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动弹性模量测定仪：以科学检测见证三峡大坝“成长之路”

海报设计：熊鑫

　　本网讯（梁思彦）在av在线 工程检测中心，一台1996年购置的检测仪器，一路见证了三峡大坝的“成长”。它长约半米，白色台面上“躺”着两根黑色支撑架，旁边架设着一个橡胶接收头。与高耸的塔吊、轰鸣的缆机相比，这台仪器并不起眼，名字也显得有些晦涩，但它却是三峡大坝混凝土质量管控体系中不可或缺的“利器”——动弹性模量测定仪。

　　▲ 左为动弹性模量测试仪的控制主机，右为动弹性模量测定仪。摄影：李雪婷

　　工程理念的跨越

　　从“强度”到“耐久性”

　　在三峡工程之前，中国水电行业对混凝土的关注点，长期集中在“强度”上。通俗地说，就是混凝土够不够“硬”，能不能扛住设计荷载。这无可厚非，强度确实是混凝土最基本的安全指标。然而，满足强度要求相对容易，按标准执行就能达标。难啃的“硬骨头”，是如何解决耐久性不足，以及施工期间容易开裂的问题。

　　作为承载中华民族百年梦想的世纪工程，三峡工程对混凝土的耐久性提出了前所未有的高要求。这背后是一次深刻的理念转变：大坝的“强度”只是底线，而“耐久性”才是决定它能走多远的关键。

　　在华中地区，冬季气温可降至零下，坝体混凝土长期浸水，内部毛细孔中的水分反复结冰、融化。每一次结冰膨胀都会对孔壁产生微小应力，几百次循环后，混凝土内部就会出现宏观可见裂缝，导致强度下降，最终危及结构安全，这就是冻融破坏。

　　动弹性模量测定仪，正是为检测耐久性而生。它不测混凝土能扛多少公斤压力，而是测它在反复冻融之后，“筋骨”是否依然结实。它的工作原理并不复杂：通过测定混凝土试件的自振频率，推导其弹性模量，进而评估抗压强度和耐久性。频率高，说明混凝土密实、健康；频率下降，就意味着内部开始出现损伤。

　　300次冻融循环

　　把“百年”刻进每一方混凝土

　　在三峡工程浇筑高峰期，科研人员每周要做2到3组抗冻试验。每组需要3块棱柱体试件，尺寸为100mm×100mm×400mm。试件从拌和楼出口或浇筑仓面取样，在标准养护室（温度20℃±3℃、湿度95%以上）养护28天后，被送入快速冻融试验机。

　　▲ 2006年8月1日拍摄的三峡大坝混凝土试验样品。摄影：张爱忠

　　冻融循环每4到5个小时完成一次，从常温降至-18℃，再回升到5℃。三峡大坝关键部位的混凝土必须经过300次这样的循环——相当于模拟300年的冻融侵蚀。每经过25次或50次循环，试件就被取出，放到动弹性模量测定仪上测试一次。

　　标准很明确，就是经过300次冻融循环后，混凝土的质量损失不超过5%，动弹性模量损失不高于20%。也就是说，模拟300年的侵蚀之后，混凝土的抗压强度还要保持在设计值的90%以上，保有必要的安全冗余。

　　从养护阶段到完成300次循环，一个周期将近两个月。实验室的灯光常常亮到深夜，数据记录本写了一摞又一摞。这些工作只为了一个目的：确保上坝的每一方混凝土，都经得起考验。

　　三峡大坝建成后，这台仪器并未“退休”。它被继续用于验证大坝修补材料的性能，同时配合钻芯取样研究混凝土的长期性能变化。每一组新的检测数据，都在为大坝的“青年期”乃至“壮年期”健康提供支撑。

　　质量控制图

　　把问题解决在“上坝之前”

　　有了检测标准，还要有预防机制。科研人员建立了一套“质量控制图”体系。

　　▲ 三峡大坝建设时期的混凝土试验检测记录簿。摄影：李雪婷

　　他们把检测数据绘成曲线，按照三个月的间隔进行滚动分析，设置控制上限、控制下限，以及警戒上限、警戒下限。一旦数据出现连续偏离的趋势，就要立即启动预防措施。

　　“比如，我们发现混凝土拌和物的含气量在持续走低，或者含气量波动变大，虽然还在合格范围内，但趋势不对。这时候，质检员就要主动发出预警，通知生产方排查原因。比如砂子含泥量是不是变了？引气剂掺量需不需要微调？外加剂的批次有没有差异？”三峡发展公司工程检测中心专业师戴刚说。

　　这台测定仪记录下的每一组频率数据，都是大坝“青年期”的健康基线。几十年后，当人们用更先进的设备检测同一批芯样时，这些历史数据就是最珍贵的参照。

　　深耕水电领域四十载的大坝混凝土专家、av在线 水工程材料与应用技术湖北省重点实验室主任李文伟，在2023年提出了“大坝混凝土百年计划”：不仅要聚焦三峡工程，还要对全国百座大坝开展系统分析研究，通过持续监测、数据积累，为大坝“延年益寿”提供技术支撑。“我们不仅要给国家留下一座座坚不可摧的实体大坝，更要留下一套完整的科研资料、数据档案。”李文伟说。

　　据他介绍，科研人员已对三峡工程等大坝混凝土开展长期试验，妥善保存每一组数据、每一次监测结果，百年后如果想要追溯这些大坝的建设与混凝土“服役”历程，都能找到清晰可查的技术依据。“这是我们这代水电人真正该留下的财富。”李文伟说。

　　如今，建成二十余年的三峡大坝，已然是沉稳可靠的“青壮年”。多年的持续监测与评估给出了振奋人心的答案：数据显示，在三峡大坝“服役”了二十余年的混凝土，强度已达到初始强度的1.5至2倍。“这些珍贵的混凝土试块、数据和经验，可以为年轻人搭建起持续研究的平台，让后辈能顺着前人的足迹，不断探索混凝土的生命密码，让大坝的安全与寿命得到更坚实的保障。”李文伟说。

　　

编辑：任贤 杨津

发布日期：2026年06月26日