水利工程建设中混凝土试验检测及其质量控制

闫瑞

（中国水利水电第八工程局有限公司，长沙 410000）

1 引言

水利工程是为控制、 调节、 利用各种水资源而建设的工程，以水泥混凝土结构居多，特殊的建设条件很容易对混凝土结构产生破坏，引发一系列工程病害，所以，必须加强混凝土质量试验检测，控制建设过程中的不利因素，充分发挥各种材料的优越性能，提高水利工程的运行质量和使用寿命。

2 水利工程建设中混凝土试验检测要点

2.1 原材料质量检测

进行水泥试验检测时，应先严格审核生产厂家、水泥型号等相关信息资料，保证产品手续齐全，再针对水泥的细度、凝结时间、体积安定性、强度、碱含量、水化热等主要技术指标开展试验工作，选择适用于水利工程特点的产品。砂是水泥混凝土的细集料，在开展检测试验前，要充分掌握产品相关数据信息，针对砂的细度模数、有害杂质、粗细程度、颗粒级配、坚固性等方面进行检测。可以通过筛分法确定砂的粗细程度和颗粒级配，使用硫酸钠溶液检验砂的坚固性。石子是水泥混凝土中的主要粗集料，应对有害杂质含量、最大粒径、颗粒级配、强度、坚固性等方面进行试验检测，有害杂质含量不能超过规定标准。混凝土用水能够影响混凝土的和易性、耐久性、凝结硬化、强度发展，未经处理的海水严禁用于预应力混凝土和钢筋混凝土。要对水泥胶结时间、水泥胶砂强度进行对比试验，检测水样对水泥胶结效果产生的影响。

2.2 成品性能试验检测

2.2.1 混凝土强度

强度是表征混凝土性能的主要技术指标，在混凝土成品质量试验检测中，强度检测是必不可少的工作环节。在相同的原材料配合比、养护条件情况下，通过测定混凝土试件的强度指标，能大概判断混凝土工程的实际质量。

抗压强度测试需要先制备混凝土立方体试件，在标准养护条件下养护一定时间，一般按照数理统计的方法确定试件的抗压强度标准值。作为混凝土强度等级测定的主要依据，混凝土试件抗拉强度主要采用劈裂抗拉试验的方法获得[1]。

常见的混凝土强度无损检测技术类型有非破损检测法、半破损检测法和综合法。

非破损检测法是在不影响混凝土任何性能的前提下，测试与混凝土强度相关的某些物理量，推算混凝土强度值，测试结果的可靠性主要取决于混凝土强度与被测物理量之间的相关性。在正式试验检测前，需要建立严格的、符合实际条件的计算公式，保证测算结果的可靠性。非破损检测法包括回弹法、超声波法等，一般会将二者结合使用，采用超声回弹综合法测定混凝土强度。

半破损法是在不影响混凝土承载力的基础上进行的，通过在混凝土结构上进行局部破坏性试验获得试验值，根据相关关系推算混凝土强度。这类方法更加直观可靠，但是容易造成结构局部损坏，需要进行修补，在应用时受到一定的局限。常见的半破损检测法有钻芯法、后装拔出法等。其中，后装拔出法测得的混凝土强度与实际值比较接近，具有较好的适用性和精确度，在混凝土强度检测中应用相对广泛。

综合法即采用非破损检测法和半破损检测法相结合的方式进行混凝土强度试验，建立强度与多项物理参数的相互关系，从不同角度综合评价混凝土强度，具有更高的可靠性和准确性。

2.2.2 混凝土缺陷检测

混凝土缺陷主要指的是空洞、裂缝、不密实区、夹杂泥砂等破坏混凝土完整性和连续性的现象，其从一定程度上降低了混凝土的强度和耐久性。采用超声法测量混凝土声学参数，依据相关技术规程，针对这些缺陷进行判断分析，可以全面掌握不同缺陷的分布范围、具体位置、损伤程度等方面情况。在进行空洞和不密实区试验检测时，被检测部位应该具有一对相互平行的测试面，测试范围除了应超过一定区域外，还要与相同条件的正常混凝土进行比对。严格控制测点数量，如果测距较大，可以采用预埋管或钻孔检测，通过预埋声测管或钻出竖向检测孔，将两个径向振动式换能器分别置于测孔中，对每一测点的测距、主频、波幅、声时进行测量，然后计算分析所得数据。当某个测点的声学参数被判断为异常时，需要结合异常测点分布、波形状况确定空洞和不密实区的具体范围和位置。进行裂缝深度检测时，被测裂缝中不得存在泥浆、 积水等情况。单面评测法适用于结构裂缝部位只有1 个可测平面而且裂缝深度不超过50 cm 的情况； 当结构裂缝部位有2 个相互平行的测试表面时，可以采用双面穿透斜测法进行检测。进行混凝土结合面质量检测时，可以采用对测法和斜测法，保证测试范围能够覆盖全面。测点间距应根据结合面外观质量、结构尺寸确定。混凝土表面损伤层检测主要针对化学腐蚀、高温、冻害等原因引起的混凝土表面损伤厚度检测，应选择具有代表性的检测部位，被测表面应平整、干燥，没有饰面层和接缝，测得的结果还应该做局部破损验证。

3 水利工程建设中混凝土质量控制的主要措施

3.1 严格控制原材料质量

1）随着水泥产业的不断发展壮大，水泥的种类越来越多，选择时，应明确各种水泥的适用情况，掌握水泥强度等级与混凝土强度等级之间的关系，根据工程特点选择合适的水泥品种。比如，泵送混凝土不宜使用火山灰质硅酸盐水泥，可以使用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等；在大体积混凝土以及与碱溶液接触的混凝土工程中，不宜采用铝酸盐水泥；在高温施工以及处于高温环境的混凝土工程，不宜采用硫铝酸盐水泥。在此基础上，结合混凝土强度、 耐久性等工程力学性能要求，确定水泥标号，尽可能减少水泥用量。同时，还要加强水泥的运输与存储管理，做好防水、防潮措施，对于受潮结块的水泥，要严格进行试验检测。

2）加强砂的质量控制，保证质地坚硬、级配良好、含水率稳定。石子中的有害杂质含量不能超过规定标准。

3）严格控制最大粒径和颗粒级配，保证混凝土的凝聚性和流动性良好，石子的抗压强度应比配置的混凝土强度至少高20%。

4）充分重视水的影响，可以通过加入一定量的外加剂，改善混凝土的流变性能、硬化性能、耐久性能、凝结时间，降低水灰比，提高耐久性。

5）做好混凝土配合比设计，满足强度等级、施工和易性、使用耐久性、降低成本等诸多方面的要求，着重控制水灰比、单位用水量、砂率等参数指标。

6）对于特殊工程建设，可以采用高性能混凝土、高强混凝土、轻骨料混凝土、防水混凝土、碾压混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土等特种混凝土，以更好地应对不同外界条件和建设需求[2]。

3.2 加强生产运输管理

1）加强混凝土生产过程质量管理，在混凝土搅拌时，为了提高工作效率，应尽可能采用机械搅拌的方式。自落式搅拌机械适用于搅拌塑性混凝土，强制式搅拌机械适用于搅拌干硬性混凝土和轻骨料混凝土。

2）严格控制进料容量、投料顺序、搅拌时间，进料容量一般为出料容量的1.5 倍。投料顺序又可以分为一次投料法和二次投料法两种情况，相对而言，二次投料法生产的混凝土强度更好，在相同强度要求下，可以有效节约水泥用量。

3）拌制混凝土时，应严格按照配合比设计进行配料，严格控制水和水泥的计量值，尽可能减小误差。搅拌时间的控制关系到混凝土拌和的均匀度和生产效率，搅拌时间过长，可能会出现离析现象；搅拌时间过短，可能达不到均质性要求，应根据搅拌机类型、骨料品种、坍落度要求等综合因素确定搅拌时间。一般情况下，相对于强制式搅拌机，采用自落式搅拌机应该适当延长搅拌时间。当有矿物掺合料和外加剂时也要延长搅拌时间。

4）在拌和过程中，还应定时检测骨料含水量，如果出现配合比错误、原材料计量失控、拌和不均匀、坍落度超标等情况，应将混凝土按不合格处理。

5）选择合适的运输设备，做好运输方案管理，尽可能控制不利因素产生的影响，避免因设备故障导致的混凝土施工停顿。当混凝土需求量较大、运距较远时，应采用混凝土搅拌运输车和自卸汽车，以防止出现分层离析问题。在低温天气要做好保温、遮盖措施，降低低温因素的影响。

3.3 混凝土现场施工控制

1）在自由倾落高度较大的情况下，混凝土容易产生离析现象，需要使用串筒、溜管、溜槽等装置控制混凝土下落速度，保证混凝土的均匀性。

2）同一施工段的混凝土应连续浇筑，分层浇筑时，需要在底层混凝土初凝之前完成上一层混凝土浇筑，否则会降低混凝土的抗渗、抗剪性能。在浇筑竖向结构混凝土时，应在底部填充一定厚度，且与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆。

3）对于大体积混凝土结构浇筑，要严格控制温度，一般情况下，混凝土入模温度不能超过30 ℃，混凝土浇筑体最大温升值不能超过50 ℃，混凝土的降温速率不能超过2 ℃/d。

4）施工缝的留置至关重要，作为新旧混凝土的结合面，也是混凝土结构的薄弱环节，由于施工组织上与施工技术的原因，需要在合适位置设置施工缝，一般留在结构受剪力较小且便于施工的部位。在施工缝处继续浇筑混凝土时，已浇筑的混凝土抗压强度要满足要求，在施工缝处涂刷水泥浆，使新旧混凝土能够充分紧密结合。

5）根据混凝土结构类型、浇筑厚度等因素，选择合适的振捣设备，保证混凝土密实成型效果，对于深度和厚度较大的结构构件，一般采用插入式振动器，控制插入深度、插拔速度；对于钢筋密集、断面较小的结构构件，一般采用外部振动器，在薄壁结构构件中可以采用表面振动器进行处理。

6）加强混凝土养护管理，根据实际情况，灵活采用标准养护、加热养护、自然养护等方式。在混凝土强度达到一定数值前，不得堆放荷载、随意踩踏，达到养护时间和强度标准后，才能拆模进行下一步施工[3]。

4 结语

综上所述，水利工程建设对混凝土施工质量要求较高，必须加强原材料质量检测和成品性能试验检测，根据各项参数指标，科学准确地评价混凝土强度、耐久性以及缺陷程度，在混凝土质量控制上，要从原材料控制、生产运输控制、施工过程控制等方面着手，尽可能降低不利因素产生的影响，保证水利工程混凝土施工效果能够达到规范要求。