一種灌漿密實度檢測方法與流程

2023-08-01 00:27:31 1

本發明涉及工程建設質量檢測
技術領域：
，特別涉及一種灌漿密實度檢測方法。
背景技術：
：近年來，隨著公路橋梁工程建設的蓬勃發展，預應力混凝土梁被廣泛運用到橋梁建設的項目中，而預應力孔道灌漿是後張法預應力混凝土結構的一道非常關鍵的工序，重要性顯著。當預應力孔道中存在灌漿缺陷時，水和空氣的進入使得處於高度張拉狀態的鋼絞線發生腐蝕，造成有效預應力降低，從而極大地影響橋梁的耐久性。嚴重時，鋼絞線會發生斷裂，有可能出現突發安全事故。此外，壓漿質量缺陷還會導致混凝土應力集中，進而改變梁體的設計受力狀態，從而影響橋梁的承載力和使用壽命。因此，對灌漿缺陷的檢測成為保證預應力橋梁質量的重要環節.預應力孔道灌漿密實度檢測技術的發展與應用也日益引起業內的關注。由於灌漿缺陷的危害性，長期以來，研究人員嘗試了多種方法來檢測灌漿缺陷。按測試所採用的媒介來分，大致可以分為：1)基於電磁波的檢測方法：由於該方法受金屬屏蔽，因此不適合於鐵皮波紋管；即使是塑料波紋管或者無管狀況，也不合適於鋼筋密集狀況；電磁雷達受鋼筋影響大、適用範圍窄；2)基於超聲波的檢測方法：從理論上，利用灌漿缺陷對波速的影響，採用對測的方法可以檢測灌漿缺陷，但檢測時需要從板的兩側面對測，而且需要耦合，因此作業性差，效率很低；3)基於放射線(x光、γ射線等)的檢測方法：該方法的檢測精度較高，但測試設備和操作較複雜，需要底片等費用，檢測成本高；並且具有放射性，存在安全隱患；4)基於衝擊彈性波的檢測方法：該方法被認為是最有前途的方法。目前的檢測方法中，還未有明確的標準來指導檢測的進行，因此測試得到的結果準確度難以得到保證。技術實現要素：本發明的目的是提供一種灌漿密實度檢測方法，具有測試結果準確性好的優點。本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種灌漿密實度檢測方法，包括如下步驟：定性測試：s1：鋼絞線端頭的清理:將測試孔道錨頭兩端的露出鋼絞線清理乾淨，使鋼絞線上無覆漿；s2：傳感器安裝：將傳感器分別固定安裝在孔道最上的一根或兩根鋼絞線上，並使傳感器的軸線平行於鋼絞線方向；s3：激振及接收信號，包括:s3-1：調整放大器，使激振短端的放大倍率低於接收端的放大倍率；s3-2：將激振錘對準安裝傳感器鋼絞線，撞擊激振，撞擊方向平行於鋼絞線的軸向；s4：混凝土波速的測定：選取無孔道且與測試孔道相近高度的部位，將傳感器固定在梁的斷面上，採用激振錘激振；s5：灌漿密實度分析與評定：採用綜合灌漿指數if作為定性檢測的評定指標，當灌漿飽滿時，if＝1；完全未灌時，if＝0；綜合灌漿指數定義為：if＝(iev*ipv*itf)1/3，其中，為根據flea法得到的分項灌漿指數：為根據flpv法得到的分項灌漿指數；為根據pftf法得到的分項灌漿指數；或/和定位測試：a1：孔道定位；a2：傳感器安裝，包括：a2-1：選擇測試點：測試點設於孔道軸線與測試表面的垂直投影面上；在孔道全長等間隔設置測試點，且在如下位置加密測試點：a.進漿口；b.出漿口；c.彎曲孔道的起彎點；d.彎曲孔道的反彎點頂部；e.彎曲孔道的反彎點後部；a2-2：確定檢測方向：對於豎向結構，採用水平檢測方向；對馬蹄形擴幅的t梁腹板孔道，從下部測試；對於其他可以採用上下方向檢測的結構，採用上下方向檢測；a2-3：傳感器的固定方式：採用人工或機械方式將傳感器壓在測試部位表面；a3：激振及接收信號，包括：a3-1：放大器的選擇：放大器檔位可調；a3-2：激振錘的選擇：所述激振錘的對應壁厚小於實際梁厚；a3-3：激振錘設於孔道軸線與測試表面的垂直投影面上，利用激振錘激振並採集信號；a4：混凝土波速的測定：在健全混凝土結構上選取1-3m的一段；按照a2-a3的方法激振及採集數據；a5：灌漿密實度分析與評定：採用β值來反映測點位置的灌漿質量：β＝1-sv-sp；其中sv為板底部反射速度影響係數，有其中，vsd和vr分別為灌漿密實部位和測試部位反射波速，ηv＝vv/vsd，其中，vv為缺陷處反射波速；sp＝0.5ap/(ab*ηa)，ap、ab分別為波紋管、梁底部的反射信號振幅；ηa為反射振幅基準比率；當β＞0.5時，表示為密實；當0<β≦0.5時，表示為半空或小規模缺陷；當β≦0時，表示為全空或大規模缺陷；用灌漿密實度指數d來評定測試區間的灌漿質量，根據測試區間的灌漿質量來評定孔道灌漿質量；其中，n為定位測試的點數，nj代表健全測點數，nx代表小空洞點數，nd代表大空洞點數。用修正灌漿密實度指數來判定孔道的灌漿質量：其中，d為檢測區段的灌漿密實度指數；ld為檢測區段長度；l0為孔道全長；dk為當該孔道各檢測區段中，灌漿質量較好的連續區段的灌漿密實度指數；對於現澆預應力混凝土連續梁，若孔道長度≦50m，可採用定性定位綜合法或單獨採用定位測試；若孔道長度≧50m，則單獨採用定位檢測；所述定性定位綜合法包括如下步驟：1)定性測試；2)計算灌漿指數；3)若灌漿指數＞0.8，結束測試，認為無灌漿事故；4)若灌漿指數≦0.8，進行定位測試，對孔道和灌漿質量評價，結束測試。進一步優選為：在步驟s1中，鋼絞線端頭長度為3-5cm。採用上述方法，鋼絞線端頭太短傳感器比較難安裝，鋼絞線端頭太長則會影響激勵信號。進一步優選為：在步驟s2中，傳感器對稱安裝且傳感器與錨頭的距離x滿足，0<x≦2cm。進一步優選為：步驟s3-2重複至少5次。採用上述方法，通過重複測試提高測試的精確度，減少偶然因素帶來的誤差。進一步優選為：採用全長衰減法進行分析時，步驟s3中的激振方式為雙方向激振，在步驟s3-2後還包括步驟s3-3：對調激振端和接收端放大器的放大倍率，在原接收端的鋼絞線上激振，原激振端的傳感器接收信號。採用上述方法，雙方向激振有利於減少測試方向的不同所帶來的測試誤差，提高測試的精度。進一步優選為：步驟a1包括如下步驟，1)根據設計圖紙和施工記錄標出孔道的位置，若能標出，則定位；2)若1)中不能準確定位，則利用混凝土雷達或豎向掃描的方法確認孔道位置，若能確認，則定位；3)若2)中不能準確定位，則鑽孔驗證，定位；孔道位置的定位誤差不超過波紋管管徑的1/4。定位檢測需要沿孔道進行激振和測試。顯然，孔道定位的精度直接影響測試的精度和分辨力。採用上述方法，能夠通過最優的方式獲得孔道位置的信息，且儘可能地減少對待測試孔道和梁的破壞。進一步優選為：步驟a2-1中，在孔道全長設置測試點間距為0.15-0.4m，對a-e部位，測試點間距為0.05-0.2m。採用上述方法，由於泌水、氣泡聚集是造成灌漿缺陷的直接原因。而無論是泌水還是氣泡，均輕於固體化灌漿料。因此，泌水、氣泡容易聚集於管道的拐點和上部，a-e的部位正是這些部位，容易產生灌漿缺陷，所以需要設置更加密集的測試點，以提高測試的準確性。進一步優選為：在步驟a2-3中，用人工壓著的方式或固定傳感器，壓著力度最大為10kg，並使傳感器的軸線垂直於結構表面並對向孔道軸線。採用上述方法，實驗對比了專用支座套(st-s31sc-1)、手按(5kg)、手按(12kg)、熱熔膠這幾種固定方法，測試結果表明：手按力度較小時對測試信號影響較小，也可得到滿意的測試效果；手按按壓力度過大時頻階雜亂，說明手按力度對測試信號的影響較大；熱熔膠固定有附加模態，測試結果與熱熔膠的厚度、溫度等有關；專用支座套(st-s31sc-1)能提供穩定可靠地耦合力度和阻尼，使得測試信號更為穩定；與專用支座套相比，採用人工壓著的方式在測試點之間的移動更加方便。進一步優選為：步驟a3-3中激振錘距傳感器間距0.05-0.1m；擊打接觸結構表面瞬間的速度在0.2-0.6m/s。採用上述方法，激振的自振信號相對衰減較快，此時，在較大範圍內均可得到梁底的反射頻譜。這樣測試得到的測試結果更加準確可靠。進一步優選為：步驟a5中，還可同時採用sps值來反映測點位置的灌漿質量：第i點的psg值為其中vi和vi+1分別是第i點和i+1測點得到的反射波速；δs為第i和第i+1測點的間距，h為第i和第i+1測點間板的設計厚度；第n點的sps值為其前面各點psg值的累積。採用上述方法，考慮到對反射波速產生影響的混凝土材質、波紋管本身、壁厚、彈性波波長等參數，其變化均較為緩慢，vi和vi+1的變化不大，sps和psg較小。而存在空洞型缺陷時，在缺陷起始位置sps和psg均會發生突變。因此，採用sps和psg可以突出缺陷，減少其他因素的影響。結合β值，可以更準確地判定缺陷的位置和類型。綜上所述，本發明申請具有以下有益效果：(1)提供一種無損檢測技術對預應力梁孔道灌漿密實度情況進行了測試，採用以衝擊彈性波為檢測媒介，綜合了多種檢測方法對預應力梁孔道灌漿情況進行測定及綜合評判，將其結果定量化，形成一套更加精確的孔道灌漿質量評判標準，使得檢測結果更加精確，更加合理；(2)對測試方法、測試步驟、測點、測試方向、傳感器的安裝、激振錘的選擇等進行優化，形成完整的灌漿質量檢測步驟，使得檢測結果更加精確，更加合理。附圖說明圖1是實施例的工作流程圖；圖2是實施例的豎向掃描法示意圖；圖3是實施例的易出現灌漿缺陷的部位的示意圖；圖4是實施例的採用專用支座套固定傳感器得到的測試信號圖；圖5是實施例的採用手壓(5kg)方式固定傳感器得到的測試信號圖；圖6是實施例的採用手壓(12kg)方式固定傳感器得到的測試信號圖；圖7是實施例的採用熱熔膠固定傳感器得到的測試信號圖；圖8是梁厚大於對應壁厚時的頻譜圖。圖中，a、進漿口；b、出漿口；c、彎曲孔道的起彎點；d、彎曲孔道的反彎點；e、彎曲孔道的；a、梁底反射時間；b、自振周期。具體實施方式以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其並不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的保護範圍內都受到專利法的保護。一種灌漿密實度檢測方法，包括如下步驟：1.1檢測方法的選擇：對於現澆預應力混凝土連續梁，若孔道長度≦50m，可採用定性定位綜合法或單獨採用定位測試；若孔道長度≧50m，則單獨採用定位檢測。本實施例中孔道的長度為30m，採用定性定位綜合法。測試流程包括如下步驟：1)定性測試；2)計算灌漿指數；3)若灌漿指數＞0.8，結束測試，認為無灌漿事故；4)若灌漿指數≦0.8，進行定位測試，對孔道和灌漿質量評價，結束測試。測試流程如圖1所示。1.2抽樣方式：定性檢測的抽樣方式：可按梁體或孔道，原則上以隨機的方式抽樣。但在下述情況下，應優先檢測：1)當灌漿料在灌漿過程中發生初凝(特別是夏季容易出現)，以及灌漿壓力機出現故障的灌漿孔道；2)對腹板中的孔道，一般應選擇彎曲較大的孔道；定位檢測的抽樣方式：對於按梁檢測，應採用隨機抽取的方式，或者對施工質量有所懷疑的構件；對於按孔道檢測，應選取具有代表性的孔道，具體為：曲率最大的孔道；曲率最小、平直孔道；對施工質量有所懷疑的孔道。1.3定性檢測1.3.1鋼絞線端頭清理及傳感器安裝1)確定檢測梁體和孔道，並記錄；2)將測試孔道錨頭兩端的露出鋼絞線清理乾淨，鋼絞線端頭長度為3-5cm，使之能夠牢固地粘接傳感器；3)利用磁性卡座或粘接劑將傳感器分別安裝在孔道最上的一根或兩根鋼絞線上，並使傳感器的軸線平行於鋼絞線方向；4)傳感器的安裝應對稱，並儘量靠近錨頭，傳感器與錨頭的距離最大不大於2cm；5)安裝完成後，確認傳感器安裝牢固。1.3.2激振及數據採集1)調整放大器，使激振短端的放大倍率低而接收端的放大倍率高，並記錄；2)設置檢測設備，使激振端的信號接入ch0而接收端的信號接入ch1；3)標定檢測儀，並採集環境噪聲以作為數據降噪用；4)檢測儀進入準備狀態後，利用激振錘對準安裝傳感器鋼絞線，撞擊激振；撞擊方向平行於鋼絞線軸向；5)在屏幕上核實檢測數據無誤後保存；6)重複上述3)-4)的步驟5次以上，完成單方向的數據採集；7)對調激振端和接收端放大器的放大倍率；8)在原接收端的鋼絞線上激振，原激振端的傳感器接收信號；9)重複上述3)-5)的步驟以完成定性檢測。1.3.3混凝土波速的測定1)選取無孔道且與測試孔道相近高度的部位，進行混凝土波速的測定；2)測試方法與鋼絞線測試相似，所不同的是需要將傳感器固定在梁的斷面上，激振則採用激振錘激振。1.4定位檢測1.4.1孔道定位1)確定檢測梁體和孔道，並記錄；2)根據設計圖紙和施工記錄標出孔道的位置；3)當對孔道位置不確定時，利用混凝土雷達或豎向掃描的方法確認孔道位置；仍然不能確定時，應鑽孔驗證；豎向掃描法如圖2所示。4)管道位置的定位誤差不應超過波紋管管徑的1/4；1.4.2確定檢測方向選擇上下方向為檢測方向；在另外的實施例中，檢測對象為腹板等豎向結構，應採用水平檢測方向；在另外的實施例中，檢測對象為馬蹄形擴幅的t梁腹板孔道，從下部測試；再另外的實施例中，無法採用上下方向檢測，則採用其他方向檢測；1.4.3激振及數據採集1)在孔道軸線與測試表面的垂直投影面上，對於全孔道長度檢測，檢測間距取0.2m；對於下述易出現灌漿缺陷的部位，間距取0.1m：a.進漿口；b.出漿口；c.彎曲孔道的起彎點；d.彎曲孔道的反彎點頂部；e.彎曲孔道的反彎點後部；易出現灌漿部位如圖3所示。2)設置檢測設備，適當設置放大器，使採集得到的電壓信號在0.5～2v之間即可；3)標定檢測儀，並採集環境噪聲以作為數據降噪用；4)用人工壓著等方式使傳感器固定在測試結構的表面上，並使其軸線垂直於結構表面並對向孔道軸線；在固定傳感器時應使傳感器先端與結構表面密切接觸，避免點接觸或線接觸；在另外的實施例中，採用機械壓著的方式將傳感器壓在測試部位表面；5)檢測儀進入準備狀態後，利用激振錘激振並採集信號；激振錘參考表1選取；6)激振力度不應過大。擊打接觸結構表面瞬間的速度在0.4m/s；激振錘也應和傳感器同樣，在孔道軸線與測試表面的垂直投影面上，且距傳感器間距0.05m；7)在屏幕上核實檢測數據無誤後保存；8)移動傳感器到下一測點，開始下一測點的測試。表1激振錘選擇準則對象壁厚60cm首選激振錘d10d17d17d30次選激振錘d6、d17d10d30d501.4.4混凝土波速的標定1)在健全混凝土結構上選取2m的一段；2)按照定位檢測同樣的方法激振及採集數據。1.5測試結果分析1.5.1定性測試結果採用綜合灌漿指數if作為定性檢測的評定指標，當灌漿飽滿時，if＝1；完全未灌時，if＝0；綜合灌漿指數定義為：if＝(iev*ipv*itf)1/3，其中，iev為根據flea法得到的分項灌漿指數：ipv為根據flpv法得到的分項灌漿指數；itf為根據pftf法得到的分項灌漿指數。根據綜合灌漿指數if：0.80以上表明無灌漿事故或大範圍灌漿缺陷；不足0.80(包含)表明有灌漿事故或大範圍灌漿缺陷。1.5.2定位測試分析採用β值和sps值來反映測點位置的灌漿質量。其中，psg：phasesensitivitydetectionofgroutdensity，灌漿密實度相敏檢測指標；sps：sumofpsg，相敏指標和。β＝1-sv-sp；其中sv為板底部反射速度影響係數，有其中，vsd和vr分別為灌漿密實部位和測試部位反射波速，ηv＝vv/vsd，其中，vv為缺陷處反射波速；sp＝0.5ap/(ab*ηa)，ap、ab分別為波紋管、梁底部的反射信號振幅；ηa為反射振幅基準比率，根據幅頻計算的方式有所不同，參考表2。表2不同管道類型的ηv和ηa值評定標準：當β＞0.5時，表示為密實；當0<β≦0.5時，表示為半空或小規模缺陷；當β≦0時，表示為全空或大規模缺陷。psg：第i點的psg值為其中vi和vi+1分別是第i點和i+1測點得到的反射波速；δs為第i和第i+1測點的間距，h為第i和第i+1測點間板的設計厚度；第n點的sps值為其前面各點psg值的累積。用灌漿密實度指數d來評定測試區間的灌漿質量，根據測試區間的灌漿質量來評定孔道灌漿質量。其中，n為定位測試的點數，nj代表健全測點數，nx代表小空洞點數，nd代表大空洞點數。用修正灌漿密實度指數來判定孔道的灌漿質量：其中，d為檢測區段的灌漿密實度指數；ld為檢測區段長度；l0為孔道全長；dk為當該孔道各檢測區段中，灌漿質量較好的連續區段的灌漿密實度指數。表3孔道灌漿質量分類傳感器固定方式試驗：採用一標準試塊，對如下幾種傳感器的固定方式的測試結果進行了比較，採用d6錘進行測試，分別是，a：專用支座套(st-s31sc-1)；b：手按(5kg)；c：手按(12kg)；d：熱熔膠。測試結果如圖4-7所示。測試結果表明：手按力度較小時對測試信號影響較小，也可得到滿意的測試效果；手按按壓力度過大時頻階雜亂，說明手按力度對測試信號的影響較大；熱熔膠固定有附加模態，測試結果與熱熔膠的厚度、溫度等有關。專用支座套(st-s31sc-1)能提供穩定可靠地耦合力度和阻尼，使得測試信號更為穩定。採用手動按壓的方式，既能使傳感器牢固地與梁體表面接觸，又能夠方便移動，實現快速又可靠地測試。激振方式對比試驗：選取的激振錘對灌漿密實度檢測精度和分辨力有很大的影響。激振錘激振得到的彈性波具有自振周期。該自振周期與彈性波速的乘積的一半，即為對應壁厚。採用c50的預應力混凝土梁進行了試驗，各激振錘得到的彈性波自振周期及對應壁厚見表4：表4典型條件下對應壁厚激振錘d6d10d17d22d30d50自振周期(ms)0.0210.0340.0580.0760.1030.172對應壁厚(m)0.0430.0690.1180.1540.2100.351根據實際壁厚與對應壁厚的關係，可以分為以下3種情形:如圖8所示，當實際梁厚大於上表中的對應壁厚時，理論上在頻譜圖上就會出現兩條線。當實際梁厚接近表中的對應壁厚時，其自振信號與梁底反射信號會形成共振，此時在頻譜上僅出現一個對應的峰值。該峰值可能偏向梁底反射時間，也可能偏向自振周期。當實際梁厚小於表中的對應壁厚時，其自振信號與梁底反射信號可能形成反向疊加，從而削弱梁底的反射。因此，選取激振錘使其對應壁厚小於實際梁厚是必要的。實施例1-12如表5所示。表5實施例1-12的各項參數表當前第1頁12