公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)研究

張 敏

(山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心(有限公司),山西 太原 030006)

1 公路混凝土結(jié)構(gòu)的檢測要求

從工程質(zhì)量控制的角度來說,混凝土結(jié)構(gòu)檢測要達(dá)到以下要求:(1)保障檢測的安全性。混凝土結(jié)構(gòu)施工會受到材料與環(huán)境等的影響,使得結(jié)構(gòu)質(zhì)量無法達(dá)到要求,影響到公路運行的安全。因此,要做好結(jié)構(gòu)的檢測。在進(jìn)行質(zhì)量檢測時,需保障混凝土結(jié)構(gòu)的安全,避免檢測時產(chǎn)生問題。(2)保障檢測的準(zhǔn)確性。采用現(xiàn)場檢測技術(shù),及時發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)性能,進(jìn)行針對性的處理,保障檢測結(jié)果的精確性,對后續(xù)工作的開展可起到重要作用,需做好嚴(yán)格控制。

2 公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測常用的技術(shù)

2.1 回彈法

混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測中,回彈法的應(yīng)用比較廣泛,為常用的現(xiàn)場檢測技術(shù)。在檢測時使用回彈儀,按照檢測操作的標(biāo)準(zhǔn)和流程,進(jìn)行相應(yīng)的檢測工作。根據(jù)獲得的重錘回彈的能量變化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,評估混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,為結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制提供支持。從技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢分析,不僅經(jīng)濟(jì)實用,而且操作簡單,具有一定的應(yīng)用價值,不過也會受到很多因素的影響,比如混凝土材料等,使得結(jié)果的準(zhǔn)確性難以保障。

2.2 無損檢測技術(shù)

(1)超聲波檢測方法。在結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測中運用平面檢測法,對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷進(jìn)行分析,比如脫空和孔洞等。使用非金屬超聲檢測儀器和平面換能器等,輔助檢測工作的開展。除了平面檢測法,還可以選擇預(yù)埋聲測管檢測法。對于混凝土孔洞缺陷,可采用預(yù)埋聲測管檢測法,比如預(yù)埋管中對測法和預(yù)埋管中斜測法。使用非金屬超聲檢測儀器和徑向換能器,輔助檢測工作的開展。其中,預(yù)埋管中對測法進(jìn)行檢測,主要是將收發(fā)換能器預(yù)先埋入到聲測管內(nèi),同時保持在鋼管的同一截面高度位置,開展檢測工作。在進(jìn)行檢測時,將一對收發(fā)換能器設(shè)置在聲測管上,并且以水耦合,啟動設(shè)備后調(diào)整初始參數(shù),保證檢測儀器設(shè)備不存在擾動。對收發(fā)換能器進(jìn)行調(diào)整,使其保持同一高度,采集聲速和頻率以及波幅等各類數(shù)據(jù),實現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)的評估。采用預(yù)埋管中斜測法,主要是提前將收發(fā)換能器設(shè)置在鋼管中的聲測管上,保證換能器處在不同的高度位置,形成一定的高差,開展混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測。

(2)探地雷達(dá)檢測技術(shù)。公路混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量無損檢測中,探地雷達(dá)檢測技術(shù)的應(yīng)用,需設(shè)置專門的傳感器,按照平均速度形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢測。從檢測技術(shù)原理來說,主要是通過寬頻帶短脈沖的波形,向公路混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)射電磁波,反射系數(shù)受到介質(zhì)介電常數(shù)的影響,發(fā)射部門被主機(jī)接收,根據(jù)發(fā)射信號與接收信號對比分析,可完成混凝土結(jié)構(gòu)損傷的評估。圖1為雷達(dá)檢測技術(shù)的原理圖。

圖1 雷達(dá)檢測技術(shù)的原理圖

3 公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)的應(yīng)用實例

3.1 案例概述

以某公路工程為例,橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計為8孔35 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,橋梁的長度為287 m。根據(jù)設(shè)計的方案得知,上部結(jié)構(gòu)預(yù)制梁使用的是C50混凝土,基本要求整理如表1所示。為保證建設(shè)的質(zhì)量,在進(jìn)行澆筑時按照隨機(jī)取樣的原則制作標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、實體檢測、施工用混凝土強(qiáng)度、彈性模量試件,從要求的部位取樣,制作成為試件進(jìn)行質(zhì)量檢測。

表1 混凝土的要求

3.2 混凝土現(xiàn)場檢測技術(shù)方案及結(jié)果

(1)試驗技術(shù)條件

在試件的制作和養(yǎng)護(hù)方面,要求在拌合站取樣,每片梁制作規(guī)格為150×150×150立方體試件3組,經(jīng)過脫模后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)生,養(yǎng)生時間為28 d,進(jìn)行混凝土質(zhì)量的檢測。執(zhí)行相同條件的試件在預(yù)制場梁板施工時根據(jù)隨機(jī)選擇的原則制作規(guī)格為150×150×150立方體試件2～3組。其中,一組進(jìn)行同條件等效齡期試驗。另外一組用作混凝土預(yù)應(yīng)力張拉條件控制。為保證試驗檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性,現(xiàn)場養(yǎng)生放置于箱梁側(cè)面,隨梁板進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)梁板調(diào)運之后,等效齡期試件移到附近試驗架自然養(yǎng)生,實施集中化管理,做好試件的保護(hù)。

在日平均溫度的確定方面,需考慮天氣變化不確定的特點,方便和歷史查詢統(tǒng)一,對于同條件養(yǎng)護(hù)試件的日平均溫度,在選擇時選擇當(dāng)?shù)貧庀笈_站發(fā)布的日最高溫度和最低溫度,計算平均值來確定。如果平均溫度為0 ℃或者以下,那么就不計入。

在質(zhì)量控制方面,每片梁出場吊裝之前,采用回彈法進(jìn)行實體強(qiáng)度的檢查。如果檢查結(jié)果達(dá)到了設(shè)計強(qiáng)度90%后則可以放行,本次檢測項目回彈檢測齡期為7～10 d。

(2)試驗結(jié)果與分析

從獲得的數(shù)據(jù)顯示,箱梁混凝土試件分標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)與同條件養(yǎng)護(hù)兩種。其中,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)每片梁制作試件3組,養(yǎng)護(hù)齡期控制為28 d。同條件試件每片梁制作試件1組,養(yǎng)護(hù)齡期選擇的是混凝土成熟度為600 ℃·d所對應(yīng)的齡期,獲得檢測結(jié)果。試件的檢測結(jié)果如下。

標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。構(gòu)件數(shù)為80、試驗組數(shù)為270、平均強(qiáng)度為64.2 MPa、標(biāo)準(zhǔn)差為1.53 MPa、代表值為61.7 MPa、達(dá)設(shè)計C50百分比為123.4%、達(dá)到設(shè)計C55百分比為112.2%。(2)同條件養(yǎng)護(hù)。構(gòu)件數(shù)為80、試驗組數(shù)為80、平均強(qiáng)度為63.9 MPa、標(biāo)準(zhǔn)差為2.57 MPa、代表值為59.7 MPa、達(dá)設(shè)計C50百分比為119.4%、達(dá)到設(shè)計C55百分比為108.5%。

在箱梁吊裝上橋前,進(jìn)行實體強(qiáng)度的檢測,運用回彈法。按照試驗強(qiáng)度和工序安排,箱梁成品一般5 d張拉,7 d出場。根據(jù)實際回彈值數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,基本都>48。按照混凝土回彈檢測規(guī)程JGJ/T23-2011,>48都記作強(qiáng)度60 MPa,說明回彈法對此強(qiáng)度等級混凝土檢測無價值。

根據(jù)上述的分析得出:(1)此工程的混凝土配合比,如果按照咋當(dāng)前的施工條件進(jìn)行,用作C50混凝土強(qiáng)度冗余很大,按照當(dāng)前的規(guī)范可以滿足公路C55設(shè)計技術(shù)要求。(2)對于同條件等效養(yǎng)護(hù)齡期的混凝土強(qiáng)度,其與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)混凝土強(qiáng)度相比低,大約低3.2%,為相同強(qiáng)度水平,證明用標(biāo)準(zhǔn)試件強(qiáng)度來評估公路混凝土結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)度具有可行性。(3)同條件等效齡期混凝土強(qiáng)度,在實際應(yīng)用中可作為混凝土結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)度檢測,對得到的強(qiáng)度值除0.88后,根據(jù)評測標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定展開質(zhì)量評估,獲得的結(jié)構(gòu)性能評估結(jié)果相對保守。(4)對公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的C50/C55混凝土結(jié)構(gòu),采用回彈法進(jìn)行質(zhì)量的檢測分析,推定強(qiáng)度常超出檢驗規(guī)程條件范圍,而且高強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)所處的位置特殊,比如深溝高墩,使得回彈法的應(yīng)用效果受到很大的影響。

3.3 混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)的應(yīng)用建議

(1)選擇適宜的檢測技術(shù)

從公路混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測開展分析,為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性,需選擇適宜的檢測技術(shù),為工程質(zhì)量控制提供支持。目前,現(xiàn)場檢測中可選擇的技術(shù)很多,包括回彈法和無損檢測技術(shù)等。不同的檢測技術(shù)應(yīng)用范圍不同,且技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢與缺點不同。為更好地選擇現(xiàn)場檢測技術(shù),需對公路工程的設(shè)計方案和建設(shè)要求,進(jìn)行全面的調(diào)查,掌握完整的資料信息,同時要對現(xiàn)場檢測技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行對比,圍繞技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性以及準(zhǔn)確性等方面,展開全面的分析,保證混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測工作規(guī)范化開展, 獲得準(zhǔn)確的檢測結(jié)果, 強(qiáng)化工程質(zhì)量的控制。

(2)編制完善的現(xiàn)場檢測技術(shù)方案

不同的現(xiàn)場檢測技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不同,確定了現(xiàn)場檢測技術(shù)類型后,需加強(qiáng)對檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的研究,編制完善的檢測技術(shù)方案,指導(dǎo)混凝土結(jié)構(gòu)檢測工作的開展,高質(zhì)量推進(jìn)各項工作。在編制現(xiàn)場檢測方案時,需明確檢測項目、檢測方法、檢測流程和檢測要點,高質(zhì)量推進(jìn)各項檢測工作,保障公路工程混凝土結(jié)構(gòu)的檢測有效開展。對設(shè)計的現(xiàn)場檢測技術(shù)方案進(jìn)行分析,梳理檢測技術(shù)方案的重難點,交代給檢測人員,使其可以有效掌握技術(shù)的應(yīng)用要點和方法,做好嚴(yán)格的控制,實現(xiàn)檢測技術(shù)的應(yīng)用價值。

(3)做好檢測技術(shù)人員的培訓(xùn)

隨著檢測技術(shù)水平的不斷提高,公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測工作中可選擇的技術(shù)和檢測儀器設(shè)備很多,為保證檢測技術(shù)的合理運用,加強(qiáng)檢測技術(shù)人員的培訓(xùn),做到規(guī)范化操作。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)的應(yīng)用方案,圍繞理論知識與技能等內(nèi)容,對檢測技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)。根據(jù)現(xiàn)場檢測需求,配置充足的人力資源,組建高素質(zhì)的現(xiàn)場檢測隊伍,負(fù)責(zé)公路工程施工現(xiàn)場的質(zhì)量檢驗檢測。加強(qiáng)對檢測人員的管理,督促其嚴(yán)格按照現(xiàn)場檢測技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范操作,避免出現(xiàn)檢測操作失誤或者其他問題,保證檢測結(jié)果準(zhǔn)確[1]。

(4)推廣無損檢測技術(shù)

隨著公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測要求的不斷提高,為實現(xiàn)安全檢測和準(zhǔn)確檢測,需積極推廣高效檢測技術(shù),助力各項工作的高效化開展。在質(zhì)量檢測方面,積極推廣無損檢測技術(shù),結(jié)合結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測的需求以及工程特點,選擇適合的檢測方法,進(jìn)而滿足檢測工作的需求。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測的特點和需求,配套各類資源,比如智能化檢測儀器設(shè)備,不斷提高檢測工作的效率和質(zhì)量,保障檢測工作順利開展,實現(xiàn)檢測技術(shù)的應(yīng)用價值[2]。從當(dāng)前無損檢測技術(shù)的應(yīng)用實際分析,還存在著一定的缺陷,比如樣本完成率低和樣本代表性不高等問題,影響到檢測技術(shù)的應(yīng)用作用發(fā)揮。一方面,需不斷完善檢測技術(shù)。另一方面,還要加強(qiáng)對檢測技術(shù)的應(yīng)用管理。根據(jù)無損檢測技術(shù)的應(yīng)用需求,升級檢測儀器設(shè)備,并且嚴(yán)格按照無損檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)操作,做好采樣和分析等的控制,避免產(chǎn)生檢測結(jié)果不準(zhǔn)確的問題,促使無損檢測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢得到發(fā)揮[3]。

(5)做好檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制

首先,增強(qiáng)人員的質(zhì)量意識。為提高公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測水平,加強(qiáng)對檢測工作質(zhì)量的控制,需積極調(diào)動人員的力量,強(qiáng)化檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制。對參與現(xiàn)場檢測工作的人員,必須要注重增強(qiáng)人員的質(zhì)量意識。通過制定完善的混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量管理制度,設(shè)置負(fù)責(zé)人,明確檢測職責(zé)與任務(wù),交代給具體人員負(fù)責(zé),做好相應(yīng)的控制,保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。加強(qiáng)對檢測隊伍的管理,保證混凝土結(jié)構(gòu)檢測工作高質(zhì)量開展[4]。

其次,做好檢測技術(shù)應(yīng)用過程控制。從公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)的應(yīng)用,需圍繞技術(shù)操作的全流程做好控制,切實保障檢測工作的效率和檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性[5]。在現(xiàn)場檢測的每個環(huán)節(jié),比如樣品制作和檢測分析,嚴(yán)格按照檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范做好控制,避免出現(xiàn)操作不規(guī)范或者其他問題,影響到公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測工作開展的效率和質(zhì)量。認(rèn)真貫徹精細(xì)化管理理念,根據(jù)現(xiàn)場檢測管理的需求和要求,探索有效的檢測管理方法,加強(qiáng)對檢測技術(shù)操作的控制,保證技術(shù)應(yīng)用的價值。對檢測技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行評估分析,掌握混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)應(yīng)用的不足和問題,提出優(yōu)化和改進(jìn)的措施,保證混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測的價值實現(xiàn),強(qiáng)化對公路工程質(zhì)量的控制[6]。

最后,加強(qiáng)對檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查。公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測任務(wù)繁雜,涉及到的項目和內(nèi)容很多,產(chǎn)生的檢測數(shù)據(jù)信息很多。為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性,要加強(qiáng)檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查。從現(xiàn)場檢測的全過程入手,落實數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量檢查[7]。對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行核查,保證公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測結(jié)果準(zhǔn)確性。如果發(fā)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)問題,要做好相應(yīng)的分析,提出處理措施,切實保障檢測結(jié)果的可利用性,防范各類問題的出現(xiàn)。

4 結(jié) 語

綜上所述,公路工程混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測,對強(qiáng)化工程質(zhì)量控制起到積極的作用。從混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測技術(shù)應(yīng)用分析,可選擇的技術(shù)方案很多,需結(jié)合檢測項目實際情況選擇適宜的檢測技術(shù)。隨著檢測技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,無損檢測技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛,可為公路工程混凝土結(jié)構(gòu)檢測提供有力的支持,具有推廣應(yīng)用價值。