钢筋混凝土结构透视仪原理

近日，国网天津市电力公司电力科学研究院(以下简称电科院)研发的全国首台钢纤维混凝土无损检测仪器在天津宝坻地区电网混凝土制品检测中率先试应用，以不破坏制品结构的方式成功检测出钢纤维混凝土内部制造质量，实现检测时间的大幅缩短和检测可靠性的有效提升。　　在首次现场应用中，电力工作人员手持检测仪器，在不破坏制品内部结构的情况下，顺利对宝坻电网某区域水泥电杆等电网混凝土制品的内部钢筋直径、抗压强度进行了测量。“该仪器具有无损、全检、便携、直观等优势，它的研发应用成功解决了国内钢纤维混凝土制品检测难、监管难、评价难的问题。”电科院技术人员陈韶瑜介绍说。　　近年来，随着我国电网能源网架加快建设，钢纤维混凝土制品使用量逐年递增，但质量管控和制品安全性检测手段较为落后，构建新型质检模式迫在眉睫。电科院针对以上问题，结合电力系统内外钢纤维混凝土产品在运期间质量情况，进行电力混凝土无损全检的可行性论证，对钢筋直径、分布、腐蚀情况、保护层厚度、混凝土强度、内部裂纹等开展测量试验，进行破坏比对和结果修正，并完善试验数据库，以开发钢纤维混凝土无损检测仪。　　电科院技术团队在仪器研发中攻克了钢纤维混凝土内部钢筋直径测量技术，实现在不破坏钢纤维混凝土制品的情况下，精准测量出制品内部钢筋数量及直径，达到国际领先水平 首创了钢纤维混凝土抗压强度测量技术，适用于钢筋、纤维、钢丝网等不同类型的钢纤维混凝土，填补了国际空白。同时在业内率先打造钢纤维混凝土制品全寿命周期检测方式，实现了钢纤维混凝土制品数字化质量管控，具有检测效率高、缺陷检出率高、检测投入成本低等优点。　　未来，钢纤维混凝土无损检测仪将广泛推广应用在我国能源、水利、交通、通讯、建筑等领域的工程建设中，通过快速检测钢纤维混凝土制品存在的隐患及质量问题，提高钢纤维混凝土领域整体产品质量，减少隐患工程发生，降低事故率，保障能源电力和通讯设施、公共和民用建筑、桥梁安全，为质量强国贡献国网智慧和天津力量。　　下一步，电科院将充分积累钢纤维混凝土无损检测仪试用经验，提高检测效率和稳定性，将仪器积极推广至电网企业的各级物资检测中心及发电企业、通信、水利、交通、建筑等行业中，并为用户提供“个性化装置、软件和运维指导方案”。

青岛盛瀚色谱混凝土，简称为“砼（TóNG）”，混凝土材料在建筑工程中发挥着重要作用。混凝土外加剂是混凝土的重要组成部分，已经成了现代混凝土必不可缺的主要材料之一，对提升混凝土性能和质量起到了很大的作用，为混凝土工程的质量做出了巨大贡献，可以说是大功臣一个。而建筑工程中经常出现的一种现象就与混凝土添加剂有关——钢筋锈蚀。原因在于：为了有效提升混凝土的强度，人们会在混凝土中加入大量的钢筋，而混凝土中的氯离子（主要来源于外加剂）会与钢筋发生化学反应，造成钢筋锈蚀并释放气体，最终促使混凝土发生膨胀而出现裂纹，影响混凝土的外观与强度。混凝土外加剂，想说爱你还真是不容易。 因此，对混凝土外加剂中的氯离子的检测具有十分重要的意义。GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》中提出两种检测氯离子含量的方法：电位滴定法、离子色谱法。因离子色谱法操作较简单，本文主要介绍后者。离子色谱法是液相色谱分析方法的一种，样品溶液经阴离子色谱柱分离，溶液中的阴离子F－、CL－、SO４２－、NO３－被分离，同时被电导池检测，从而测定溶液中氯离子峰面积或峰高。离子色谱法优势：? 仲裁法，数据结果更权威? 操作简单：过滤、进样即可? 一针进样，可以同时分离多种离子：氯离子、硫酸根等GB 8076-2008 《混凝土外加剂》中指出，氯离子含量检测不超过生产厂控制值（生产厂应在相应的技术资料中明示产品匀质性指标的控制值）。标准中没有明确界定氯离子含量，具体指标由生产厂商自定。由青岛盛瀚自主研发生产的CIC-D100型离子色谱仪，抑制型电导法测定混凝土外加剂中的氯离子，方法简单，数据准确。实验结果显示：混凝土外加剂共进样217针，阴离子抑制器仍保持运行正常。确定该方法测试对抑制器等耗材无损伤。建议现阶段所使用的部分混凝土减水剂、防水剂、防冻泵送剂等都或多或少含有氯离子，所以为了消除或降低含氯外加剂对混凝土造成的不良影响，建议在使用含氯外加剂后及时向混凝土中掺入适量的阻锈剂。依据化学原理可知，氯离子在氧气、水分充足的环境下与铁的化学反应更加激烈，所以应当避免在露天混凝土中掺入含有氯离子的外加剂，如此方能最为有效地保障混凝土的质量。

沼气发酵是整个沼气工程的核心，对沼气生产效率和工程经济具有决定性的影响。因此必须对沼气发酵过程进行有效的监测，一般可以选择一些沼气成分监测设备，如沼气分析仪Gasboard-3200，用户可根据沼气中甲烷、二氧化碳、硫化氢、氧气等成分对沼气发酵的工艺过程进行调控，可以有效提高沼气产气量。 除此之外，选择合适的沼气发酵装置也是十分必要的，根据建造材料，沼气发酵装置可分为钢筋混凝土结构、钢结构（包括钢板焊接结构、钢板卷制结构、钢板拼装结构）和软体沼气发酵装置。下面介绍几种钢结构发酵罐与软体沼气池，希望能帮助大家更全面系统的了解沼气工程常见的几种沼气发酵装置。 一、钢板焊接结构沼气发酵罐 钢板焊接结构沼气发酵罐最大的优点是技术成熟，可以现场制作，不需要专用的设备和工装，但防腐工艺相对复杂。其设计的一般规定为： 1）沼气发酵罐的设计压力通常取常压或接近常压，负压不应小于0.49kPa。 2）设计条件不应少于以下内容：发酵罐容积或直径、高度；地震设防烈度、风载荷、雪载荷、气温条件及地址条件；操作压力及操作温度（取罐体正常操作时，罐体金属可能达到的最高或最低温度。在寒冷地区，对无加热也无保温的罐体，设计温度建罐地区最低日平均温度加13℃）；介质种类及密度。 3）厚度附加量应考虑钢板负偏差和腐蚀余量。 钢板焊接发酵罐多采用立式圆筒形，其结构设计最主要在于钢板的厚度和焊缝设计。从用材角度考虑，立式圆筒形罐体径高比为1:1时最节省材料。钢板越宽，在发酵罐制作过程中焊缝越少，相应地减少了焊缝渗漏的可能性，同时加快了制作速度，节约了焊接的人工费用。目前国内市场最容易买到的钢板宽度规格尺寸是250mm和1500mm。而发酵罐罐体尺寸的确定可以从三个方面同时考虑：径高比宜为1:(0.6~1.2)；尽量采用宽度大的钢板；尽量采用同一规格尺寸的钢板。 对于钢板焊接发酵罐的腐蚀问题，我们一般可以按中等腐蚀强度来考虑。对钢材（不包括镀锌材料）表面焊缝进行除锈处理后，再在罐体表面刷一层防锈底漆，一般不超过6h。油漆防腐的施工方法：油漆稀释后用滚筒从上到下均匀涂刷，涂膜总厚度0.15~0.20mm，分两至三道完成，发酵罐外表面面漆应选用与底漆结合良好的配套使用，外壁有保温层时可不刷面漆，发酵罐内壁不刷面漆。 二、钢板卷制结构沼气发酵罐 钢板卷制结构沼气发酵罐也就是俗称的“利浦罐”。利浦罐应用金属塑性加工硬化和薄壳结构的原理，采用螺旋、双折边、咬合工艺和专用滚压、咬合、压紧成型设备来建造沼气发酵罐。采用该技术制作的罐体，施工周期短，节约钢材，罐体自重轻，使用寿命一般可达20年以上，具有相当大的环拉强度。但需要专门设备进行制作，其使用的钢板材料不是市面上的通用规格，且建造容积一般不宜过大，单池容积一般不超过5000m3。 利浦罐使用的材料通常为495mm宽，2~4mm厚的镀锌钢板或不锈钢-镀锌钢板复合板。从强度理论上讲，罐体的钢板厚度可以比2mm更小，但从结构稳定性角度考虑，选用材料一般不小于2mm，鉴于制罐机械咬合紧密度和压紧强度的限制，选用材料一般不大于4mm。 由于利浦罐体所用材料较少，因而利浦罐对底板基础的要求远远小于钢筋混凝土罐对底板基础的要求。在基础底板浇筑时，按所要制作的罐体直径在底板表面留一条宽150mm，深100mm的预留槽，槽内按直径均匀放置一定数量的锚形不锈钢预埋件，利浦罐制作完成后将被准确地放入预留槽内，用螺栓将罐体和预埋件固定，然后用膨胀混凝土和沥青、油毡等材料来密封此槽，最后覆细石混凝土保护层。 对于防腐问题，虽然使用镀锌钢板制作的利浦罐具有一定的防腐作用，但是钢板表面附着的镀锌层不足以抵抗料液和气体对其的腐蚀，特别是在开孔处和安装平台、栏杆、保温层固定件等焊接处，钢板表面镀锌层容易遭到破坏，所以在罐体制作完成、实验合格后仍然需要进行防腐处理。同样采用利浦制罐技术的沼气发酵罐也需要制作保温结构。其防腐处理方法与钢板焊接结构的发酵罐相同。 三、钢板拼装结构沼气发酵罐 钢板拼装罐是采用钢板搭结技术利用螺栓进行连接紧固安装而成，罐体及罐顶材料均采用符合国家标准的钢板，在工厂内将钢板机械加工处理后进行纵向、横向搭结，搭结处采用专业高分子密封材料聚硫胶将其密封拼装组合。按其表面材料不同又可细分为：搪瓷拼装罐、热喷涂拼装罐、电泳漆拼装罐等。 1.搪瓷拼装罐 搪瓷拼装罐是基于薄壳结构原理，采用预制柔性搪瓷钢板以螺栓连接方式及橡胶密封拼装制成的罐体，简称搪瓷钢板拼装罐或搪瓷拼装罐。搪瓷钢板基板为低碳钢冷轧板，屈服强度≤280MPa，抗拉强度270~410MPa，搪瓷瓷釉是多种无机化工原料共同高温烧制反应而成，搪瓷钢板通过钢板基材表面涂敷搪瓷浆料并进行焙烧而成。搪瓷钢板拼装罐具有耐腐蚀性好、施工周期短、节约钢材、罐体自重轻、易拆卸等优点，其缺点是螺栓连接的方式带来了渗漏的可能，不方便施工现成开孔方位的调整。 2.热喷涂拼装罐 热喷涂拼装罐是热喷涂技术和拼装罐结合的产物，热喷涂技术是指将两根带电的金属丝电弧熔融，并通过压缩空气喷吹、雾化，使金属喷涂至经处理的基体表面，形成结合良好、致密的金属涂层，然后用封闭剂对金属涂层表面进行封闭，最终形成长效防腐复合涂层。电弧喷涂锌、铝涂层外加有机封闭涂层的长效防腐蚀复合涂层能够实现30年内不维护的要求。电弧喷涂层与钢结构基体以机械镶嵌和微冶金的结合，提高了涂层结合力，在轻微碰撞或冲击下也能确保防腐涂层不起皮、不脱落，使得涂层质量 完全满足长效防腐蚀的要求，从而减少了钢板结构在服役期间的维护费用，减少了涂料施工带来的环境污染，延长了钢板结构的使用寿命。 3.电泳漆拼装罐 电泳漆拼装罐的钢板表面防腐运用了“阴极电泳处理”技术，阴极电泳处理是一种特殊的防腐方法，该方法以拼装钢板为阴极，即将钢板浸渍在装满水离子浓度比较低的电泳槽中作为阴极，在槽中另设置与其相对应的阳极，所采用的电泳涂料是阳离子型（带正电荷），在两极间通以直流电，在钢板上就会析出防腐膜，钢板经过酸洗、磷化、电泳等防腐处理后，再进行喷粉处理，就可使钢板具有双层防腐的功效，电泳层和钢板之间的结合力很强，电泳涂层作为保护层不仅能阻止罐体腐蚀，且具有抗强酸、强碱的功能和极强的抗磨损性。 电泳漆与传统防腐处理技术相比具有防腐效果好、耐高温、耐低温、耐磨、抗冲击等优点，在运输过程中可减少或避免罐体碰撞损坏。此外，还克服了搪瓷拼装罐运输及安装过程中因碰撞而造成掉瓷和大面积爆瓷的现象。 四、软体沼气发酵装置 软体沼气发酵装置，是一种新型沼气设备。主要包括：软体可折叠沼气发酵袋、沼气储气袋、沼气升压泵、脱硫器、分水器、沼气输送管及相关管件等。设备的主体是软体可折叠沼气发酵袋，采用高强度塑性材料制成，设有出气孔，进、出料口。其发酵原料来源广泛，可将大量的生活垃圾转化为价格极低的燃气。目前较为常用的软体沼气发酵装置主要有两种：黑膜软体沼气池和红泥软体沼气池。 1.黑膜软体沼气池 黑膜软体沼气池，学名“全封闭厌氧塘”，是养殖场沼气制取装置中的一个重要部分。黑膜软体沼气池是在开挖好的土方基础上，由底膜和顶膜密封形成的一种厌氧反应器。该沼气池集发酵、贮气于一体，采用防渗膜材料将整个厌氧塘进行全封闭，其粪污处理原理与其他厌氧生物处理过程一样，依靠厌氧菌的代谢功能，使有机底物得到降解并部分转化生成沼气。其特点如下： 1）建设成本低，施工方便 2）停留时间长，出水效果好 3）吸热性能好，增温保温效果好，产气量高 4）防渗膜材料抗拉强度高，抗老化、耐腐蚀 5）超大贮气容积，可实现一体化贮气 6）池底设自动排泥装置，能很好的实现排渣功能 从建设成本、维护管理，及产气、发电、污水处理等多方面来说，黑膜软体沼气池有着天然的优势，因而有着较好的经济效益、社会效益和生态效益。较适用于大型养殖场与“水泡粪”工艺养殖场的养殖排泄物的处理。但黑膜软体沼气池占地面积大，如果要进行沼气发电的话，还需增加一个防腐防爆的增压器。 2.红泥软体沼气池 红泥软体沼气池是指利用新技术新材料制作而成并且可折叠的沼气池，主要由沼气发酵池、沼气池储气袋组成。发酵池主要分为茶壶形和浮罩形；储气袋一般分为圆柱形和长方形。红泥软体沼气池比一般的PVC多了红泥成份，红泥胶皮是一种改性合金塑料，是一般塑料无法比拟的。虽然红泥软体沼气池容易受外界锐器，老鼠啃咬等损坏，造价较黑膜软体沼气池高，但具有如下优势： 1）使用条件不受季节、地域气候的限制 2）阻燃、抗老化、耐腐蚀、耐低温、防震，使用寿命长 3）制作简便，运输方便，对存放点基础无特别要求，施工方便 4）建设工期短，投资少，比低压湿式贮气柜减少投资40%以上 6）安装拆卸容易，维修、搬迁方便简单 7）可根据产气量、贮气量大小随时增减贮气袋数量 8）商品化程度高，可以实现专业化、规范化、工厂化生产（来源：沼气圈）