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本项应用技术研究是根据三峡工程混凝土质量无损检测工作的迫切需要而提出的研究课题。文中详细地介绍了本课题围绕研究目标所展开的软件、硬件开发研制、改进完善等一系列研究;现场模型的制作、缺陷的模拟、跟踪检测试验研究,以及复杂结构混凝土无损检测试验研究过程,及其在工程中的应用效果。
全文共分为七章。第一章详细分析了国内外混凝土无损检测技术研究及应用现状,指出了与普通建筑物相比,三峡工程混凝土质量无损检测工作有其特殊的技术难度。其一是大体积;其二是被检测体结构复杂且多样;其三是特殊条件下(强度成长期)混凝土质量缺陷的无损测。并仔细分析了国内诸多检测单位在三峡工程混凝土质量检测工作中失败的原因,即:一是在钢筋密布的混凝土中选择采用了高频电磁波法(如雷达法),由于钢筋对高频电磁波呈强吸收状,这一现象对混凝土内部缺陷的探测工作形成了一强干扰,若不采取有效的处理手段,则无法正确分辨混凝土内部异常,其检测结果与实际情况存在较大差异是必然的:其二,弹性波类方法虽受钢筋影响不大,技术方法亦比较成熟;但震源问题是一大难题,能在混凝土中穿透10~25m,且又同时具有高频率、重复性好等特点的、能用于地面探测的弹性波震源系统一直未面世。本章最后提出了遵循理论与实际相结合的原则,有针对性地开发或引进国内外先进的仪器和处理软件,对现有无损检测方法技术加以改进和完善。并在三峡工地现场制作用材、用料、标号、施工工艺、养护要求等与二期混凝土完全一致的1:1模型(模拟四个标号、级配的混凝土)。在混凝土专家的指导、监理下,在模型中人工模拟不同规模、不同埋深、不同类型(如架空,风窝、离析、冷缝、裂缝等)的混凝土质量缺陷并逐块进行不同龄期、多种无损检测方法的跟踪测试,筛选出技术先进、适用、效果确切的无损检测方法和相应的检测技术、仪器设备、资料处理解释方法以及有效检测时段。系统地获取各类缺陷在不同条件下的无损检测反映特征的“正演”图谱。然后,针对三峡工程复杂结构混凝土的无损检测进行试验研究的技术思路。第二章详细介绍了三峡工程混凝土质量无损检测的方法原理;第三章详细介绍了地面大功率声波发射接收系统的开发研制、井间大功率换能器的完善改进、偶极子直接横波换能器的研制,以及垂直声波反射软件、多次波压制与非线性反演软件、高阶统计量分析等软件的完善、开发;第四章详细介绍了混凝土1:1模型制作、缺陷模拟、各种方法检测试验的全过程,及试验资料的处理分析。第五章介绍了三峡工程复杂结构(大体积、单个临空面、多个临空面、薄衬砌、钢筋密布、钻孔中)混凝土的无损检测试验研究过程及应用效果分析;第六章介绍了复杂结构混凝土无损检测技术应用于三峡工程永久船闸二闸首北1块混凝土缺陷检测、中北1闸首裂缝深度检测、重件码头厚度及缺陷检测、输水隧洞S102块混凝土缺陷检测、Ⅳ南底11~14块混凝土质量无损检测等工程应用实例及效果;第七章介绍了复杂混凝土无损检测技术应用研究取得的成果及结论、建议,即:
1)改进完善了地面、井中大功率声波发射、接收系统,彻底解决了三峡工程复杂结构混凝土质量无损检测工作的技术难题。该系统已成功应用于三峡工程,并发挥了具大作用,受到参建单位的好评。
2)自主开发研制的井中偶极子直接横波换能器,填补了国内空白。为三峡工程诸多混凝土质量检测项目提供了大量准确的动弹性力学参数,发挥了其不可替代的作用。
3)现场1:1模型的制作及不同时段、多种物探检测方法的测试资料,系统地获取了各类缺陷在不同条件下(特别是短龄期条件下的质量缺陷无损检测问题,目前尚未见到国内外文献报道)的物探特征图谱,该项试验研究成果不仅为三峡工程混凝土质量缺陷无损检测作了扎实的技术准备,而且对国内外今后混凝土质量检测具有一定的指导作用。
4)针对三峡工程复杂结构混凝土质量的无损检测,开展了系统的现场试验研究,成功探索出一套适用于三峡工程混凝土质量无损检测的方法技术。工程实际应用结果经大量的钻孔取芯、压水试验、电视录像验证,其符合率达80%以上。
总之,利用复杂结构混凝土质量无损检测技术在三峡工程泄洪坝段初凝混凝土缺陷检测、永久船闸输水廊道底板周边混凝土质量检测、垂直升船机上闸首预应力区左右侧墙(水平距离22.5m)混凝土质量检测、输水廊道衬砌混凝土质量检测等众多的检测工作中所取得的良好效果,充分证明了本项试验研究的目的已经达到。应该说,该项技术的应用研究对国内外混凝土质量检测具有一定的指导作用。