关键词：混凝土面板；质量；抗冻安全性；检测；评估；十三陵抽水蓄能电站
一种在严酷冻融循环条件下运行的钢筋混凝土结构。为保证电站安全稳定运行，进行了上水库面板混凝土强度和缺陷的跟踪检测，建立了面板混凝土温度和冻融循环微机自动检测系统，开展了不同配合比面板混凝土模拟试件的抗冻试验及面板混凝土室内外对比关系的试验研究，并对面板混凝土的抗冻安全性作了初步评估。上述工作取得了初步成果，为上水库的安全持久运行奠定了良好的基础。
十三陵蓄能电厂上水库采用钢筋混凝土面板防渗结构，面板厚度为30～50 cm，标准宽度为12 m， 最大
度为65.4 m。北京十三陵地区，冬季最低温度达-30℃左右，属严寒大风地区，每年最低气温小于0℃的天数在130天左右。若电厂每天运行1～2次，在冬季，上水库面板混凝土每天将遭受1～2个冻融循环，也即每年将遭受120～240次的冻融循环。因此，上水库的钢筋混凝土面板是一种在严酷冻融循环条件下运行的钢筋混凝土结构。面板混凝土设计抗冻等级为F300，掺用了引气剂，施工时每块面板均采样进行抗冻试验，大部分均能达到设计要求。但是，对于混凝土抗冻性的室内外关系尚未有研究成果，对北京十三陵地区而言，每年将遭受200多次冻融循环的钢筋混凝土面板，到底能安全运行多长时间，何时需要采取防护措施，何时需要进行必要的修复工作，是上水库安全运行的关键问题之一。因此，十三陵蓄能电厂与中
水利水电科学研究院结构材料所合作，并结合“九五”国家重点科技攻关项目“重点工程混凝土安全性”研究中的一个专题“混凝土抗冻性的研究”（96-535-02-01），进行了上水库钢筋混凝土面板质量的跟踪检测试验和抗冻性评估的探索研究。
1跟踪检测的项目及内容
跟踪检测的项目主要包括：面板强度和缺陷的检测，以及通过室内外混凝土冻融情况的对比分析，对混凝土面板抗冻融安全运行期进行预测和预报。
1.1面板混凝土强度和缺陷的检测
采用回弹仪和超声波仪对面板混凝土强度进行无损跟踪检测。面板混凝土缺陷的检测包括：混凝土表面的剥蚀状态和新产生裂缝性状的检测，
照剥蚀状态检测混凝土表面的剥蚀面积和剥蚀深度；裂缝的性状检测主要进行新产生裂缝的部位、长度、宽度及裂缝深度的检测。
1.2面板混凝土冻融破坏与安全运行期的检测
面板混凝土设计抗冻等级为F300，即满足室内快速冻融循环300次试验要求，但
种混凝土大多由于施工的原因而存在质量的差异，因此，在十三陵地区的严酷气候条件下，工程实际混凝土安全运行期、混凝土抗冻性的室内外关系及混凝土抗冻性寿命的评估和预测，是本次跟踪检测试验工作的重点，也是国内外尚未解决的难题。为解决这一问题，采用以下技术方案：①以当前面板为观察对象，进行面板冻融破坏（如剥蚀、裂缝）的跟踪检测；②建立上水库面板混凝土温度自动巡回检测系统，检测面板混凝土的实际冻融温度和循环次数；③以与设计相同的混凝土配合比，采用与施工时相同的原材料，成型混凝土试件，进行室内外的冻融破坏对比试验；④以原设计的混凝土配合比为基础，考虑到施工时质量的波动，以施工时相同的原材料成型不同水灰比和不同含气量的混凝土试件，进行室内外冻融破坏的对比试验以及冻融破坏和相关关系的探索研究。
2现场检测系统的设置
2.1检测部位的确定
考虑到上水库面板所处的位置和环境条件不同 （如日照、时间、风向等），选取了东南西北4个方位，4块面板为典型测试区域，典型测试面板的编号为S135（西南坡）、SF30（坝坡）、SR25（北坡）、SR55（西北坡），并且考虑到面板不同高程将出现不同的冻融状态，为此，在S135面板又分为3个高程563、550、540 m作为测试区，其余3块均以550 m高程为测试区。
2.2混凝土温度巡回自动检测系统
为了长期、准确、自动地对面板及环境进行不同部位温度状态及冻融循环情况跟踪检测，在上池建立了一个温度自动检测系统。该系统主要由高精度（±0.l℃）的温度传感器（电阻温度计）、定时（每分钟或几小时均可）巡回检测系统、数据采集系统、电缆等部分组成，整个系统由电脑控制，并进行定时检测。4块面板、6个测试区，共安装了12个测温传感器，测试混凝土内部和环境的温度，每30 min巡回检测1次。
2.3不同品种混凝土试件的现场布置
为了对面板混凝土进行室内外抗冻性能及不同品种混凝土室内外抗冻性能的关系进行研究，除对现场混凝土面板进行跟踪检测外，还按面板混凝土设计的标准配合比及考虑到施工因素而引起水灰比变动或含气量变动使配合比产生变化的情况，以及不同品种的混凝土成型了10 cm×10 cm×40 cm的标准抗冻试件，一部分在上水库现场进行室外天然的冻融循环，一部分在室内按标准快速冻融试验方法进行室内的冻融试验。现场试件安放在选定的4个方位4块面板的不同高程处（540～563 m），各设置1辆能升降的小车，小车上放着不同配比、不同品种的混凝土试件，在试件中心和外部设置温度传感器，以检测试件和环境的温度变化和冻融循环。
3现场检测和室内试验的初步结果
3.1面板混凝土质量的现场检测结果
(1)外观质量的检测结果。经3年的现场观测，混凝土面板外观的质量基本没有发生变化，已经修补的裂缝绝大部分没有重新开裂，仅西北坡有一条表面用环氧玻璃丝布修补的裂缝在1999年4月检测时，隐约可见裂缝已重新张开。4块面板也未发现新的裂缝产生，表面基本平整，无明显剥蚀；但西北坡上部水位变化区（565～563 m）混凝土表面已经起毛，表层水泥浆体已脱落，露出砂子，在水位涨落时将水中脏物挂留，因此出现2 m左右的灰黑带。产生这一现象的原因，可能是面板施工质量不均匀，西北坡受冻融作用较为强烈，同时又受到干湿循环的破坏作用，因此在混凝土表面出现了轻度的剥蚀状态。
(2)强度的检测结果。根据跟踪检测结果，西南坡R135、北坡SR25、坝坡SF30 3块面板混凝土的检测强度能满足设计C25的要求，并没有明显下降的情况；但西北坡SR55面板初始强度就较低，而且随着运行时间有逐步降低的趋势。
3.2现场温度和冻融循环检测结果
根据巡回检测结果和统计结果，1998年冬季至1999年春季，面板混凝土经受的冻融循环次数最高的为133次（西南坡563 m高程，水位变化区的上部）；一般为93～109次（550 m高程，即水位变化区的中部）；最少的为5次（540 m高程，即水位变化区的下部）。混凝土经受冻融循环时，最低温度为-14.32℃（上部暴露在空气中时间最长的部位）；一般在-10～12℃（水位变化区的中部）；融化时最高温度在6℃左右。
3.3面板混凝土和不同品种混凝土现场冻融检测结果
(1)按设计标准配合比成型的混凝土，在上水库经过3年的自然运行，经历了15～296个自然冻融循环，试件的动弹模基本没发生明显的变化，也未出现明显的重量损失，因此，可以认为按设计标准配合比施工的混凝土的抗冻性没有下降，没有出现冻融破坏。这一结果与上水库面板实际混凝土的检测结果是相符合的，但是如果没能按标准配比成型（如水灰比偏大，含气量偏小）的混凝土，其动弹模下降和重量损失相对较大。
(2)其他品种的混凝土，特别是掺引气剂的混凝土，经3年200个左右自然冻融循环作用，动弹性模量和重量损失变化不大，因此说明这些混凝土的抗冻性仍然处于良好状态。
3.4面板混凝土和不同品种混凝土室内冻融检测结果
设计基准配合比的混凝土模拟试件，其最大抗冻等级可达F600，与F300的设计要求相比有较大的安全储备。如施工中水灰比控制不严，加大水灰比时，混凝土的抗冻性就有明显的下降，由 F600降低到F350；当水灰比降低时，混凝土的抗冻性可进一步提高；如施工中引气剂没能按规则掺加，混凝土含气量达不到要求时，无论水灰比降低或增大，其抗冻等级均达不到F300的设计要求，混凝土含气量增大其抗冻性提高。
4混凝土抗冻性的室内外关系
混凝土抗冻性的室内外关系，是建立抗冻等级制模式的一个关键，本项研究主要是根据上水库现场试验站的现场检测结果来推定的。由于现场试验站实际运行才3年多的时间，最高的自然冻融循环次数才300次左右，因此，目前室内外关系推定的结果只是初步的结果。
由室内外对比初步推定的相关关系可以初步得出如下结论：
（1）不同种类，不同施工条件的混凝土，按现行国内各部门混凝土试验规程所定的快速冻融试验方法（类似ASTMC666），室内外的对比关系在1∶10～1∶15之间，平均为1∶12，即室内1次快速冻融循环相当于自然条件下12次冻融循环。
（2）从混凝土类别来分析，非引气混凝土（普通混凝土）与引气混凝土在室内外关系上有一定差别，尤其含气量差别较大。含气量较大的（即引气混凝土）其室内外比例系数为13.5，而含气量较小的（非引气混凝土）比例系数为11.3，引气混凝土的室内外比例系数要比非引气混凝土高一些，也即引气混凝土不仅在室内试验抗冻标号的比较方面要比普通混凝土高得多，而且在室外环境运行条件下的安全运行寿命将比室内试验提高的比例更高。因此对有抗冻要求的混凝土掺用优质引气剂是非常重要的。
（3）上水库防渗面板采用了现行规范最高抗冻标准，然而上水库年实测(0时至次日8时)0℃以下天数约138天，按机组每天抽水发电各1次的运行方式计算，每年将冻融138次，若设计寿命按50年计，共冻融6 900次。若按目前室内外关系推定的结果，1次室内快速冻融相当于自然条件下10～15次冻融循环，那么要满足50年安全运行，上水库防渗面板混凝土施工配比抗冻性指标应为冻融460～690次，即抗冻等级为F460～F490，而原设计抗冻标准F300已显偏低。因此，寒冷地区抽水蓄能电站上下水库的混凝土抗冻指标应根据当地气象资料和电站运行方式具体分析确定，现行规范规定的水电站抗冻设计标准已不能够满足电厂实际运行要求。
5结语
上水库钢筋混凝土面板质量的跟踪检测和抗冻安全性评估工作是一项较长期的工作，通过建立上水库面板混凝土的强度和缺陷的检测系统，温度和冻融循环微机自动检测系统，面板混凝土室内外对比关系的试验系统，进行了不同配合比面板混凝土模拟试件的室内外抗冻试验，并对上水库混凝土面板进行了初步的抗冻性评估。以上工作已取得初步成果，为确保上水库的安全持久运行奠定了良好的基础。
参考文献
［1］DL／T5057—1996，水工混凝土结构设计规范［S］
［2］JGJ55—2000，普通混凝土配合比设计规程［S］
［3］方景，梅国兴.大坝混凝土耐久性研究［J］.混凝土与水泥制品，1993，(6)
［4］甄永严.粉煤灰在水工混凝土中的应用［M］.北京：水利电力出版社，1992
［5］SD105—82，水工混凝土试验规程［S］
数字平板电视持续增长，可望2008年在全球的电视市场取得超过50%的份额。平板电视(包括...
如今的电子设备中所包含的软件代码量动辄达到数百万行。用不了几年，设备软件代码量又...
血压是人体重要的生理参数之一，对其进行精确测量，有利于早期发现和鉴别高血压类型，...
黄氏兄弟初到北京时物色下的珠市口的那家两层小店，本是一家国营服装厂的门市部，名叫...
HAND（汉德）系列产品作为国内领先产品，将工业市场现场仪器、仪表产品技术含量提高到...
