涵洞檢測方法及病害特征研究

1、成果編號：材密 級：內(nèi) 部水利部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費(fèi)項目項目編號：Gq410001 淮河流域涵洞病害特征與檢測復(fù)核計算方法淮河流域涵閘工程安全評估關(guān)健技術(shù)研究專題報告之二南京水利科學(xué)研究院二一三年三月項目名稱：淮河流域涵閘工程安全評估關(guān)健技術(shù)研究項目性質(zhì)：水利部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費(fèi)項目任務(wù)書編號：201101013項目編號： S411004項目來源：水利部國際合作與科技司中水淮河規(guī)劃設(shè)計研究有限公司項目負(fù)責(zé)人：陳燦明 黃衛(wèi)蘭項目參加人：黃衛(wèi)蘭 陳燦明 金初陽 李 弘 王 宏徐銀鳳 賈寧一 陳 健 鄧 昌 李 建吳 喬 張 淼 李森林 陸道彪 賴艷燕報告編寫人：黃衛(wèi)蘭 陳燦明 金初陽 李 弘

2、報告評審人：唐崇釗（教授級高工）、丁偉農(nóng)（高級工程師）報告審查人：胡少偉（教授級高工、所長）報告審批人：胡少偉（教授級高工、所長）目 錄1. 前言42涵閘的結(jié)構(gòu)與病害特征分析42.1涵閘的結(jié)構(gòu)特征42.2涵閘的主要病害與特征103 涵洞病害與特征參數(shù)檢測方法153.1涵閘主體結(jié)構(gòu)材料特征參數(shù)153.2涵閘主體主要施工缺陷173.3涵閘的老化病害183.4涵閘運(yùn)行損傷243.5其它254 涵洞特征參數(shù)安全復(fù)核計算方法264.1防洪能力復(fù)核264.2過流能力復(fù)核264.3抗?jié)B穩(wěn)定復(fù)核294.4消能防沖復(fù)核304.5洞身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度復(fù)核344.5.1 洞頂垂直土壓力計算344.5.2 側(cè)向水平土壓力計算

3、354.5.3 水壓力計算364.5.4 汽車車輛荷載計算394.5.5 自重力計算404.5.6 涵洞的結(jié)構(gòu)計算405 小型涵洞現(xiàn)場檢查與核查方法466 結(jié)論與建議49涵洞檢測方法及病害特征研究1. 前言淮河流域穿堤涵洞眾多，也是歷年防汛的重點。但由于工程規(guī)模小，管理較為薄弱，目前涵洞的安全鑒定并沒有專門的規(guī)定，在進(jìn)行除險加固時也往往僅做簡單的檢測，有的檢測都沒有，給堤防工程的安全運(yùn)行造成很大的影響。因此，針對淮河流域水利工程中水閘和穿堤涵洞眾多的特點，開展淮河流域涵閘工程安全評估關(guān)鍵技術(shù)研究，建立適合流域特點的涵閘工程安全評估體系，為主管部門提供決策依據(jù)、為已建工程管理和工程除險加固提供技

4、術(shù)支撐是十分必要的。為此，針對淮河流域水利工程中水閘和穿堤涵洞眾多的特點，2011年度水利部設(shè)立公益性行業(yè)科研專項資金項目淮河流域涵閘工程安全評估關(guān)鍵技術(shù)研究，通過淮河流域涵閘工程安全評估關(guān)鍵技術(shù)研究，提出淮河流域涵閘工程的安全評估方法，建立淮河流域涵閘工程安全評估體系，對流域涵閘工程的安全狀態(tài)做出符合實際的評價分級，為即將開展的淮河流域大中型病險水閘除險加固提供技術(shù)支持，加快流域涵閘工程除險加固的進(jìn)程。另外該成果也可對流域內(nèi)現(xiàn)有涵閘運(yùn)行風(fēng)險作出評估，為防洪減災(zāi)提供技術(shù)支撐，減少由于涵閘工程失事所造成的損失。根據(jù)項目分工，本課題主要承擔(dān)淮河流域病險水閘的資料收集、補(bǔ)充檢測、資料分析和病害特征的

5、研究工作。本報告主要分析研究了涵洞的結(jié)構(gòu)與病害特征，對涵洞的檢測方法和病害特征進(jìn)行研究。2涵閘的結(jié)構(gòu)與病害特征分析2.1涵閘的結(jié)構(gòu)特征在水利工程各種建筑物中，涵洞工程的規(guī)模相對較小，結(jié)構(gòu)型式也比較簡單，但數(shù)量卻是較多的。涵洞一般由進(jìn)口建筑物（段）、洞身（段）、出口建筑物（段）三大部分組成。涵洞洞身結(jié)構(gòu)型式主要有箱涵、蓋板涵洞、拱涵及圓管涵等。進(jìn)口、出口的建筑物常用的有八字式洞口、端墻（一字墻）式洞口、扭曲面式洞口及跌水式洞口等。（1）按涵洞功能分類 根據(jù)涵洞的功能可分為輸水涵洞及排（引）水涵洞兩大類。 1）輸水涵洞輸水涵洞一般位于輸水渠道上，與上下游渠道相連，輸送渠水。當(dāng)輸水渠道與公路、鐵路、

6、河溝或另一渠道交叉時需要設(shè)置輸水涵洞。2）排（引）水涵洞排水涵洞是取水輸水工程中最多的一種涵洞類型，其作用是排泄洪水或澇水。平原地區(qū)河道兩側(cè)低洼地帶在汛期常因降雨形成內(nèi)澇積水，多修建排澇涵洞排水。在這種情況下，需在涵洞進(jìn)口設(shè)閘門控制，在河水位較高時，關(guān)閉閘門以防河水倒灌，當(dāng)河水位較低時再開閘排澇。排水渠系中的各級排水溝與道路或渠道相交時，需在道路或渠下設(shè)置排水涵洞，這類排水涵洞規(guī)模多較小，一般多為預(yù)制鋼筋混凝土管。（2）按洞身結(jié)構(gòu)布置型式分類涵洞按洞身結(jié)構(gòu)布置型式主要分為箱涵、蓋板涵洞、拱涵及圓管涵等。1）箱涵箱涵為矩形斷面現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點為結(jié)構(gòu)承載能力高。流量及洞徑較大或內(nèi)水

7、壓力較大的涵洞多采用箱涵，如南水北調(diào)中線總干渠上的排水涵洞及渠涵（暗渠）均采用箱涵，其排水涵洞的孔寬一般為3m左右，孔數(shù)為13孔；渠涵（暗渠）每孔的寬度為6m左右，2孔或3孔一聯(lián)。 2）蓋板涵洞蓋板涵洞的蓋板一般為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，側(cè)墻及底板根據(jù)洞徑及荷載大小，可分別采用漿砌石、素混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。蓋板涵洞的優(yōu)點是施工簡單，但因蓋板為簡支結(jié)構(gòu)，因此其承載能力相對較低，且防滲條件差，因此多用于中等規(guī)模及洞頂填土高度不大的無壓涵洞。一般從居民區(qū)附近經(jīng)過的輸水暗渠多采用蓋板涵洞的結(jié)構(gòu)型式。3）拱涵拱涵多為漿砌石結(jié)構(gòu)，也有采用預(yù)制素混凝土及鋼筋混凝土拱圈的。拱涵的優(yōu)點是拱圈承載能力較大，能就地

8、取材，當(dāng)?shù)鼗^好時，拱涵頂部的填土高度可超過20m。20世紀(jì)70年代前后修建的灌區(qū)工程，其渠系上的涵洞多采用拱涵。4）圓管涵圓管涵為管壁較薄的鋼筋混凝土管，主要用于小流量的排水涵洞。由于圓形模板的施工難于平面模板，因此一般很少采用現(xiàn)場澆筑混凝土施工，而是采用水泥制品廠的預(yù)制混凝土管定型產(chǎn)品，同時受預(yù)制定型管孔徑的限制，且涵洞如為無壓流時，圓形管可利用的有效過水?dāng)嗝嫦鄬^小，因此孔徑較大的涵洞，多采用其他斷面型式。預(yù)制混凝土管圓管涵的優(yōu)點是受力條件好，承載能力大，設(shè)計施工簡單，一般不需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，可直接根據(jù)涵洞的設(shè)計荷載條件，參照預(yù)制混凝土管定型產(chǎn)品的性能指標(biāo)，選用相應(yīng)規(guī)格的涵管即可。（3）

9、按洞身建筑材料分類涵洞按洞身建筑材料可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)涵洞、漿砌石結(jié)構(gòu)涵洞及混合材料涵洞等。箱涵及圓管涵為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，蓋板涵洞也有全部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的；全部采用漿砌石結(jié)構(gòu)的有拱涵在石料豐富及有砌石經(jīng)驗的地區(qū)多采用漿砌石拱涵。除箱涵及圓管涵外，蓋板涵及拱涵的不同部位也常采用不同的建筑材料。（4）按水流流態(tài)分類涵洞中的水流流態(tài)，一般分為有壓流、無壓流和半有壓流三種。（2）涵洞級別的劃分根據(jù)GB 50288-99灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，水閘、渡槽、倒虹吸、涵洞、隧洞、跌水與陡坡等灌排建筑物的級別，根據(jù)過水流量大小，由表2-1確定。在防洪堤上修建的引水、提水工程及其它灌排建筑物，或在擋

10、潮堤上修建的排水工程，其級別不得低于防洪堤或擋潮堤的級別。當(dāng)涵洞、倒虹吸等灌排建筑物穿公路及鐵路時，其級別不得低于公路或鐵路的級別。蓄水、引水和提水樞紐工程中位置特別重要、失事后將造成重大災(zāi)害，或采用新型結(jié)構(gòu)、實踐經(jīng)驗較少的25級主要建筑物；25級的高填方灌排渠溝、大跨度或高排架渡槽、高水頭或大落差水閘、倒虹吸、涵洞等灌排建筑物，其級別經(jīng)論證后可提高一級。表2-1 灌排建筑物分級指標(biāo)工程級別12345過水流量( m3 /s)>30030010010020205<5（3）涵洞檢測與鑒定規(guī)范與涵洞檢測與鑒定相關(guān)的規(guī)范主要有：水閘設(shè)計規(guī)范 SL 265-2001 水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范

11、DL 5077-1997水工擋土墻設(shè)計規(guī)范 SL379-2007 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 SL 191-2008水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范 SL203-97灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范 GB 50288-99 防洪標(biāo)準(zhǔn) GB 50201-1994泵站設(shè)計規(guī)范 GB 50265-2010堤防工程設(shè)計規(guī)范GB 50286-1998水工隧洞設(shè)計規(guī)范 SL 279-2002水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范 SL 74-95公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) JTGB 01-2003公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 JTGD 60-2004公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 JTJ024-85水工混凝土試驗規(guī)程 SL 352-2006 水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)

12、范 SL 105-1995混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)淮 GB 50152-2012混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn) GB 50164-2011鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級 GB/T 11345-1989普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50081-2002混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50107-2010土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn) GB/T 50123-1999 砌體工程現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) GB/T 50315-2011泵站現(xiàn)場測試與安全檢測規(guī)程SL 0548-2012水利水電工程啟閉機(jī)制造安裝及驗收規(guī)范SL 381-2007堤防隱患探測規(guī)程 SL 436-2008水工鋼閘和啟閉機(jī)安全檢測技術(shù)規(guī)程 SL 1

13、01-1994水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范SL 105-2007 水閘安全鑒定規(guī)定SL 214-1998水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)報廢標(biāo)淮 SL 226-1998 水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL 252-2000水閘施工規(guī)范SL 27-1991水工混凝土試驗規(guī)程 SL 352-2006 水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范 DL 5073-2000 水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范 DL 5077-1997 水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)DL 5180-2003水工鋼閘門和啟閉機(jī)安全檢測技術(shù)規(guī)程 DL/T 835-2003水工混凝土建筑物缺陷檢測和評估技術(shù)規(guī)程DL/T 5251-2010水工混凝土施工規(guī)范DL/T 514

14、4-2001超聲回彈綜合法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程 CECS 02-2005鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程CECS 03：2007超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程CECS 21：2000混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評定標(biāo)準(zhǔn)CECS 220:2007貫入法檢測砌筑砂漿拉壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程JGJ/T 136-2001雷達(dá)法檢測建設(shè)工程質(zhì)量技術(shù)規(guī)程DGJ 32/TJ79-2009無損檢測焊縫磁粉檢測JB/T 6061-2007無損檢測焊縫滲透檢測JB/T 6062-2007（3）涵洞的受力特征作用于涵洞的主要荷載有：土壓力、水壓力、車輛荷載及洞身自重力等。土壓力包括洞頂垂直土壓力及側(cè)向水平土壓力，水壓力包括內(nèi)水壓力及外

15、水壓力，車輛荷載主要為汽車荷載。涵洞一般為規(guī)模較小的地下水工建筑物，其建筑物級別多小于3級。國內(nèi)外震災(zāi)調(diào)查資料表明，地下結(jié)構(gòu)的震害比地面結(jié)構(gòu)小得多，埋深愈大，震害愈輕，因此根據(jù)水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范SL 203-97規(guī)定，只對設(shè)計烈度為9度的地下結(jié)構(gòu)或設(shè)計烈度為8度的1級地下結(jié)構(gòu)（主要為隧洞）驗算抗震強(qiáng)度及穩(wěn)定性。按此規(guī)定，涵洞一般可不進(jìn)行抗震計算及考慮地震荷載。同樣，由于涵洞的規(guī)模及孔徑相對較小，且埋設(shè)于地下，溫度變化及混凝土收縮對結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響也較小，一般在結(jié)構(gòu)計算中也不考慮溫度應(yīng)力及混凝土收縮的作用。由于涵洞的洞頂均有一定厚度的填土，人群荷載傳至洞頂時其值已很小，因此一般也可不予考慮。1

16、）流態(tài)的影響涵洞中的水流流態(tài)受涵洞高程及上、下游水位的影響，一般分為有壓流、無壓流和半有壓流三種，其流態(tài)不僅影響涵洞的結(jié)構(gòu)受力，也嚴(yán)重影響涵洞的過流量與下游的消能防沖。 無壓流涵洞。能用閘門控制進(jìn)口流量，而水流不充滿整個涵洞的斷面，在整個涵洞中有自由水面，這種流態(tài)的涵洞為無壓流涵洞。無壓流涵洞的斷面常做成圓形，直墻拱頂形或矩形，為保持洞內(nèi)為無壓流狀態(tài)，要保持水面與洞頂有一定的凈空。一般洞內(nèi)的水深應(yīng)該不大于洞高的3/4。無壓流涵洞的洞身，只承受洞外填土壓力，不承受內(nèi)水壓力，結(jié)構(gòu)比較簡單，可以采用塊石、磚、混凝土等一般材料來砌筑，便于就地取材，施工簡便。進(jìn)洞安全檢查與加固也比較方便。 有壓流涵洞。

17、當(dāng)水流充滿整個涵洞斷面而無自由水面的情況為有壓流涵洞。當(dāng)閘門安裝設(shè)在進(jìn)口，但出口水位過高，洞內(nèi)會呈有壓流狀態(tài)。當(dāng)閘門裝在出口，涵洞承受水庫上游全水頭的壓力。另外有的涵洞由于閘門位置不同，使閘門的上游段為有壓流，下游可能是有壓流或無壓流。有壓流涵洞的洞身，除承受洞外壩身土壓力外，還要考慮涵洞的內(nèi)水壓力作用，因而結(jié)構(gòu)形式比無壓流涵洞復(fù)雜，要有足夠的抗裂性。但它有斷面小、泄流量大的優(yōu)點。 半有壓流涵洞。洞內(nèi)的進(jìn)口部分充滿水流，而出口部分卻有自由水面，這種涵洞為半有壓流涵洞。半有壓流的流態(tài)一般有一個過渡的界限，即： 時為無壓流，而大于1.15時為半有壓流（涵與矩形涵）；時為無壓流，而大于1.1時為半有

18、壓流，當(dāng)大到1.5時則為有壓流（圓涵)。半有壓流流態(tài)是一種不穩(wěn)定流態(tài)，一般應(yīng)盡量避免。因為當(dāng)有壓流與無壓流交替過渡時，容易引起震動、氣蝕等現(xiàn)象，易造成涵洞的破損。2）結(jié)構(gòu)斷面形狀的影響 箱涵箱涵為矩形斷面現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點為結(jié)構(gòu)承載能力高。流量及洞徑較大或內(nèi)水壓力較大的涵洞多采用箱涵。 蓋板涵洞蓋板涵洞的蓋板一般為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，側(cè)墻及底板根據(jù)洞徑及荷載大小，可分別采用漿砌石、素混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。蓋板涵洞的優(yōu)點是施工簡單，但因蓋板為簡支結(jié)構(gòu)，因此其承載能力相對較低，且防滲條件差，因此多用于中等規(guī)模及洞頂填土高度不大的無壓涵洞。一般從居民區(qū)附近經(jīng)過的輸水暗渠多采用蓋板涵洞

19、的結(jié)構(gòu)型式。 拱涵拱涵多為漿砌石結(jié)構(gòu)，也有采用預(yù)制素混凝土及鋼筋混凝土拱圈的。拱涵的優(yōu)點是拱圈承載能力較大，能就地取材，當(dāng)?shù)鼗^好時，拱涵頂部的填土高度可超過20m。20世紀(jì)70年代前后修建的灌區(qū)工程，其渠系上的涵洞多采用拱涵。 圓管涵圓管涵為管壁較薄的鋼筋混凝土管，主要用于小流量的排水涵洞。由于圓形模板的施工難于平面模板，因此一般很少采用現(xiàn)場澆筑混凝土施工，而是采用水泥制品廠的預(yù)制混凝土管定型產(chǎn)品，同時受預(yù)制定型管孔徑的限制，且涵洞如為無壓流時，圓形管可利用的有效過水?dāng)嗝嫦鄬^小，因此孔徑較大的涵洞，多采用其他斷面型式。預(yù)制混凝土管圓管涵的優(yōu)點是受力條件好，承載能力大，設(shè)計施工簡單，一般不需

20、要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，可直接根據(jù)涵洞的設(shè)計荷載條件，參照預(yù)制混凝土管定型產(chǎn)品的性能指標(biāo)，選用相應(yīng)規(guī)格的涵管即可。2.2涵閘的主要病害與特征（1）混凝土的施工缺陷由于所用原材料質(zhì)量的波動、計量的誤差，攪拌不充分而易使新拌混凝土出現(xiàn)離析、沁水、干澀、板結(jié)等和易性不良的特征；又由于施工過程中模板和鋼筋制作的偏差，以及澆注、振搗、成型、養(yǎng)護(hù)等施工操作不當(dāng)，都可以引起現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量缺陷。例如露筋、蜂窩、麻面、孔洞、縫隙、夾層、缺棱掉角、表面不平整、強(qiáng)度不夠、疏松、裂縫、連接部位缺陷。露筋：混凝土內(nèi)部鋼筋局部裸露在結(jié)構(gòu)表面；蜂窩：混凝土結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)酥松、砂漿少、石子多、石子之間形成空隙類似蜂窩狀的窟窿；麻面

21、：混凝土局部表面出現(xiàn)砂漿和許多小凹點、麻點；孔洞：混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部有尺寸較大的空隙，局部沒有混凝土或蜂窩特別大，鋼筋局部或者全部裸露；縫隙、夾層：混凝土內(nèi)成層存在水平或垂直的松散混凝土；缺棱掉角：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件邊角處混凝土局部掉落不規(guī)則；表面不平整：混凝土表面凹凸不平，或板厚薄不一，表面不平；強(qiáng)度不夠：混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度平均值低于設(shè)計要求強(qiáng)度等級；疏松：前述的蜂窩麻面、孔洞、夾渣等質(zhì)量缺陷都同時不同程度地存在疏松現(xiàn)象，而單獨存在的疏松現(xiàn)象，混凝土外觀顏色、光澤度、粘結(jié)性能甚至凝結(jié)時間等均與正?；炷敛町惷黠@，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部不嚴(yán)實，強(qiáng)度很低，危害性極大；連接部位缺陷：豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件的連接部位，容

22、易出現(xiàn)外觀質(zhì)量缺陷。豎向構(gòu)件主要有墻、柱，水平構(gòu)件主要有梁、板、臺等。在它們的連接部位出現(xiàn)質(zhì)量缺陷危害最大的是前述的夾渣、縫隙，除此之外，常見的還有“爛根”、“爛脖子”、“縮頸”等。（2）水流沖蝕沖蝕破壞作為大型水工建筑物的主要病害之一，逐漸引起人們的重視，作為重要水工材料的混凝土，設(shè)法保證其高的抗沖磨等耐久性能，往往比保證其強(qiáng)度具有更重要的意義?；炷潦且环N多相、多層次的復(fù)合材料體系，其宏觀行為所呈現(xiàn)的不確定性、不規(guī)則性、模糊性、非線性，是其微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的反映，其磨損特性與常規(guī)金屬材料相比具有很大的差別，表現(xiàn)為大量缺陷的存在加劇了磨損進(jìn)程，并表現(xiàn)出特有的磨損機(jī)制。通常水流中的介質(zhì)分為懸移質(zhì)

23、和推移質(zhì)，但水流中的顆粒屬于懸移質(zhì)還是推移質(zhì)取決于顆粒大小、形狀和密度，并與水流流速和紊動有關(guān)。一般情況下，粒徑較小的顆粒在水中懸浮富狀態(tài)，但在高流速、紊動大的情況下，大卵石實際上成懸浮狀態(tài)間歇地被水流攜帶運(yùn)移。相反在緩坡、流速低的渠道中，粉砂顆粒可能呈推移質(zhì)是交替而又相互促進(jìn)的，破壞作用也很大。當(dāng)水流挾帶懸移質(zhì)泥沙或推移質(zhì)泥沙運(yùn)動時，具有一定動能的硬質(zhì)沙粒對涵閘的過流壁面避免反復(fù)沖擊與切削，造成過流壁面的磨損，稱為磨蝕。泥沙運(yùn)動的速度，水流中的含沙量，泥沙與壁面的沖角以及材料的特性，是影響磨損的關(guān)鍵因素。研究成果表明，清水流過混凝土面對混凝土基本上沒有破壞作用（除消能不良和空蝕破壞外）。大粒

24、徑的推移質(zhì)砂石既有摩擦作用對表面產(chǎn)生微切削，又有沖擊作用；細(xì)粒徑的懸移質(zhì)泥沙在水流中以較小角度沖擊流道表面，造成表面的磨損?？傊?，懸移質(zhì)和推移質(zhì)的磨損都可以概括為以不同角度作用于材料表面的流體力學(xué)磨粒磨損。研究表明，沖角對不同性能材料的磨損有很大影響。懸移質(zhì)泥沙顆粒與過流面成微小角度發(fā)生沖磨作用。此時，如果過流表面以鋼板、鋁板等柔性材料襯砌，襯砌材料處于被磨損高峰，過流表面很快就會被磨損。因此，為抵抗這類硬度較大的材料，如鑄石板、環(huán)氧砂漿、特種混凝土等材料。（3）混凝土的碳化混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學(xué)腐蝕?？諝庵卸趸?xì)怏w滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混

25、凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質(zhì)對鋼筋有良好的保護(hù)作用，使鋼筋表面生成難溶的氧化物，稱為鈍化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保護(hù)層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋開始生銹?？梢?，混凝土碳化作用一般不會直接引起其性能的劣化，對于素混凝土，碳化還有提高混凝土耐久性的效果，但對于鋼筋混凝土來說，碳化會使混凝土的堿度降低，同時，增加混凝土孔溶液中氫離子數(shù)量，因而會使混凝土對鋼筋的保護(hù)作用減弱。 影響混凝土碳化速度的因素是多方面的。首先影響較大的是水泥品種

26、，因不同的水泥中所含硅酸鈣和鋁酸鈣鹽基性高低不同；其次，影響混凝土碳化主要還與周圍介質(zhì)中二氧化碳的濃度高低及濕度大小有關(guān)，在干燥和飽和水條件下，碳化反應(yīng)幾乎終止，所以這是除水泥品種影響因素以外的一個非常重要的原因；再次，在滲透水經(jīng)過的混凝土?xí)r，石灰的溶出速度還將決定于水中是否存在影響氫氧化鈣溶解度的物質(zhì)，如水中含有硫酸鈉及少量鎂離子時，石灰的溶解度就會增加，如水中含有碳酸氫鈣的碳酸氫鎂對抵抗溶出侵蝕則十分有利。因為它們在混凝土表面形成一種碳化保護(hù)層；另外，混凝土的滲透系數(shù)、透水量、混凝土的過度振搗、混凝土附近水的更新速度、水流速度、結(jié)構(gòu)尺寸、水壓力及養(yǎng)護(hù)方法與混凝土的碳化都有密切的關(guān)系。 （4

27、）鋼筋銹蝕文獻(xiàn)資料表明，鋼筋銹蝕引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的過早破壞，已成為世界各國普遍關(guān)注的一大災(zāi)害。美國標(biāo)準(zhǔn)局1975年的調(diào)查表明，混凝土中鋼筋的腐蝕占全美各種腐蝕的40%；日本新干線使用不到十年，就出現(xiàn)大面積因鋼筋腐蝕引起的混凝土開裂、剝蝕；我國北京、天津的許多鋼筋混凝土立交橋，使用時間不長，卻已廣泛顯示鋼筋腐蝕和混凝土開裂的破壞跡象；建于上世紀(jì)80年代初的北京西直門立交橋因鋼筋腐蝕、混凝土開裂和不足的交通流量而不得不拆除重建?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性失效的主要表現(xiàn)之一為鋼筋銹蝕。在多種因素作用下(如碳化、氯離子侵蝕等)，混凝土中的鋼筋因原先在堿性介質(zhì)中生成的鈍化膜被破壞而漸漸失去保護(hù)作用，導(dǎo)致鋼筋銹蝕

28、,生成的鐵銹體積比被腐蝕掉的金屬體積大34倍，使混凝土保護(hù)層沿鋼筋縱向開裂，而裂縫一旦產(chǎn)生，鋼筋銹蝕速度大大加快，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力與可靠性劣化的速度大大加快，有的甚至發(fā)展到鋼筋銹斷。（5）氯離子侵蝕大量工程實踐證明，鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素。引起鋼筋銹蝕的主要原因有混凝土的碳化、氯離子引起的鋼筋去鈍化以及酸性介質(zhì)引起的鋼筋腐蝕，而氯離子引起的鋼筋去鈍化引起的鋼筋腐蝕最為嚴(yán)重和普遍。沿海地區(qū)、海水、海風(fēng)、海霧中的氯離子以及不合理地使用海砂造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞，耐久性下降，給社會帶來巨大損失。氯離子對混凝土中鋼筋具有腐蝕作用，對混凝土本身也有一定的破壞。水泥中的鋁酸三鈣在一定

29、條件下，可與氯鹽作用生成不溶性“復(fù)鹽”，降低混凝土中游離氯離子的量，鋁酸三鈣含量高的水泥品種有利于抵御氯離子的侵害，但是“復(fù)鹽”只有在強(qiáng)堿性環(huán)境下才能生成和保持穩(wěn)定。當(dāng)混凝土的堿度降低時，“復(fù)鹽”會發(fā)生分解，重新釋放出氯離子，可見“復(fù)鹽”存在潛在危險的一面。（6）裂縫混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，正是由于這些初混凝土建筑和構(gòu)件通常都是帶縫工作的，由于裂縫的存在和發(fā)展通常會使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗?jié)B能力，影響建筑物

30、的外觀、使用壽命，嚴(yán)重者將會威脅到人混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，有變形引起的裂縫：如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫；有外載作用引起的裂縫；有養(yǎng)護(hù)環(huán)境不當(dāng)和化學(xué)作用引起的裂縫等等。在實際工程中要區(qū)別對待，根據(jù)實際情況解決問題。 塑性收縮裂縫：指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的表面收縮裂縫。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫上寬下窄，縱橫交錯，一般短而彎曲。 干縮裂縫：多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果。主要和混凝

31、土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。 溫度裂縫：大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，此時，混凝土齡期短，抗拉強(qiáng)度很低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度，則會在混凝土的表面產(chǎn)生裂縫。這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。 自收縮裂縫：水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，體積有一定量的減小，處理不好（如未留置適當(dāng)?shù)氖┕たp、后澆帶等）會產(chǎn)生如龜背樣的細(xì)小彎曲的裂縫。自身收縮中發(fā)生于混凝土拌合后的初齡期，因為在這以后，由于體內(nèi)的自干燥作用，相對濕度降低，水化就基本上終止了。 應(yīng)力裂縫：由

32、于設(shè)計上應(yīng)力過于集中或鋼筋（溫度筋、分布筋）分布不合理而使混凝土產(chǎn)生裂縫。裂縫深而寬，可出現(xiàn)貫通性。 載荷裂縫：混凝土未產(chǎn)生足夠強(qiáng)度即拆除底模，或新澆注樓面承受過大的集中載荷，如鋼管、模板、鋼筋的集中堆放，使混凝土受到?jīng)_擊、震動、擾動等破壞而產(chǎn)生的裂縫。裂縫深而寬，從受破壞部位向外延伸。 沉縮裂縫：地基（模板）下沉或垂直距離較大的部位與水平結(jié)構(gòu)之間因為混凝土沉降而產(chǎn)生的裂縫。 冷縫裂縫：大面積混凝土分區(qū)分片澆注（未設(shè)施工縫）時，接茬部位老混凝土已凝結(jié)硬化，出現(xiàn)冷縫，極易產(chǎn)生裂縫。（7）沉降與不均勻沉降涵洞出口的翼墻及洞身的沉降縫處易開裂，裂縫開展嚴(yán)重時，甚至達(dá)到通透狀態(tài)，則會導(dǎo)致涵洞涵身與進(jìn)、

33、出口節(jié)間的不均勻沉降嚴(yán)重。裂縫開展后，涵洞內(nèi)的水下滲，地基遇水變軟，地基強(qiáng)度降低，會使地基的不均勻沉降加大。（8）水平錯位閘體裂縫、基礎(chǔ)面或深層基巖滑動、地基局部破壞、都可能造成水平位移異常。因此，從水平位移的大小和變化，可以分析水閘工程是否正常。大氣溫度變化、水壓力、揚(yáng)壓力、筑閘材料和地基的力學(xué)性能等也會引起一定的水平位移。（9）滲漏涵閘滲漏大致有三種：1）閘基滲漏。由于閘基滲徑不足，而產(chǎn)生滲漏。2）涵閘與堤壩連接處滲漏。涵閘的結(jié)構(gòu)和建筑材料與堤壩不同，在結(jié)合處由于不均勻沉陷或止水設(shè)施失效等原因，易產(chǎn)生滲漏。3）涵閘(洞)身滲漏。因閘(洞)身基礎(chǔ)的不均勻沉陷，預(yù)制管段安裝時接頭處處理不當(dāng)，填

34、土質(zhì)量差等原因，致使閘底板、洞身斷裂漏水。（10）鋼結(jié)構(gòu)的施工缺陷水利工程中鋼結(jié)構(gòu)由于構(gòu)件形狀較復(fù)雜、外形尺寸較大、焊縫多、焊縫位置不對稱、焊接時順序不妥、人員布置欠佳及操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，在制作焊接中常出現(xiàn)各種焊接問題，影響鋼結(jié)構(gòu)組拼、安裝的順利進(jìn)行，因而降低結(jié)構(gòu)的承載力和使用壽命。焊接接頭缺陷的存在會直接危及整個結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，輕者不美觀、降低焊縫強(qiáng)度等力學(xué)性能；重者，將因焊縫開裂而引起平臺倒塌等重大事故。因而，掌握各類焊接缺陷的性質(zhì)、形成機(jī)理、影響因素、消除對策，尋求正確的設(shè)計、施工方案，制造更為高質(zhì)量的焊接結(jié)構(gòu)，始終是焊接界和工程界十分關(guān)心的命題。（11）鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕在海洋環(huán)境下，由于長

35、期受各種因子的侵蝕，一些鋼材結(jié)構(gòu)物體銹蝕嚴(yán)重。是大氣環(huán)境下鋼筋的碳化和海洋環(huán)境下氯離子侵入鋼結(jié)構(gòu)中，都會引起鋼材銹蝕。鋼筋銹蝕后，其銹蝕部分的體積將膨脹4.8倍。隨著銹蝕程度的不同，在鋼結(jié)構(gòu)的表面將會產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。有報道指出，銹蝕不僅導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)面積減少，而且導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，其下降程度是鋼結(jié)構(gòu)重量損失率的1.5倍左右，銹蝕后梁的承載能力下降程度是重量損失率的23.5倍。銹蝕不僅影響結(jié)構(gòu)的美觀，而且使結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性大大降低。3 涵洞病害與特征參數(shù)檢測方法3.1涵閘主體結(jié)構(gòu)材料特征參數(shù)（1）混凝土強(qiáng)度 回彈法，可直接在原狀混凝土表面上測試， 儀器操作簡便，測試結(jié)果直觀，檢測部位無破損。但

36、不適用于表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的構(gòu)件檢測。根據(jù)混凝土硬度、碳化深度，推定其抗壓強(qiáng)度。具有一定限制條件：適用溫度范圍：-440；適用齡期范圍：281000d，長齡期應(yīng)采用鉆芯法修正。 超聲回彈法，屬綜合性檢測，測試精度較高；檢測部位無破損。不適用于遭受凍害、化學(xué)侵蝕、火災(zāi)、高溫?fù)p傷或厚度小于100mm的構(gòu)件。根據(jù)混凝土硬度、密實性，推定抗壓強(qiáng)度。適用溫度范圍：-460；適用齡期范圍：28730d，否則應(yīng)采用鉆芯法修正。 鉆芯法，適用范圍廣，測試結(jié)果直觀、準(zhǔn)確；檢測部位局部破損；根據(jù)圓柱體芯樣強(qiáng)度推定抗壓強(qiáng)度。具有一定限制條件：被檢測混凝土強(qiáng)度不小于10MPa；單個構(gòu)件抽取芯樣不宜

37、超過3個，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件慎用；適用齡期范圍：不小于28d。 后裝拔出法，測試精度高，使用方便，適用范圍廣；檢測部位微破損。根據(jù)埋件的抗拔力推定抗壓強(qiáng)度。被檢測混凝土強(qiáng)度應(yīng)不小于10MPa；適用齡期范圍：不小于28d。 超聲法，屬無損檢測，使用方便，適用范圍廣；測試結(jié)果綜合反映了施工質(zhì)量；參數(shù)判讀較直觀。推定混凝土內(nèi)部空洞、不密實區(qū)、裂縫深度、損傷層厚度、新老混凝土結(jié)合面質(zhì)量及混凝土勻質(zhì)性。測試面應(yīng)修理平整，測試應(yīng)盡量避開鋼筋。（2）砂漿強(qiáng)度 軸壓法，屬原位檢測，直接在墻體上測試，測試結(jié)果綜合反應(yīng)了材料質(zhì)量和施工質(zhì)量；直觀性、可比性強(qiáng)；設(shè)備較重；檢測部位局部破損。推定普通磚砌體的抗壓強(qiáng)度。限制條件：

38、槽間砌體每側(cè)不應(yīng)小于的墻體寬度1.5m；同一墻體上的測點數(shù)量不宜多于一個；測點數(shù)量不宜太多：限用于240mm磚墻。 扁頂法，屬原位檢測，直接在墻體上測試，測試結(jié)果綜合反應(yīng)了材料質(zhì)量和施工質(zhì)量；直觀性、可比性強(qiáng)；扁頂重復(fù)使用率較低，砌體強(qiáng)度較高或軸向變形較大時難以測出抗壓強(qiáng)度；設(shè)備較輕；檢測部位局部破損。推定普通磚砌體的抗壓強(qiáng)度；推定具體工程的砌體彈性模量。槽間砌體每側(cè)的墻體寬度不應(yīng)小于1.5m；同一墻體上的測點數(shù)量不宜多于一個；測點數(shù)量不宜太多。 原位雙剪法，屬原位檢測，直接在墻體上測試，測試結(jié)果綜合反應(yīng)了砂漿質(zhì)量和施工質(zhì)量；直觀性較強(qiáng)；設(shè)備較輕便；檢測部位局部破損。推定燒結(jié)普通砌體的抗剪強(qiáng)度

39、，其它墻體應(yīng)經(jīng)試驗確定有關(guān)換算系數(shù)。當(dāng)砂漿強(qiáng)度低于5MPa時，誤差較大。 推出法，屬原位檢測，直接在墻體上測試，測試結(jié)果綜合反應(yīng)了砂漿質(zhì)量和施工質(zhì)量；設(shè)備較輕便；檢測部位局部破損。推定普通磚砌體的砂漿強(qiáng)度。當(dāng)水平灰縫的砂漿飽滿強(qiáng)度65%時，不宜選用。 筒壓法，屬取樣檢測；僅需利用一般混凝土試驗室的常用設(shè)備；取樣部位局部損傷。推定燒結(jié)普通磚墻體中的砂漿強(qiáng)度。測點數(shù)量不宜太多。 砂漿片剪切法，屬取樣檢測；專用的砂漿測強(qiáng)儀和其標(biāo)定儀，較為輕便；試驗工作較簡便；取樣部位局部損傷。推定燒結(jié)普通磚墻體中的砂漿強(qiáng)度。 回彈法，屬原位無損檢測，測區(qū)選擇不受限制；回彈儀有定型產(chǎn)品性能較穩(wěn)定操作簡便；檢測部位的裝

40、修面層僅局部損傷。推定燒結(jié)普通磚墻體中的砂漿強(qiáng)度；適宜于砂漿強(qiáng)度均質(zhì)性普查。砂漿強(qiáng)度不應(yīng)小于2MPa。 點荷法，屬取樣檢測；試驗工作較簡便；取樣部位局部損傷。推定燒結(jié)普通磚墻體中的砂漿強(qiáng)度。砂漿強(qiáng)度不應(yīng)小于2MPa。 射釘法，屬原位無損檢測，測區(qū)選擇不受限制；射釘槍、子彈射釘有配套定型產(chǎn)品，設(shè)備比較輕便；墻體裝修面層僅局部損傷。燒結(jié)普通磚和多空磚砌體中，砂漿強(qiáng)度均質(zhì)性普查。定量推定砂漿強(qiáng)度，宜與其它檢測方法配合使用；砂漿強(qiáng)度不應(yīng)小于2MPa；檢測前，需要用標(biāo)準(zhǔn)靶檢校。3.2涵閘主體主要施工缺陷（1）混凝土強(qiáng)度內(nèi)部不密實混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物在建造施工過程中，有時因漏振、漏漿或因石子架空在鋼筋

41、骨架上，易導(dǎo)致混凝土內(nèi)部形成蜂窩狀不密實區(qū)或空洞。這種缺陷的存在往往會使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體承載力嚴(yán)重下降，因此采用有效方法查明混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的性質(zhì)、范圍及尺寸，以便進(jìn)行技術(shù)處理，是工程建設(shè)中一個重要課題。雷達(dá)技術(shù)和超聲波技術(shù)已被運(yùn)用于混凝土構(gòu)件無損檢測中，雷達(dá)系統(tǒng)根據(jù)電磁脈沖傳播到目標(biāo)物反射回來的時問來確定目標(biāo)物的深度和位置，傳播速度取決于物質(zhì)的電磁特性；而超聲波成像根據(jù)低頻彈性波對空隙產(chǎn)生繞射現(xiàn)象使得首波時間變長，從而確定混凝土中的缺陷。目前，在檢測混凝土構(gòu)件的缺陷方面，超聲無損檢測的應(yīng)用比較廣泛。其主要方法是：首先測出超聲波在混凝土構(gòu)件各段的傳播速度，再比較所測速度值的差異，找出有突變的地方

42、，進(jìn)行分析，從而判斷缺陷的形態(tài)、范圍等。超聲波檢測儀器比較簡單，便攜，操作比較方便，所以被廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測。（2）漿砌石砂漿不密實現(xiàn)象：已砌筑部位有縫隙，拆開檢查可見砂漿不飽滿。 原因：砂漿填筑不飽滿；灰縫寬度不夠；沒有分層臥砌。 （3）填土壓實度低工程施工中填土的壓實方法一般有機(jī)械和人工夯實。機(jī)械一般使用壓路機(jī)碾壓、蛙式夯、振動夯、沖擊夯等，人工主要使用木夯。影響填土壓實度的因素有回填的含水量、碾壓機(jī)械的匹配，回填土的虛鋪厚度及工藝方法、機(jī)械設(shè)備數(shù)量、人員組織、壓實遍數(shù)等。造成填土壓實度低的主要原因有三類，一是土質(zhì)不符合要求，可采用換土或土質(zhì)改良措施（化學(xué)處理劑或其他）進(jìn)行處理；

43、二是一次填實厚度較大，可采用分層填實，分層厚度不超過機(jī)械的碾壓能力；三是夯實工藝不合格，應(yīng)調(diào)整合適的夯實機(jī)械及工藝進(jìn)行施工。目前，我國現(xiàn)行規(guī)范中可供選擇的測定壓實度的基本方法有：環(huán)刀法、灌水(砂)法和核子密度儀法。前2個方法需要燃燒烘干，因此檢測時間長，影響施工進(jìn)度；核子密度儀法不僅需要灌砂法的標(biāo)定，而且有輻射對人體傷害較大。環(huán)刀法適用于細(xì)粒土及無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土的密度。但對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土，其齡期不宜超過2d，且宜用于施工過程中的壓實度檢測。用酒精燃燒法測定細(xì)粒土含水量時用土量為1520g，鋁盒為小鋁盒，用烘干法測定時為環(huán)刀中全部材料。挖坑灌砂法適用于在施工現(xiàn)場測定基層（或底基層）、砂

44、石及路基土的各種材料壓實層的密度和壓實度，也適用于瀝青表面處理、瀝青貫入式路面層的密度和壓實度檢測，但不適用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的壓實度檢測（也適用于甲方或監(jiān)理要求全部使用此法檢測土方密實度）。3.3涵閘的老化病害（1）混凝土碳化深度用合適的工具在測區(qū)表面形成直徑約為15mm的孔洞，其深度約等于保護(hù)層厚度，然后除去孔洞中的粉末和碎屑，不能用液體沖洗。用濃度為1%的酚酞酒精溶液立即灑在孔洞壁的邊緣處，再用鋼尺測量自混凝土表面至深處不變色，在測區(qū)中選取n個碳化深度測點，得到相應(yīng)碳化測量值，即可進(jìn)行平均碳化深度值的計算。（2）鋼筋保護(hù)層厚度1）電磁感應(yīng)法鋼筋探測儀檢測，該檢測儀由單個或多

45、個線圈組成的探頭產(chǎn)生電磁場，當(dāng)鋼筋或其它金屬物體位于該電磁場時，磁力線會變形。金屬所產(chǎn)生的干擾導(dǎo)致電磁場強(qiáng)度的分布改變，被探頭探測到，通過儀器顯示出來。如果對所檢測的鋼筋尺寸和材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉?biāo)定，可以用于檢測鋼筋位置、直徑及混凝土保護(hù)層厚度。2）雷達(dá)儀檢測，該儀器由雷達(dá)天線發(fā)射電磁波，從與混凝土中電學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)如鋼筋等的界面反射回來，并再次由混凝土表面的天線接收，根據(jù)接收到的電磁波來檢測反射體的情況。（3）氯離子含量氯離子是誘發(fā)鋼筋銹蝕的重要因素，為了避免鋼筋過早銹蝕，混凝土原材料中氯離子含量的控制相當(dāng)嚴(yán)格。我國相關(guān)規(guī)范明確要求混凝土在選配水泥、砂、骨料、外加劑、拌和水等混凝土原材料時，必

46、須進(jìn)行氯離子含量的測試，從根本上避免將過量氯離子帶入混凝土中。結(jié)構(gòu)混凝土中氯離子含量的測試，對于結(jié)構(gòu)安全性的評估起到很大的作用，同時為舊結(jié)構(gòu)的改造和修補(bǔ)提供極具參考價值的依據(jù)。氯離子含量的測試一種是滴定法、離子色譜法和電極選擇法。滴定法又分為顯色滴定法和電位滴定法。顯色滴定法主要采用的是莫爾法，但該法隨著滴定劑加入量的增大，被測溶液中氯化銀增多，溶液變得越發(fā)渾濁，同時作為指示劑的鉻酸鉀本身顏色也較深，指示劑的用量多少也會影響終點，并且有時還會出現(xiàn)滴定終點反復(fù)等不利因素。電位滴定法是通過測量滴定過程中電池電動勢的變化來確定滴定終點的滴定方法。在滴定點前后，待測離子濃度通常連續(xù)變化n個數(shù)量級，引起

47、電位的突躍。缺點在于銀電極的本身結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，造成重復(fù)性較差，電極的維護(hù)比較麻煩，操作比較繁瑣。試驗所用甘汞電極高溫時不穩(wěn)定，一般只適用于70以下的測量，且不宜在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿介質(zhì)中使用，容易造成甘汞電極被氧化。離子色譜法，該法可同時測定水樣中的多種離子，其操作簡便、分辨率和靈敏度高、效率高，同時用氯標(biāo)準(zhǔn)系列對樣品定量準(zhǔn)確。但采用離子色譜方法時，儀器投入大，廣泛應(yīng)用還有困難。此外，離子色譜方法主要適用于水樣的測定，對于固體樣品，前期處理較為復(fù)雜。電極選擇法試驗過程中使用Cl-選擇性電極和雙鹽橋甘汞電極，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)曲線法直接測定溶液中的氯離子濃度。丹麥Germann公司開發(fā)了RCT混凝土氯含量快速測試儀

48、用于現(xiàn)場檢測混凝土中氯離子含量。Germann公司與丹麥、瑞典、芬蘭、盧森堡、加拿大和美國的14家檢測機(jī)構(gòu)對該方法與其他標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行了比較試驗。結(jié)果表明，該方法的測試結(jié)果可以滿足工程精度要求。鑒于該法操作快速、簡單，可用于現(xiàn)場混凝土質(zhì)量控制，是值得推崇的試驗方法。 氯離子含量測定儀遵循混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范GB/T 50476-2008、海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范JGJ206-2010、水運(yùn)工程混凝土試驗規(guī)程JTJ270-98等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制造，采用離子選擇電極法，通過配備的專業(yè)軟件及化學(xué)抗干擾試劑在室溫下快速測定混凝土、砂石子、水泥、拌合水等無機(jī)材料的水溶性氯離子含量，從而達(dá)到防控混凝土鋼筋發(fā)生過

49、早腐蝕的目的。儀器重量輕，機(jī)身小巧，便于用戶攜帶，適合現(xiàn)場檢測。氯離子濃度量測范圍10-510-1 mol/L或0.0001%30.00%。（4）腐蝕電位鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性退化的原因主要有混凝土材料自身的腐蝕和鋼筋腐蝕兩大類，其中鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的最重要的因素。鋼筋的銹蝕會導(dǎo)致鋼筋混凝土構(gòu)件承載力下降和延性的降低。從而影響整個結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性嚴(yán)重的銹蝕甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。處于不同電化學(xué)狀態(tài)的鋼筋，其腐蝕電位是不同的。鋼筋在鈍化時，其腐蝕電位升高。而由鈍態(tài)轉(zhuǎn)入活化態(tài)時，其腐蝕電位降低。據(jù)此，可以判斷鋼筋的腐蝕狀態(tài)。當(dāng)混凝土中的鋼筋處于不同的狀態(tài)態(tài)時，顯示出不同

50、的腐蝕電位，其活化區(qū)和鈍化區(qū)的最大電位差達(dá)500mV，因此在兩個區(qū)之間可形成“電偶”電流和電場?？梢允褂煤线m的參比電極在混凝土表面測量電場內(nèi)各點的電位，測量結(jié)果以等電位線的形式給出，從等電位線上可以大致判定鋼筋遭受腐蝕的可能性。在進(jìn)行等電位線測量時，大多采用滾輪式或集束式參比電極，以提高測量效率和測量準(zhǔn)確性。由于混凝土的IR降，在混凝土表面上測到的腐蝕電位是不準(zhǔn)確的，這種情況下可以采用鑲?cè)胧絽⒈入姌O。測定鋼筋混凝土的腐蝕主要可分為二類方法，即電化學(xué)方法和物理方法：電化學(xué)方法一般包括：半電池電位測量：手持便攜式和鑲?cè)耸絽⒈入姌O；極化測量：線性極化電阻，包括便攜式測量和鑲?cè)耸骄€性極化傳感器；電化學(xué)

51、噪音；電化學(xué)阻抗譜：局部電化學(xué)阻抗譜；恒電流脈沖；掃描參比電極。物理方法一般包括：目視觀察；振動法；紅外熱譜法；聲發(fā)射法；x光照相法；雷達(dá)波反射法；電阻率測量；電阻探針法；嵌入式光纖傳導(dǎo)法；基于微波的方法；熱反射法。（5）塊石的風(fēng)化由于氣溫的迅速變化、氣體和水的作用巖石的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造在不同程度上受到改造，這一作用就是巖石的風(fēng)化。巖石風(fēng)化的主要外因是溫度變化、大氣和水的作用。而巖石風(fēng)化的內(nèi)因是與巖石的構(gòu)造，膠結(jié)物的種類，膠結(jié)形式有關(guān)。巖石風(fēng)化可分為三種類型：物理風(fēng)化，化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化。物理風(fēng)化主要包括主要包括溫度、濕度變化引起的巖石脹縮、巖石裂隙中水的凍結(jié)和鹽類結(jié)晶引起的撐脹、巖石因荷載解

52、除引起的膨脹等。 溫度變化。溫度變化可使巖石膨脹和收縮。巖石是傳熱不良導(dǎo)體，白天受陽光暴曬，溫度增高，表面體積膨脹。但內(nèi)部很少受到熱力影響；夜間，當(dāng)巖石表面逐漸冷縮，內(nèi)部卻因受到傳導(dǎo)進(jìn)來的熱力影響而膨脹。如此經(jīng)常不斷地表里不均地膨脹與收縮，自然產(chǎn)生巖石表面的裂隙，彼此脫離，層層剝落，巖石就破碎了。 濕度變化。濕脹干縮是非金屬物體之特 性含有粘土成分的沉積巖石比其他巖石更甚。當(dāng)巖石吸水時表面先吸水，體積先膨脹，失去水分時與之相反，這樣內(nèi)外體積變化不一致，形成巖石裂隙。造成巖石崩解破壞。 冰凍影響。巖石中有很多裂縫（這些裂縫甚至是人眼難以看到的），雨水或水蒸氣侵入裂縫中。當(dāng)水結(jié)冰時，其體積將增加1

53、/11，巖石的裂縫中的水結(jié)成冰時，將給巖石約150-960kg/cm2的壓力。這種壓力足以使巖石裂縫擴(kuò)大；當(dāng)氣溫上升，冰融成水，水向裂隙深處滲透。這樣反復(fù)進(jìn)行使巖石逐漸破裂。就像冰楔一樣直到把巖石劈開崩碎，因此也被稱作冰劈作用。 巖石裂隙的產(chǎn)生與擴(kuò)大。經(jīng)過開采運(yùn)輸以至于用于建筑物的塊石，往往有一些閉合裂隙或穩(wěn)裂隙存在，這些裂隙是屬于非構(gòu)造裂隙，包括：原生裂隙、風(fēng)化裂隙和失去負(fù)荷時的膨脹裂隙?；瘜W(xué)風(fēng)化是指在水和溶液的作用下使巖石發(fā)生化學(xué)變化而破壞的現(xiàn)象。包括：水對巖石的溶解作用：礦物吸收水形成含水礦物引起巖石膨脹崩解的水化作用：礦物與水反應(yīng)分解為新礦物的水解作用；巖石受空氣或水中游離氧作用而致破

54、壞的氧化作用。 溶解作用。巖石長期與水接觸，就慢慢的被水把其中容易溶解的礦物溶解了，巖石即被破壞。易溶解的礦物是石膏鹽巖式等。 水化作用。是指水與某礦物接觸時變成礦物的一部分，變成另一種含水化合物，使巖石和礦物發(fā)生破壞作用。當(dāng)生成新的礦物時，往往體積膨脹，如硬石膏變成石膏，體積增大30%，對巖石產(chǎn)生很大壓力；有些巖石上還可發(fā)現(xiàn)鐵銹現(xiàn)象，就是赤鐵礦，變成褐鐵礦，即水化作用。 水解作用：是指水和巖石中的礦物接觸時，擠走原礦物中的一部分，水本身參加到礦物中去，形成新礦物，使巖石發(fā)生破壞。如正長石遇水產(chǎn)生高嶺土。水解作用對巖石的破壞，速度很緩慢。對新開挖出的塊石的影響很小。 氧化作用。在空氣、水或地下

55、一定深度內(nèi)含有大量的游離氧，氧在水氣的幫助下，對巖石中的一些礦物起強(qiáng)烈的氧化作用。最易氧化的是含有低價鐵的硅酸鹽類礦物，如橄欖石、輝石、角閃石、黑云母等，其低價鐵變?yōu)楦邇r鐵，顏色由黑變?yōu)榧t褐，礦物也就逐漸分解破壞了。巖石本身具有不同的抵抗化學(xué)風(fēng)化的性質(zhì)，不管什么巖石必須在一定條件下才能分解。水和溫度是最重要的條件。溫度影響化學(xué)反應(yīng)的活動性，溫度升高10，化學(xué)反應(yīng)速度會增加23倍。因此，化學(xué)風(fēng)化在炎熱而潮濕的氣候下最為活躍。巖石風(fēng)化的速度取決于巖石的性質(zhì)和外界條件。巖石的性質(zhì)是風(fēng)化的內(nèi)因但同一巖石在不同條件下風(fēng)化結(jié)果不同。（6）鋼筋銹蝕率鋼筋發(fā)生銹蝕，就會在鋼筋上形成陽極和陰極，陽極區(qū)域出現(xiàn)銹蝕

56、現(xiàn)象，導(dǎo)致各種混凝土結(jié)構(gòu)病害。而銹蝕率的高低，與陰陽極間電流密度有關(guān)。只有測出電流強(qiáng)度，才能估計鋼筋的腐蝕程度。因此陰陽極間電位差越大，混凝土的電阻率越低，就可以認(rèn)定鋼筋的銹蝕率越高。GP5000鋼筋銹蝕率檢測儀是丹麥Germann公司的產(chǎn)品，它有兩種測試模式，一種是傳統(tǒng)的半電池檢測模式（HCP），它用來快速檢測混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋是否存在銹蝕，另一種模式是電子脈沖模式（GP），用來測試混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋的銹蝕速度，從而推算鋼筋的銹蝕程度。目前混凝土中鋼筋銹蝕狀況的檢測主要應(yīng)用半電池電位法。半電池電位法是利用混凝土中鋼筋的電化學(xué)反應(yīng)引起的電位變化來測定鋼筋銹蝕狀態(tài)的一種方法。通過測定鋼筋銹蝕混凝土

57、作為一個電極與在混凝土表面的硫酸銅參考電極的電位差，評定鋼筋的銹蝕狀態(tài)。（7）鋼閘門的銹蝕鋼閘門是涵閘中控制水位的重要構(gòu)件，由于它們長期在水中工作或是在干濕交替的環(huán)境中運(yùn)行，受到各種水質(zhì)、氣體、日光和水生物的侵蝕，以及水流、泥沙、漂浮物的沖擊摩擦，加上結(jié)構(gòu)材質(zhì)本身具有電化學(xué)性能的不均勻性，鋼材普遍會發(fā)生不同程度的腐蝕。材料的腐蝕降低了結(jié)構(gòu)的承載能力，嚴(yán)重時將威脅到安全運(yùn)行。 鋼閘門腐蝕不僅僅是腐蝕，還有多種形態(tài)的局部腐蝕，如坑蝕、縫隙腐蝕、水線腐蝕、沖（磨）蝕、氣蝕、生物腐蝕及應(yīng)力腐蝕等。腐蝕發(fā)生的初始階段不容易引起人們的注意，加上有銹層的掩蓋，但隨著運(yùn)行年限的增長，局部腐蝕容易誘發(fā)突發(fā)性事故，危害性很大，應(yīng)引起我們運(yùn)行管理部門及檢測部門的注意，作好日常維護(hù)及安全檢測工作。腐蝕檢測主要是測量金屬結(jié)構(gòu)的蝕余厚度，并以其為依據(jù)進(jìn)行閘門的強(qiáng)度、鋼度復(fù)核計算。1）超聲波測厚法。利用超聲波測厚儀測