水工建筑物系統診斷中的無(wú)損檢測方法 UDC 627.8.002.56

水工建筑物系統診斷中的無(wú)損檢測方法 UDC 627.8.002.56

A. G. Vasilevskii, L. Ya. Dubovik, and V. G. Shtengel

與水電站運行可靠性有關(guān)的結構診斷的主要任務(wù)之一是對結構的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行評估，并預測結構進(jìn)一步運行的可能性和條件。

對建筑物的結構在施工前、施工期和運營(yíng)期的檢查、特殊調查和觀(guān)察狀況符合現行建筑規范（2.06-01-2。-6.06-85），指南[1]，程序說(shuō)明和建議[2，3]。這些觀(guān)察應該用儀器方法進(jìn)行。

目前主要以嵌入式測控儀器（mmi）為代表。不將MMI放置在結構最有利位置的情況很常見(jiàn)。在Bratsk, Ust'-Ilim, Chirkey, Kurpsai, Toktogul,和 Nurek HESs[4，5]上都觀(guān)察到了這樣的例子。此外，嵌入式MMI經(jīng)常出現故障。例如，在Bratsk和Ust'-Ilim大壩上，30%到50%的傳感器失效，即使是在一個(gè)相對較新的物體上-如Nurek HESs-有20%的MMI都失敗了。在許多舊站臺上幾乎都沒(méi)有安裝MMI。非傳統方法和無(wú)損檢測方法（NTM）的技術(shù)診斷方法的已知優(yōu)勢在于，可以在沒(méi)有MMI或它們發(fā)生故障的地方檢查結構元件，以及在必要時(shí)，就設計偏差的發(fā)生進(jìn)行緊急檢查情況。還必須考慮到，只有通過(guò)NTMs，才能直接從各種因素的影響中獲得混凝土在結構中的真實(shí)物理、力學(xué)和結構特征及其隨時(shí)間的變化。

常規評估混凝土的物理狀態(tài)，使用NTMs檢測缺陷區域和缺陷參數，對構件和結構整體狀態(tài)的后續計算評估以及后續操作條件允許優(yōu)化維修和重建的形式，或在結構和設備的進(jìn)一步操作中引入修正。在新建筑的體積減少，現代化的物體數量增加，并努力最大限度地有效地利用現有結構的情況下，這一點(diǎn)尤其重要。此外，由NTMs及時(shí)檢測到的隱藏缺陷使預防潛在的緊急情況成為可能。

聲學(xué)方法應被認為是檢測HESs結構大質(zhì)量單元的主要NTM方法。對該方法的各種改進(jìn)可用于評估質(zhì)量深處的混凝土狀態(tài)，而其他方法允許評估表面層，在使用插入式振搗器澆筑大塊混凝土時(shí)，表面層富含砂漿，缺乏粗骨料，它們在質(zhì)量上明顯不同于混凝土。除此之外，大氣條件和硬化制度對混凝土表面層也有相當大的影響。通過(guò)特殊程序對大型構件進(jìn)行表面或聲學(xué)檢測，可以獲得混凝土的特性，通過(guò)更客觀(guān)地考慮其特性，估計結構上的特征分布，并揭示參數偏差的區域。

聲學(xué)、機械、熱（紅外）、輻射和電磁方法目前被用于診斷混凝土和鋼筋混凝土水工結構（如全俄水利工程研究院（VNIIG）、電力設施研究所、全俄電力建設規劃與組織研究院等。）。在使用NTMs方面已經(jīng)積累了相當多的經(jīng)驗，并且開(kāi)發(fā)了一些程序和方法、技術(shù)手段和專(zhuān)用設備。

混凝土的以下特性可通過(guò)NTMs[5-8]確定：抗壓和抗拉強度、彈性模量、泊松比、蠕變、最大延伸率、抗凍性、密度和含水量。

此外，NTMs還可以揭示結構的隱藏缺陷（空洞、不連續、斷裂帶等），并確定裂縫參數、混凝土與鋼筋的粘結力、鋼筋直徑和布置、混凝土保護層厚度、接縫質(zhì)量等。

近年來(lái)，VNIIG對50多個(gè)物體進(jìn)行的調查表明，使用NTMs作為檢查結構的工具非常有效。

一個(gè)指示性的例子是從檢查平臺和廊道對Chirkey大壩下游面混凝土進(jìn)行的調查。該試驗采用聲學(xué)和機械無(wú)損檢測方法。調查結果表明，大壩中心段上部混凝土的強度顯著(zhù)降低。同一區域的裂紋數量增加了。對Ust'-Kamenogorsk和Bukhtarma大壩混凝土的調查顯示，混凝土強度存在高度不均勻性。

利用NTMs對一些結構進(jìn)行了混凝土構件的缺陷檢測。例如：

在Vilyui HES-1，在閘門(mén)的右臺肩處發(fā)現一條裂縫，確定了低質(zhì)量的齒形混凝土和閘門(mén)埋置金屬部件的脫落；

在Kirishi區域電站（SRPS），在立柱和橫梁的接縫處檢測到缺陷；

在I~kibastuz SRPS-1，還發(fā)現了軸承金屬預埋件的接頭和脫落缺陷；

在Serebryansk HES，NTMs的使用揭示了蝸殼和轉輪坑之間的混凝土缺陷區域；

在上Teraberka，在蝸殼塊整體混凝土和齒形混凝土之間的接縫處檢測到HES擾動(dòng)；

在Novomoskovsk SRPS和Leningrad5號集中供熱和發(fā)電站，樓層受到干擾，從而有可能防止出現緊急情況；

在Zemo-Avchal'sk和Narva-HESs運河上，采用熱非接觸法測定了混凝土襯砌與基底的剝離部分。

這些例子說(shuō)明了使用NTM的可能性，尤其是在沒(méi)有MMI的結構上，在沒(méi)有進(jìn)行持續監測的情況下。

不幸的是，近年來(lái)，制造和改進(jìn)設備的工作急劇減少。全聯(lián)盟無(wú)損檢測研究所的發(fā)展組織被排除在了俄羅斯之外。除此之外，我們還應補充一點(diǎn)，考慮到設備的特點(diǎn)，NTMs的設備不是為我們的工業(yè)部門(mén)開(kāi)發(fā)的。此外，現在“Spektr”科學(xué)和技術(shù)協(xié)會(huì )（莫斯科）正在開(kāi)發(fā)不太適合檢測水工建筑物的儀器。為了在大體積混凝土結構診斷方面取得進(jìn)展，有必要組織開(kāi)發(fā)和制造NTMs技術(shù)手段。應在我們的行業(yè)框架內確定一個(gè)基礎組織，制定對非關(guān)稅管理系統技術(shù)手段的要求，并確定國外采購的儀器的需求和范圍。

為了提高監測電力設施結構狀態(tài)的效率[9]和測量參數的可靠性，并拓寬和深化其信息性，有必要在指南[1]中包括無(wú)損檢測的方法和方法，組織觀(guān)察組使用NTMs，并制定必要的標準程序。

隨著(zhù)NTM在實(shí)踐中的廣泛應用，有必要考慮到NTM從獲得混凝土特性的角度來(lái)看是間接的，因此使用NTM不僅需要材料理論和測量方法的專(zhuān)門(mén)知識，而且還需要在使用這些方法方面有豐富的經(jīng)驗結構。因此，這些組織的活動(dòng)應該得到許可。

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