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(cè)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(cè)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(cè)技術(shù)方法,選擇合適的修補(bǔ)材料,對(duì)存在潛在危險(xiǎn)的 混凝土表面進(jìn)行有效保護(hù)以及對(duì)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(cè)方法混凝土抗壓強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度檢測(cè)是混凝土老化病害檢測(cè)的主要指標(biāo),強(qiáng)度的檢測(cè)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(cè)和間接分析的拉撥、貫入阻力、回彈、超聲回彈及核子等無(wú)損檢測(cè)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(cè)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(cè)手段。由于取芯檢測(cè)對(duì)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(cè)的基本方法之一。其優(yōu)點(diǎn)為：儀器 構(gòu)造簡(jiǎn)單、易保養(yǎng)維修;方法簡(jiǎn)便，易于掌握;影響檢測(cè)精度因素較少， 易于建立應(yīng)用范圍較廣的測(cè)強(qiáng)曲線;不受構(gòu)件形狀、尺寸的限制，檢測(cè) 靈活、快速;檢測(cè)不對(duì)構(gòu)件造成破損,檢測(cè)費(fèi)用低?；貜椃ㄔu(píng)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(cè)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(cè)精度有所提高。該方法測(cè)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(cè)試面等，粗骨料對(duì)綜合法測(cè)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(duì)測(cè)面的測(cè)試要求，對(duì)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(jiǎn)單、操作方便、能反映混凝土一定深 度范圍的強(qiáng)度和檢測(cè)費(fèi)用低，在美國(guó)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(chǎng)

5、取芯試驗(yàn)相同對(duì)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(cè)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(duì)射釘?shù)呢炄胱枇硗魄蠡炷?土強(qiáng)度。由于被測(cè)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(zhǎng)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(duì)混凝土的作用。用化學(xué)方程式可 寫成:Ca(OH)2+CO2H2O- CaCO2+H2O檢測(cè)混

6、凝土碳化濃度，即在選定的檢測(cè)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(rùn)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(cè)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?；炷恋臎_磨破壞我國(guó)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?；潞捅浪?暴雨推動(dòng)下大量?jī)A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(cè)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(cè)。混凝土的凍融破壞混凝土的凍融破壞是指：在水飽和或潮濕狀態(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(duì)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(cè)孔儀完成，該測(cè)孔儀最大壓力可達(dá)400Mpa?；炷羶鋈谄茐倪^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(cè)，放大倍數(shù)一般為10003000,也可達(dá)5000,混凝土凍融 過程中對(duì)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(duì)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(duì)比較水泥混凝土中水化產(chǎn)物的相對(duì)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(cāng)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(cè)量。裂縫的長(zhǎng)度一般用卡尺跟蹤測(cè)量，對(duì)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(zhǎng)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(cè)難以判斷其深度，必須借助 其它手段來測(cè)

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(cè)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?qǐng)?zhí)行。通常采用 的有以下幾種方法：5.2.1平測(cè)法使用非金屬超聲波探測(cè)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(cè)量無(wú)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(duì)測(cè)法在有條件鉆孔時(shí)，可采用此法測(cè)量無(wú)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(cè)得其濃度。5.2.3單頻脈沖面波散射法檢測(cè)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(wú)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(duì)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(cè)材料的裂縫濃度或缺陷。鋼筋的銹蝕目前國(guó)內(nèi)外采用較多的電化學(xué)檢測(cè)手段為混凝土表面的等電位 勢(shì)的測(cè)試，測(cè)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(cè)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(cè)手段，不能僅憑此值判斷鋼筋是否銹蝕鑒別和評(píng)定鋼筋銹蝕的方法可以分為兩類：判別法和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè) 法。判別法是以已有的研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)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(cè)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(wú)侵蝕性。7.4觀察上游水庫(kù)沖淤情況。7.5對(duì)建筑物汁水結(jié)構(gòu)或其它破壞造成的滲漏量，要定期測(cè)量滲 漏