广西恒晟水环境治理有限公司 广西桂林 541199
摘要：由于设计配比、原材料性能、施工质量、浇筑养护等诸多因素的影响，混凝土内部可能存在蜂窝麻面、空洞、裂隙等质量隐患，轻者影响水工结构外观，重者可能影响水工结构混凝土整体力学性能，给工程埋下巨大安全隐患。因此，采取科学检测技术手段，准确掌握混凝土内部质量性能，及时查明缺陷规模、性质及空间位置，并采取合理修正补救措施修复混凝土结构性能，消除安全隐患，对确保水利水电工程具有较高安全稳定性尤为重要。
关键词：水利水电工程；混凝土；超声波；无损检测
引言
混凝土是水利水电工程领域最重要的结构材料之一，被广泛应用到隧道、桥梁、涵洞等工程建设之中。影响混凝土浇筑质量的因素很多，典型的有配合比、混凝土本身的质量、施工环境等，容易导致混凝土浇筑质量出现缺陷，如蜂窝麻面、空洞、裂隙等，轻则会导致工程外观不佳，重则会导致工程出现质量问题。基于这种情况，非常有必要利用好超声波这一操作方便、成像精度高和检测成本低廉的无损检测方法，较好地把握水工结构混凝土方面存在的问题，从而及时采取合理的措施来解决，确保水工结构混凝土质量良好。
1水工结构混凝土灌注质量常用检测方法
我国水利水电工程从20世纪70年代末开始，才开展水工结构混凝土无损检测技术的研究，相比建筑、道路、桥梁等工程领域起步相对较晚。但经过几十年研究和大量工程实践应用，混凝土无损检测技术在水利水电工程得到快速发展，并取得非常良好应用效果。为全面规范混凝土结构质量缺陷，结合我国工程应用实际，住房和城乡建设部、国家质量监督检验检疫总局、中国工程建设标准化协会等相关管理部门和行业协会，分别颁布实施了《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）、《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21）等规范标准，有效指导混凝土结构质量无损检测工作的开展。水工结构混凝土常采用的无损检测方法有：回弹法、雷达法、冲击回波法和超声波法等。其中，回弹法是较为简单的混凝土外观质量检测法，但由于该法无法有效获得水工结构混凝土内部质量缺陷信息，其使用范围受到大大限制，仅限于混凝土表面质量检测领域。雷达法虽然克服了回弹法不足，能够全面掌握混凝土内部质量缺陷且能准确定位，但限于该法所需仪器设备价格不菲，严重制约其在水工结构混凝土质量检测中的应用。冲击波法虽可以测得水工混凝土内部缺陷，但其对内部纵向较小尺寸缺陷体信息很难准确全面掌握，也难分别缺陷体相互间的分界面，应用效果不佳。声波（超声波）无损检测，不仅具备上述检测方法优点，具备较强穿透能力，深达结构体内部对质量缺陷进行准确定位和全面信息获取，同时其设备仪器简单、操作方便、综合成本不高，在水工结构混凝土无损检测领域得到广泛推广应用。尤其是近10年，基于医学CT成像技术发展起来的超声波层析成像技术，能够对水工混凝土内部结构缺陷进行合理定性和精准定量，有效提高了水工结构混凝土无损检测的可行性、可靠性和准确性。超声波层析成像技术，其较大检测深度、较广检测范围和低廉检测成本，也成为水工结构混凝土无损检测最为有效、最具实际应用意义的方法。
2超声波无损检测技术原理与方法
2.1超声波检测技术原理
所谓的超声波是指超过20kHz的声波，超声波属于机械波，依靠人们的听力是无法听到的。当前超声波已经广泛应用到人类工作生活当中，超声波检测优点十分突出：其一就是适用范围非常广泛，可以对各种金属、非金属、复杂材料进行无破坏式的检测；其二穿透能力强，当被测固件厚度比较大时，超声波是一个很好的选择，如在一些钢结构的检测中，对于3mm厚度的金属材料或者几米长的钢结构试件都可以很好的检测；其三缺陷识别分辨率高，相对于其它检测方法，该方法更加精准，容易识别到一定面积的缺陷，灵敏度高，即使很小的裂痕也能够精准的检测；其四检测时间短、花费少，对人体不构成健康威胁，仪器携带方便，操作简单，成本低廉。
正是因为超声波无损检测具有上述诸多优点，在各行各业，包括在混凝土无损检测中，得到了越来越广泛的应用。
2.2超声波无损检测方法
2.2.1脉冲反射法
脉冲反射法是指利用超声波在不同介质中传播所发生的折射现象来进行检测，其基本原理就是不同介质的目的不同，由此导致超声波的传播才出现折射。脉冲透射法是使用多个超声波探头进行检测，其中一个探头作为发射端，另一个作为接收端，两个探头分别置于检测物两侧。在进行检测时改变探头的位置，通过观察接受到的反射波来分析被检测物质的内部情况。
2.2.2共振法
共振法是指通过改变超声波的特性来检测的方法。通过专用装置改变探头发出的超声波的频率，使超声波的波长与检测物形成线性关系，引发两者的共振，并通过仪器输出共振频率，从而得到检测物质的内部情祝.
3水工结构混凝土超声波无损检测技术应用策略
3.1做好设备维护以及人员培训工作
在设备的选择、设备的维护等方面一定要谨慎，对比分析不同设备的性能参数，基于水利工程的特点、环境等进行超声波检测设备的选择。同时更要做好设备的维护、调试，让检测设备处于良好的状态。水工结构混凝土超声波无损检测人员需要具备良好的工作能力，企业需要加强检测人员的培训，提升其岗位胜任能力，避免在超声波检测中出现的失误。比如，围绕超声波无损检测实践中经常出现的一些问题，制定专题培训方案，组织检测人员进行针对性培训，从而在工作中规避差错。
3.2构建多参数模型
混凝土结构非常复杂，组成材料多种多样，具体包括了石子、砂子、水泥、钢筋和添加剂等。这样复杂的构成不可避免地导致超声波检测中出现误差，这就客观上要求建立多参数模型来提高测试的精准度，避免出现检测误差。不同工程，不同环境多参数模型是不同的，需要不断调整完善，才能够确保多参数模型的精准有效。比如，不同湿度、不同温度、水泥不同强度的情况下，需要对于参数模型进行动态调整，力争实现参数模型更加有效。
3.3三维图像处理
仅仅是通过超声波检测获得基础数据远远不够，还需要借助三维图像处理模型，将水工结构混凝土内部缺陷比较直观的展现出来，这样才能够给后期缺陷的干预措施制定提供更好依据。目前在水工结构混凝土超声波无损检测方面，三维图像的处理还处于起步探索阶段，未来需要水利工程建设企业注意解决这一方面的短板，使基于超声波数据反映出来的缺陷等能以三维模式展示出来。
结语
水工结构混凝土的质量和稳定性，对确保工程整体安全稳定性影响重大，必须重视对混凝土外观和内部结构质量的全面检测评估。水库重力坝在经多年运行后，存在河床及坝基底部渗漏问题，采用超声波无损检测技术对混凝土质量进行全面检测后，结果表明：混凝土重力坝坝基存在深部基岩轻微裂隙渗漏，但整体结构稳定性较好。超声波无损检测，可以有效评定坝基、坝体、隧洞等水工混凝土质量，在水利工程无损评定领域具有非常大的应用发展空间，可为水工混凝土保持良好特性提供全面检测分析数据支撑。
参考文献：
[1]郭永彦.超声波法探测混凝土内部缺陷研究[J].混凝土，2017，（7）：154-156.
[2]刘玉春，高雪兵.超声波检测混凝土内空洞尺寸大小分析[J].吉林水利，2011，（5）：27-31.