抽水蓄能项目土建材料质量检测方法及标准研究

引言:

土建工程是抽水蓄能电站建设的基础，其质量直接关系到电站的运行安全、使用寿命和经济效益。而土建材料作为构成工程实体的物质基础，其质量优劣更是决定工程成败的关键因素。

一、抽水蓄能项目土建关键材料及性能要求

（一）水泥

水泥是混凝土的胶凝材料，其质量直接影响混凝土的强度、耐久性和工作性能。在抽水蓄能项目中，水泥需具备低水化热、高强度、良好的抗硫酸盐侵蚀和抗冻性能。对于大坝混凝土，通常采用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，要求3 天抗压强度不低于20MPa，7 天抗压强度不低于 30MPa ，28 天水化热不超过 250kJ/kg ，以减少混凝土内部温度升高导致的裂缝风险 。

（二）骨料

骨料包括粗骨料（碎石、卵石）和细骨料（砂），是混凝土的骨架成分，对混凝土的强度、抗渗性和耐久性有重要影响。粗骨料要求质地坚硬、清洁，针片状颗粒含量不超过 15% ，压碎指标值不超过 20% ，以保证混凝土的骨架强度和稳定性。

（三）钢材

钢材在抽水蓄能项目中主要用于结构配筋、压力管道和钢结构部件。对于钢筋，多采用 HRB400及以上级别的高强度钢筋，要求屈服强度不低于 400MPa ，抗拉强度不低于 540MPa ，断后伸长率不低于 16% ，以满足结构承载和变形要求。

（四）防水材料

抽水蓄能项目中的地下厂房、输水隧洞等部位对防水性能要求极高，需采用高性能防水材料。防水混凝土的抗渗等级一般不低于P8，对于高水头部位可提高至P10 以上。外贴式防水材料如高分子防水卷材，要求拉伸强度不低于 8MPa，断裂伸长率不低于 400% ，以适应结构变形。

二、抽水蓄能项目土建材料质量检测方法

（一）物理性能检测

采用筛分法对骨料的颗粒级配进行检测。将骨料样品通过一套不同孔径的标准筛，称量各筛上的筛余量，计算累计筛余百分率，绘制级配曲线。根据曲线判断骨料的级配是否符合要求，避免出现断级配或级配不良导致混凝土工作性能下降。对于水泥，采用李氏比重瓶法测定其密度，硅酸盐水泥的密度一般应不低于 3.0g/cm³ 。对于骨料，通过真空饱水法或蜡封法测定其表观密度和孔隙率。孔隙率过高的骨料会降低混凝土的抗冻性和强度，需严格控制其孔隙率指标。

（二）化学性能检测

利用 X 射线荧光光谱（XRF）、原子吸收光谱（AAS）等仪器，对水泥中的氧化钙（CaO）、二氧化硅 SiO₂ ）、三氧化二铝 Φ(Φ_Al2O3) ）、三氧化二铁 (Fe₂O₃ ）等主要化学成分进行定量分析，确保各成分含量符合标准要求，尤其是对影响水泥水化热和抗侵蚀性能的关键成分进行严格控制。检测骨料、外加剂等材料中的氯离子、硫化物、硫酸盐等有害物质含量。混凝土中氯离子总含量（以胶凝材料总量计）不得超过 0.1% ，以防止钢筋锈蚀。通过离子色谱法或电位滴定法等精确测定氯离子含量，确保混凝土结构的耐久性。

（三）力学性能检测

制作 150mm×150mm×150mm 的标准立方体试块，在标准养护条件下（温度 20±2^∘C ，相对湿度>95% ）养护至规定龄期（通常为 28 天），然后通过压力试验机进行抗压强度试验。同时，可通过抗折试验测定混凝土的抗折强度，通过轴心抗压试验测定混凝土的轴心抗压强度，为结构设计提供数据支持。依据《金属材料 拉伸试验》（GB/T 228）标准，使用万能材料试验机对钢筋和钢板进行拉伸试验，测定其屈服强度、抗拉强度和断后伸长率。通过弯曲试验（弯曲角度通常为 180°）检验钢材的塑性变形能力，确保钢材在加工和使用过程中不会发生脆性断裂。

（四）无损检测技术应用

利用超声波在材料中的传播特性，检测混凝土内部的缺陷。当混凝土内部存在空洞、疏松、裂缝等缺陷时，超声波的传播速度会降低，波形会发生畸变。通过分析超声波的声时、波幅和频率等参数，可判断缺陷的位置、大小和性质，为混凝土质量评估提供依据。地质雷达通过向材料内部发射高频电磁波，并接收反射回来的信号，形成雷达图像。根据图像中信号的强度、相位和频率等特征，可检测混凝土结构内部的钢筋分布、缺陷位置以及防水层的完整性等，具有检测速度快、结果直观等优点。

三、抽水蓄能项目土建材料质量检测标准现状与问题分析

我国抽水蓄能项目土建材料质量检测主要依据《水工混凝土施工规范》（SL 677）、《水工混凝土试验规程》（SL 352）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204）等国家标准和行业规范。这些标准对土建材料的性能指标、检测方法、验收规则等作出了规定，为材料质量控制提供了基本依据。现有标准多为通用标准，未充分考虑抽水蓄能工程高水头、大温差、频繁荷载变化等特殊工况对材料性能的特殊要求，导致部分材料性能指标不能满足工程实际需求。对于抽水蓄能项目中关键部位（如地下洞室、压力管道）的材料检测频率，现有标准未作详细规定，容易导致检测工作的随意性，无法及时发现材料质量问题。随着纳米材料、自修复混凝土、智能传感材料等新型材料在抽水蓄能工程中的应用，现有标准缺乏对这些新型材料的检测方法和验收标准，给材料质量控制带来困难。部分标准中规定的检测方法较为传统，未能及时纳入超声检测、地质雷达检测、物联网监测等先进检测技术，影响检测效率和准确性。

四、抽水蓄能项目土建材料质量检测方法及标准优化建议

（一）检测方法优化

加大超声检测、地质雷达检测、红外热像检测等无损检测技术的应用，提高检测效率和准确性。同时，引入自动化检测设备，如全自动水泥胶砂强度检测系统、智能钢筋拉伸试验机等，减少人为因素干扰，提升检测精度。针对抽水蓄能项目的特点，加强现场检测工作，采用便携式检测设备对材料进行快速检测。同时，建立物联网监测系统，在材料堆场和施工现场部署传感器，实时监测材料的存储环境和使用情况，实现材料质量的全过程可追溯。

（二）标准体系完善

结合抽水蓄能工程的特殊性，制定专项材料质量检测标准，明确材料在高水头、大温差、频繁荷载等工况下的性能指标要求，如提高混凝土的抗冻等级（ ⩾F300 ）、抗渗等级（ ⩾Pl0 ），细化钢材的低温冲击性能指标等。对抽水蓄能项目中关键部位的材料检测频率和抽样规则进行细化规定。例如，规定地下洞室衬砌混凝土每浇筑 500m³至少进行 1 组抗压强度检测；压力管道钢材每批次抽检比例不低于 5% ，并进行 100% 的无损检测。组织科研机构、企业和行业专家，开展纳米材料、自修复混凝土等新型材料的检测方法和性能指标研究，制定相应的检测标准和验收规范，填补标准空白。

结论:

抽水蓄能项目土建材料质量检测是保障工程质量和安全的关键环节。通过对水泥、骨料、钢材、防水材料等关键材料性能要求的分析，以及对物理性能、化学性能、力学性能等检测方法的研究。同时，智能检测技术在实际工程中的成功应用表明，先进技术的引入能够显著提升材料质量检测的效率和准确性。未来，应进一步加强抽水蓄能项目土建材料质量检测技术研究，完善检测标准体系，推动行业技术进步，为我国抽水蓄能事业的高质量发展提供坚实保障。

参考文献:

[1]陈静.建筑工程材料检测质量影响因素及提高途径[J].混凝土世界,2022(10):90-95.

[2]芮志军.建筑工程材料检测质量提升策略探究[J].四川建材,2022(08):33-34.

[3]林宇驰.建筑工程材料检测技术研究[J].江西建材,2021(11):43-44+46.