[發明專利]水工混凝土隱蔽缺陷檢測的模型試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201810141615.4
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108469364A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 張建清;曾永軍;劉方文;蔡加興;劉潤澤;胡雨新;熊永紅;劉斌;李文忠;陸二男;劉征宇;李張明;陳敏
• 申請（專利權）人: 長江地球物理探測（武漢）有限公司;山東大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/36;G01N33/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種水工混凝土隱蔽缺陷檢測的模型試驗裝置及方法，本發明可研究逐塊進行不同齡期、多種無損檢測方法對混凝土病害缺陷跟蹤測試，篩選出技術先進、適用、效果良好的無損檢測方法和相應的檢測技術、儀器設備、資料處理解釋方法以及有效檢測時段。通過試驗可系統地獲取各類缺陷在不同條件下的無損檢測反映特征的“正演”圖譜，特別是在混凝土強度成長期的變化特點及規律。這些成果不僅可滿足工程建設質量檢測的需要，還可達到指導國內外今后水工混凝土質量無損檢測的目的。

技術領域

本發明涉及一種水工混凝土隱蔽缺陷檢測的模型試驗裝置及方法。

背景技術

混凝土是目前大壩工程建筑中最主要的結構材料之一，由于設計、施工質量控制不嚴、自然災害或結構老化等原因，混凝土結構在施工及使用過程中不可避免地存在如裂縫、蜂窩、架空、裂縫、冷縫等損傷，危及整個結構的安全，混凝土質量檢測己成為水工建筑的重要課題。據不完全統計，我國3100多座大中型水庫大壩、9萬多座小型水庫大壩中，有不同程度病險問題的占到36％。這些病險問題的程度如何？隨著時間的推移，這些病險問題是否穩定？我們不得而知。為了應用損傷斷裂力學理論對結構作強度分析和校核，并為改建、加固設計提供基本的強度參數和其它設計依據，必需探明損傷的部位、大小、性質及隨時間推移的變化情況。

水工新混凝土質量的檢測方法目前有兩大類：一類是取芯法，通過現場取芯和室內試驗獲取混凝土強度及內部缺陷的方法，直接可靠，但是一種有損方法，易打斷內部鋼筋，破壞混凝土的原有結構，并且是一種以點代面的方法，不利于整體規律及均勻性檢測，難以客觀、全面地反映混凝土整體質量；二類是地球物理無損檢測方法，它是一種根據混凝土中彈性波或電磁波的波形、頻率、相位和時間等特征來獲取混凝土物性參數及內部缺陷的方法，適應于各深度、整體規律及均勻性檢測，具有快捷、高效、經濟且不破壞檢測物原有結構等優點，并可進行面積性或網格狀檢查。目前，物理檢測法作為一種無損檢測方法已被廣泛應用于混凝土工程質量的檢測中。

水工舊混凝土的健康診斷，現階段預埋安裝各種監測儀器進行定期、定時觀測，是大壩安全監測的主要方法，但由于大壩發生問題的部位不一定是預先埋設安裝監測儀器的部位，且埋設于大壩內部的儀器也有一定的使用壽命，因此這種預埋儀器的安全監測存在著局限性。于是在進行儀器監測的同時，國內外開始增加對大壩的巡視檢查。巡視檢查在很大程度上彌補了儀器監測的局限性，但由于這種檢查主要是進行外部表面檢查，仍然難以發現壩體內部存在的安全問題。因此，地球物理無損檢測手段，可以作為大壩安全監測的必要補充。一是出現偶發、突發事故時，無損檢測手段運用檢測混凝土的破壞情況檢測；二是作為定期檢測，采用時間推移技術，了解混凝土健康的動態變化、甚至發現存在的缺陷。

由此可見，地球物理無損檢測在水工混凝土新建工程質量控制、施工驗收，事故處理，舊建筑物安全性鑒定、進行維修與加固等方面可以發揮重要的作用。根據《水利水電工程物探規程》(SL 326-2005)、《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》(CECS 21:2000)等規程規范，檢測混凝土強度、缺陷和混凝土內鋼筋分布情況包括聲波法、超聲回彈綜合法、聲波CT、鉆孔電視、探地雷達和超聲橫波反射法等。

為了了解各種地球物理無損檢測方法在水利水電工程混凝土檢測的適應性情況，有必要建立物理試驗模型對理論進行驗證與分析。2010年，張建清等發表了一篇題為“長江三峽工程混凝土質量無損檢測模型試驗研究與應用”的文章，該文章建立專門用于三峽工程混凝土無損質量檢測的1:1物理試驗模型，該模型在推廣三峽工程混凝土無損檢測技術方面起到了重要作用，但也存在不足之處。一方面，該模型是為三峽工程專門定制的，不具有普遍適用性，無法將其推廣應用于其他工程；另一方面，受當時施工水平限制，模型體積較小(10m×10m×1.5m)，缺陷位置與模型的邊界距離較近，對于無損檢測方法來說，容易產生邊界效應，模型制作不理想。

發明內容