乌江渡发电厂混凝土结构检测及裂缝处理技术应用

2021-01-08雷登艳

工程技术研究 2020年23期

田雷，雷登艳，徐旭

（1.乌江渡发电厂，贵州遵义 563112；2.中南勘测设计研究院有限公司，贵州遵义 563112）

1 工程概况

乌江渡发电厂位于乌江中游，是我国在岩溶地区修建的第一座大型水电厂。厂房形式为坝后式厂房，总装机容量630MW。1979年底首台机组发电以来，至今已运行41年。乌江渡发电厂一号厂①～③主变承重倒板梁结构在施工期、运行期出现了裂缝，可能存在混凝土老化、钢筋锈蚀等安全隐患，影响结构整体的安全性。为查明结构混凝土老化、钢筋锈蚀程度、裂缝数量及分布等情况，消除结构安全隐患，电厂在原设计单位的协助下于2019年8月开展了主变承重倒板梁的结构检测工作。

2 结构检测内容及方法

结构检测的内容主要包括混凝土强度及碳化深度检测、钢筋分布及保护层厚度检测、钢筋锈蚀程度检测以及裂缝检测等。检测采用的主要仪器设备有ZBL-S220数字回弹仪、HC-GY71一体式钢筋扫描仪、ZBL-C310钢筋锈蚀检测仪、WSD-2A型非金属声波检测仪及裂缝宽度检测仪等。现场检测情况见图1。

图1 结构检测现场图

2.1 裂缝调查

裂缝调查主要调查裂缝的数量、长度、宽度、深度、所在部位以及分布情况。结构检测前首先对裂缝外观情况进行详细调查，然后利用WSD-2A型非金属声波检测仪和裂缝宽度检测仪选择具有代表性的裂缝进行深度和宽度的检测。其检测原理是根据声波绕射原理测量混凝土裂缝深度、宽度以及超声波在混凝土中的传播速度。

2.2 混凝土强度检测

为了不破坏混凝土结构，采用无损检测，常用的检测方法主要包括回弹法、超声法、超声回弹综合法等。根据现场实际情况，检测采用回弹法，利用ZBL-S220数字回弹仪进行混凝土强度检测，每个单元布置10个测区，每个测区获得16个回弹点。

2.3 混凝土碳化深度检测

混凝土碳化深度主要根据混凝土的碳化试验进行确定。混凝土碳化过程是CO2气体由表及里逐渐向混凝土内部扩散、反应的复杂物理化学过程。其碳化过程的物理模型见图2[1]。

图2 混凝土碳化过程物理模型

2.4 钢筋分布及保护层厚度检测

钢筋的分布及保护层厚度采用HC-GY71一体式钢筋扫描仪进行检测，它是一种便携式智能无损检测设备，能够检测钢筋保护层厚度，钢筋位置、走向及分布情况。方法是选择有代表性的构件预扫，并标记钢筋位置，确定检测的坐标原点，同时采用网格扫描方式检测保护层厚度。

2.5 钢筋锈蚀程度检测

钢筋锈蚀程度检测采用半电池电位法（单电极），利用ZBL-C310钢筋锈蚀检测仪找出钢筋位置，然后按10～50cm间距布置测点，每个测区布置30～50个测点，测点距构件边缘距离应大于4cm。在合适的位置凿开混凝土露出钢筋，钢筋表面除锈或清除污物，以保证导线与钢筋有效连接。通过计算被测构件网格内所有测点电位的平均值，统计出＞-250MV、-400～-250MV、≤-400MV三个区间内的测点比例，从而判断钢筋的锈蚀程度。

3 结构检测结果

3.1 裂缝检测结果

根据现场检查情况，裂纹几乎分布在主变变压器油槽底板上，少部分延伸至梁上，裂缝共计39条。其中①主变油槽底板裂缝有11条、②主变油槽底板裂缝为6条、③主变油槽底板15条，梁上裂纹分别有3条、2条和2条。根据相关规定，裂缝分类统计见表1[2]。

表1 裂缝分类统计表

3.2 混凝土强度及碳化深度检测结果

检测结果表明混凝土的平均碳化深度为5mm，均在混凝土保护层厚度范围内。检测的混凝土强度最小值为38.7MPa，平均值在40.68～44.11MPa，检测结果均满足设计要求。混凝土强度检测成果见表2。

表2 混凝土强度检测成果表单位：MPa

3.3 钢筋分布及保护层厚度检测结果

经检测，梁的主筋间距范围为62～144mm，箍筋间距范围为130～372mm，混凝土保护层厚度平均值为23.1mm；板的主筋间距范围为68～280mm，分布筋间距范围为60～330mm，混凝土保护层厚度平均值为32.9mm。与原设计参数比较，所检测结构的梁与板的钢筋分布基本符合设计要求，尤其是主筋间距符合情况较好，但分布筋的间距相对偏大。梁的保护层厚度与设计值的符合情况较好，而板则偏离较大。

3.4 钢筋锈蚀程度检测

对结构的外观调查未发现明显的钢筋锈蚀现象。通过①～③主变部位布置测点的检测，测网内测点电位值的平均值一般为-170～-140MV，平均为-160MV。所检测的样本数据>-250MV的比例为100%，因此内部钢筋锈蚀的概率很小。

4 裂缝处理

根据裂缝检测的成果，主变倒板梁结构的裂缝除3条为浅层裂缝外，其余均为细微裂缝。其中浅层裂缝的宽度为0.25mm，细微裂缝宽度为0.1mm，两种类型的裂缝深度均较浅，深度不超过25mm，一般都在设计保护层厚度范围内。根据相关规定，需对浅层裂缝进行处理，但考虑到该结构已投入运行约41年，为防止裂缝继续扩展，对细微裂缝也一并进行处理。对于浅层裂缝和细微裂缝分别采用凿槽嵌补法和表面封闭法进行处理，两种裂缝处理方法见图3。