 mV 為0 點,占總數(shù)的0%。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》(JGJ/T 152-2019)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(cè)岸墻鋼筋不發(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>-200 mV 為18 點,占總數(shù)的60%;電位水平-200~-350 mV 為12 點,占總數(shù)的40%;電位水平<-350 mV 為0 點,占總數(shù)的0%。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》(JGJ/T 152-2019)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:閘室底板構件共檢測30 個測點,其中電位水平>-200 mV 為13 點,占總數(shù)的43%;電位水平-200~-350 mV 為17 點,占總數(shù)的57%;電位水平<-350 mV 為0 點,占總數(shù)的0%。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》(JGJ/T 152-2019)半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定閘室底板鋼筋銹蝕性狀不確定。

        3.3 地質(zhì)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,詳見地質(zhì)雷達探測成果表8。

        表8 地質(zhì)雷達探測成果表

        本次工程進行地質(zhì)雷達檢測,根據(jù)現(xiàn)場檢測情況,經(jīng)過對地質(zhì)雷達圖像分析,得出結論如下:已探測位置的混凝土層厚度均>20 cm,未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷及脫空。

        4 結論

        結構混凝土強度、碳化深度(回彈法):溢洪道右側(cè)翼墻混凝土強度推定值為26.4MPa,碳化深度為17.0 mm;溢洪道左側(cè)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》(SL191-2008)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(cè)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)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(cè)翼墻、閘室底板鋼筋銹蝕性狀不確定,溢洪道左側(cè)岸墻、溢洪道底板鋼筋不發(fā)生銹蝕的概率>90%。

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