淺論水利工程混凝土建筑物老化病害

1、淺論水利工程混凝土建筑物老化病害之檢測方法XXXXXXXX建設(shè)工程有限公司淺論水利工程混凝土建筑物老化病害之檢測方法水利工程混凝土建筑物在正常運(yùn)行及正常維修過程中會(huì)導(dǎo)致 建筑物功能逐步喪失，并造成內(nèi)部損傷及外觀損壞等現(xiàn)象，為延續(xù)建 筑物的使用年限，應(yīng)及時(shí)處理這種情況。了解鋼筋混凝土這些病害的 破壞機(jī)理和檢測技術(shù)方法,選擇合適的修補(bǔ)材料,對存在潛在危險(xiǎn)的 混凝土表面進(jìn)行有效保護(hù)以及對造成損壞的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)，具 有十分重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。一、老化病害的形式根據(jù)影響因素及破壞機(jī)理的不同，老化病害分為以下幾種形式：泄水建筑物下游的沖刷、磨損及氣蝕；地基及兩岸土的滲透變形（管涌或流土）；建筑

2、物出現(xiàn)裂縫、過大變形、整體及構(gòu)件失穩(wěn)、強(qiáng)度不足而導(dǎo) 致的應(yīng)力破壞，地基失穩(wěn)破壞；建筑物基礎(chǔ)的凍脹破壞；混凝土材料的凍融破壞：混凝土碳化及鋼筋銹蝕；以上六種老化病害形式不僅與外界因素有著密切的關(guān)聯(lián)，而且與 建筑物的工程缺陷也有著密切的聯(lián)系。在同樣的外界因素作用下，建 筑物存在的缺陷越多,造成工程病害的可能性越大，損壞程度越深。二、主要老化病害現(xiàn)象的檢測方法混凝土抗壓強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度檢測是混凝土老化病害檢測的主要指標(biāo),強(qiáng)度的檢測結(jié) 果可直接通過計(jì)算判斷結(jié)構(gòu)的安全性。目前普遍采用的方法為直 接取芯樣的破損檢測和間接分析的拉撥、貫入阻力、回彈、超聲回彈及核子等無損檢測方法。1.1取芯法采用混凝土取樣機(jī)直

3、接鉆孔取芯樣檢測混凝土抗壓強(qiáng)度，是目前 最直觀可靠的混凝土強(qiáng)度檢測手段。由于取芯檢測對混凝土結(jié)構(gòu)造成 一定的破損，從結(jié)構(gòu)安全性角度考慮，構(gòu)件尺寸較小的機(jī)架橋、交通橋 梁性及內(nèi)部配筋較多的受力構(gòu)便芯的數(shù)量及芯樣直徑受到一定限制。1.2回彈、綜合法回彈法常被認(rèn)定為非破損檢測的基本方法之一。其優(yōu)點(diǎn)為：儀器 構(gòu)造簡單、易保養(yǎng)維修;方法簡便，易于掌握;影響檢測精度因素較少， 易于建立應(yīng)用范圍較廣的測強(qiáng)曲線;不受構(gòu)件形狀、尺寸的限制，檢測 靈活、快速;檢測不對構(gòu)件造成破損,檢測費(fèi)用低。回彈法評定混凝土 強(qiáng)度受結(jié)構(gòu)混凝土表面平整度及濕度影響較大,規(guī)范中規(guī)定在潮濕環(huán) 境中應(yīng)嚴(yán)格控制回彈法的應(yīng)用，而一些混凝土結(jié)

4、構(gòu)表面涂層也影響回 彈值的精度。綜合法是利用回彈儀和超聲波儀聯(lián)合測定混凝土強(qiáng)度，將回彈、 超聲法優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮，使檢測精度有所提高。該方法測定混凝土強(qiáng)度 的影響因素主要是水泥品種、混凝土碳化深度、砂子品種、砂率、石 子品種、粒徑、外加劑、測試面等，粗骨料對綜合法測試影響最大， 碎石與卵石、粒徑大小、石質(zhì)的變化都影響波速的數(shù)據(jù)。此外，綜合 法需要構(gòu)件具有對測面的測試要求，對只有一個(gè)側(cè)面的混凝土擋土 墻、涵洞、混凝土底板等都難以取得可靠的數(shù)據(jù)。1.3貫入阻力法貫入阻力法由于儀器設(shè)備簡單、操作方便、能反映混凝土一定深 度范圍的強(qiáng)度和檢測費(fèi)用低，在美國和加拿大應(yīng)用比較普遍，許多權(quán) 威人士把這種方法與現(xiàn)場

5、取芯試驗(yàn)相同對待，甚至還以此來代替標(biāo)準(zhǔn) 試塊進(jìn)行工程驗(yàn)收。貫入阻力法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度，是通過精確控制的動(dòng)力將一支 特制的射釘射入混凝土中，根據(jù)混凝土對射釘?shù)呢炄胱枇硗魄蠡炷?土強(qiáng)度。由于被測試的混凝土在射釘?shù)臎_擊作用下產(chǎn)生壓縮、拉伸、 剪切和摩擦等復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),要在理論上建立貫入阻力值和混凝土 強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系難度很大，但是通過試驗(yàn)及數(shù)理統(tǒng)計(jì)，建立射釘 外露長度與混凝土的經(jīng)驗(yàn)公式還是容易做到的?；炷恋奶蓟炷恋奶蓟墙橘|(zhì)與混凝土相互作用的一種廣泛的形式。最典 型的例子是大氣中的二氧化碳?xì)怏w對混凝土的作用。用化學(xué)方程式可 寫成:Ca(OH)2+CO2H2O- CaCO2+H2O檢測混

6、凝土碳化濃度，即在選定的檢測位置將混凝土鑿開，孔內(nèi) 清掃干凈后，向孔內(nèi)噴灑1%濃度的酚酞試液，噴灑液量以表面均勻、 濕潤為準(zhǔn)。噴灑酚酞試液后未碳化的混凝土變?yōu)榧t色已碳化的混凝 土不變色。測量變色混凝土前緣至構(gòu)件表面的垂直厚度即為碳化濃度。混凝土的沖磨破壞我國的江河以含沙量大而著稱,黃河水系及華北地區(qū)的河流,所 挾泥沙以懸移質(zhì)為主，且集中在汛期。西南地區(qū)的河流,多系山溪性河 流，河道狹窄，河床陡峻，流域內(nèi)風(fēng)化巖體主要為巖崩。滑坡和崩塌在 暴雨推動(dòng)下大量傾入河道,形成推移質(zhì)泥沙。這些推移質(zhì)泥沙粒徑達(dá) 數(shù)十厘米，大者超過1m,是造成水工混凝土沖磨破壞最主要介質(zhì)。進(jìn)行 檢測時(shí)，可根據(jù)水工建筑物各構(gòu)件上

7、所留下的擦痕或溝槽進(jìn)行觀測?；炷恋膬鋈谄茐幕炷恋膬鋈谄茐氖侵福涸谒柡突虺睗駹顟B(tài)下，由于溫度正負(fù) 變化,建筑物已硬化混凝土內(nèi)部孔隙結(jié)凍膨脹，融解松弛，產(chǎn)生疲勞應(yīng) 力，造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現(xiàn)象?；炷羶鋈谠囼?yàn)是以快凍法進(jìn)行。凍結(jié)時(shí),混凝土試件的中心溫 度為-15C-17C,融化時(shí)，試件中心溫度為6C8C。一次凍融循環(huán)3 小時(shí)左右，試件雜凍結(jié)和融化過程均處于全浸水狀態(tài)（即飽和狀態(tài)）。 凍融試驗(yàn)機(jī)采用日本產(chǎn)ATM全自動(dòng)混凝土試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)方法按水工混 凝土試驗(yàn)規(guī)程SD105-82進(jìn)行。另外，還可采用混凝土的飽和面干吸水率的變化來從側(cè)面反映混 凝土在凍融過程中的變化過程。對于混凝土凍融過

8、程中的微孔結(jié)構(gòu)變化可采用上海大隆機(jī)器廠 生產(chǎn)的9162A銀高壓測孔儀完成，該測孔儀最大壓力可達(dá)400Mpa。混凝土凍融破壞過程中水化產(chǎn)物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)可采用掃描電子 顯微鏡來觀測，放大倍數(shù)一般為10003000,也可達(dá)5000,混凝土凍融 過程中對水化產(chǎn)物的影響是X射線衍射峰值試驗(yàn)進(jìn)行的，由于X射線 對不同的結(jié)品體有不同的衍射特性，因此，通過衍射峰值的大小即可 對比較水泥混凝土中水化產(chǎn)物的相對含量?；炷恋牧芽p裂縫是水工混凝土中最常見的病害之一。在當(dāng)今土木工程建設(shè)中, 任何混凝土構(gòu)件都是帶裂縫工作的。裂縫的存在和擴(kuò)展，使相應(yīng)部位 構(gòu)件的承載力受到一定程度的削弱。同時(shí)，結(jié)構(gòu)物裂縫還會(huì)引起滲漏、 保

9、護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕、混凝土碳化、持久強(qiáng)度降低等。另外，結(jié)構(gòu) 物的破壞常常是從裂縫開始的。我們常把裂縫的存在視作結(jié)構(gòu)物瀕臨 破壞的危險(xiǎn)征兆。目前,混凝土構(gòu)件裂縫的檢查方法和工具主要有以下幾種5.1直觀表面裂縫,當(dāng)縫寬大于（0.05mm）以上時(shí),可憑肉眼查到。 要查更細(xì)的裂縫可在倉面上灑水,吹干后可看到比頭發(fā)更細(xì)的裂縫。 裂縫的實(shí)際寬度可用讀數(shù)放大鏡讀出，也可用厚薄規(guī)（也稱塞尺）插入 裂縫中測量。裂縫的長度一般用卡尺跟蹤測量，對于豎直面上的裂縫， 當(dāng)位置高度超過35mm以上時(shí)，可用望遠(yuǎn)鏡跟蹤逐步查清表面長度。5.2裂縫深度的檢查裂縫往往深入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，直觀檢測難以判斷其深度，必須借助 其它手段來測

10、量。目前常用的手段有:鑿槽、打孔壓風(fēng)、孔內(nèi)電視及 攝影、超聲波檢查等方法。關(guān)于用超聲波測量裂縫濃度，在水工混 凝土試驗(yàn)規(guī)程SD105-82中有明確規(guī)定。可以參照執(zhí)行。通常采用 的有以下幾種方法：5.2.1平測法使用非金屬超聲波探測儀根據(jù)聲波沿最佳路徑、最短聲程傳播的 幾何特性（費(fèi)馬定例來進(jìn)行），只能測量無筋或少筋混凝土建筑物中濃 度不大于50 cm的裂縫，而且裂縫中有水時(shí)，該法不適用。5.2.2超聲波鉆孔對測法在有條件鉆孔時(shí)，可采用此法測量無筋或少筋混凝土裂縫。該法 即是:若超聲波傳播路徑被裂縫截?cái)?，則超聲波能量大部分將被反射， 只有少量的能量傳播到接受換能器。根據(jù)接受信號(hào)的振幅、波形的突 變

11、可判斷裂縫的存在，從而測得其濃度。5.2.3單頻脈沖面波散射法檢測混凝土裂縫面波即瑞利波，它由縱波及垂直變化的橫波組成。在半無限彈性 體內(nèi)沿物體表面?zhèn)鞑サ娇p深頂端又發(fā)生反射，傳播到裂縫頂端時(shí)產(chǎn)生 繞射，整個(gè)裂縫對于面波的傳播起阻隔作用。利用面波傳播過程中波 動(dòng)參數(shù)的變化來檢測材料的裂縫濃度或缺陷。鋼筋的銹蝕目前國內(nèi)外采用較多的電化學(xué)檢測手段為混凝土表面的等電位 勢的測試，測繪出一定范圍混凝土表面等電位圖和誘發(fā)鋼筋銹蝕的臨 界電位值。因混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境條件如濕度、表面是否維修處理等因 素而有所不同，需通過破損試驗(yàn)驗(yàn)證。鋼筋銹蝕等電位測試方法可以 判斷混凝土中是否存在活動(dòng)的電流運(yùn)動(dòng)，是一種輔助的檢

12、測手段，不能僅憑此值判斷鋼筋是否銹蝕鑒別和評定鋼筋銹蝕的方法可以分為兩類：判別法和現(xiàn)場實(shí)測 法。判別法是以已有的研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場測到的其它有關(guān)資 料，推斷鋼筋的銹蝕速度或銹蝕量。它不直接測定鋼筋的直接銹蝕量。滲漏水工建筑物在修建和運(yùn)行過程中，存在著不同程度的滲漏問題， 影響到水工建筑物的正常效用和混凝土本身的耐久性。水工混凝土產(chǎn) 生滲漏的原因是多方面的，即使?jié)M足設(shè)計(jì)要求的抗?jié)B標(biāo)號(hào)的混凝土， 本身仍存有氣孔和小孔隙，在水壓力作用下也具有一定的滲漏性。在 運(yùn)行中檢查與觀測滲漏時(shí)應(yīng)著重檢查的幾個(gè)方面：7.1查明帷幕后剩余水頭是否超過設(shè)計(jì)允許值，以及揚(yáng)壓力與水 位的變化關(guān)系。7.2檢查基礎(chǔ)滲漏量的變化情況7.3分析水質(zhì),從離子、礦化度及PH值的變化判明滲水有無侵蝕性。7.4觀察上游水庫沖淤情況。7.5對建筑物汁水結(jié)構(gòu)或其它破壞造成的滲漏量，要定期測量滲 漏