預壓力孔道壓漿質量檢測技術研究

　　ng>預應力孔道壓漿質量技術研究ng>

　　目前,常用的孔道壓漿質量測系方法可分為對孔道質量整體檢測和對有問題的孔道局部檢測兩大類。

　　ng>基于彈性波法的孔道注漿質量整體檢測技術ng>目前，在孔道注漿質量評定時主要采用的是能貫穿整個孔道的整體檢測方法。該法可迅速準確地確定梁體注漿的整體飽滿程度，給梁體質量做出評價。常用的整體檢測法是能長距離傳播的彈性波法。它的優勢主要體現能量大、超聲波的分辨率高、接收信號頻率較高。正是基于這些特點，面對長度 30 米甚至 40 米長的孔道時，可采用彈性波，從孔道兩端進行穿透法檢測，從整體上評價孔道的注漿質量。

　　該檢測技術首選彈性波聲速，在檢測中根據提取的梁體混凝土速度、鋼絞線速度、孔道現場檢測速度間的關系模型計算注漿飽滿度指標 D 值。

　　公式為：

　　D 為孔道注漿檢測密實度計算指標 ； f(α,Cb,Cm,Ct）為孔道注漿傳導函數；Cb是同批次鋼束的波速 m/s ；

　　Cm是混凝土梁的具有代表性的波速值m/s ；Ct為孔道注漿體波速值 m/s ；

　　α是檢測剛度系數經驗取 0.90。根據上述函數模型，以現場孔道長度、孔道透射波旅行時為采集計算樣本，確定孔道注漿傳導函數內各變量值。

　　檢測中用到的混凝土梁代表值變化很大。主要是波的傳播環境復雜，不可能是一個確定的值。如果是現場澆筑的混凝土，經驗數值通常為：28 天齡期后，C40 混凝土波速在3900m/s 左右，C50 混凝土可以達到4400m/s 左右，而鋼束的波速一般為5200m/s。

　　由于孔道測試環境的復雜性，即包含了鋼束、注漿體、周圍混凝土以及可能形成缺陷的空洞、水分等，計算得到的飽滿度指標 D 不能用來作為孔道缺陷長度占整體孔道長度的百分比，可以認為是檢測過程中能量衰減測量結果反應注漿質量，可以反映孔道的注漿質量

　　ng>。基于超聲波法的孔道注漿質量局部檢ng>

　　測孔道整體注漿質量較差時，通常應用超聲波無損檢測法，來確定缺陷的具體位置，從而對注漿質量進行處理。在實際檢測采用兩面對測法，在被檢測孔道外徑的一端，利用換能器輻射發射高頻信號，經混凝土區→波紋管壁→波紋管圓心→波紋管壁→混凝土區，最后傳向波紋管外徑另一側的接收換能器。對于原材料、配合比、施工工藝等一致的混凝土來說，首先到達接收端的波總是沿著最短距離傳播過去的，當內部無缺陷即為直線路徑；當混凝土或孔道內有空洞或裂縫存在時，最先到達接收換能器的超聲波，由于不能通過缺陷與無缺陷的交界面而改變原直線路徑產生繞射，在不同的檢測情況下，超聲波的路徑也發生改變。如圖一。但不論哪種情況，最先抵達接收器的波，肯定是順著最短時間傳播的。

　　與氣體的聲阻抗率相比較，混凝土的聲阻抗率明顯偏大，兩者接觸面容易形成明顯的界限。檢測波在混凝土中傳播時，遇到上述界面，如蜂窩、空洞、裂縫時，要在界面處發生散射。

　　其中，頻率高的成分衰減很快，當波抵達接收探頭時，波的總能量已經減小，波幅降低，接收頻率也明顯減小。

　　檢測數據可以利用配套軟件在電腦上進行處理。從中可以直接得到聲速、波幅等相關參數，并且顯示聲時圖與頻域圖。在缺陷類型為不密實區及空洞模式下，右側將顯示各測點的詳細參數，處理工具會自動根據內部設置顯示出異常點。為了測試結果的穩定性，單個測點采集 10 組數據，剔除異常值后，取數據的均值作為該點最終測量值。根據相關試驗結果，常常將波速值作為第一參數值，該值對測量結構敏感，且結果變化大，易于分析判斷結果。波幅值變化范圍較小，與波速比較不能更明顯地體現結果，可以作為缺陷判斷的第二參數值，頻率也作為輔助判斷參數。

　ng>　預應力孔道壓漿質量檢測影響因素研ng>

　　究目前常用的檢測方法雖然能夠較為準確地檢測橋梁預應力孔道注漿質量，但不同施工工藝和檢測環境等都會影響實際檢測。影響預應力孔道壓漿質量檢測的主要因素有以下幾種—

　　ng>—換能器耦合狀態影ng>響換能器耦合狀態對超聲波波形有重要影響。如果換能器耦合不好，會造成大量聲能損失，使測得波幅信號偏低。如果作用在發射換能器與接受換能器上的壓力不均，兩換能器耦合層厚薄不均，將導致接收波幅不穩定。

　ng>　混凝土含水率影ng>

　　響混凝土缺陷中的填充物不同直接影響聲速的不同。當混凝土中缺陷被水填充時，超聲波在缺陷界面處將不再發生反射與繞射，而是直接通過缺陷中的填充水傳播。混凝土內部缺陷無法通過超聲波聲速、波幅、主頻等物理參數進行正確的表示，給檢測工作帶來極大干擾。所以，應盡量使混凝土保持自然干燥狀態。

　ng>　混凝土鋼筋影ng>

　　響若傳感器附近有鋼筋的干擾，部分超聲波通過鋼筋傳播，必然會導致所測聲速偏高，同時還會伴隨發生一定的首波畸變。研究證明，當超聲波傳播方向與鋼筋軸線方向平行時，鋼筋對混凝土中超聲波聲速測試結果影響較大，但通常認為傳感器離開鋼筋的距離大于傳感器間距離的1/8～1/6時，影響可忽略 ；當超聲波傳播方向垂直于鋼筋時，鋼筋對混凝土中超聲波聲速測試結果影響較小。因此，傳感器應避開鋼筋位置，使超聲波傳播方向盡量遠離鋼筋軸線方向。

　ng>　水泥品種的影ng>

　　響早齡期的混凝土，火山灰水泥明顯的比礦渣水泥聲速高，在 28d 內，聲速差別越來越小 , 28d 的聲速值則基本一致。因此 , 應該考慮水泥品種的影響 , 對較長齡期的混凝土 , 水泥品種的影響可以忽略。

　　ng>混凝土粗骨料的品種、粒徑和含量的影ng>

　　響不同品種的石料石質相似 ,聲速與其關聯性不強。但碎石表面比較粗糙 , 對水泥石和骨料的黏結有利,與卵石相比強度要高。鑒于試驗誤差的控制需要，對于不同石子采用不同測強曲線是有必要的。波在構件中骨料傳播的過程隨著粒徑增大而增加，水泥石收縮受粒徑變大影響作用力更強,一般的缺陷會使降低強度。可見 , 聲速和強度受影響程度與粒徑變化成相反影響作用。

　ng>　混凝土配合比的影ng>

　　響超聲波速度和配合比的情況有很大關聯。材料相同, 配合比不同，導致各種材料的用量在同樣體積的混凝土的存在作用不同。不同強度等級配合比混凝土不能采用擬合曲線，給工程檢測帶來很大困難。因為施工現場的配合比和實際的配合比還存在一定的差別, 現在還沒有一種技術能夠快捷、準確地測出硬化混凝土的配合比 ,這就給混凝土測強帶來較大誤差。

　ng>　混凝土養護條件及齡期影ng>

　　響在養護方法中,一般認為在水中養護的混凝土比在空氣中養護的混凝土聲速值偏高, 原因在于水中養護的混凝土水化較充分, 水化產物增加填充了毛細孔 ,毛細孔孔隙率減少,使聲速值有所提高。混凝土聲速隨齡期的增加而上升，但在硬化初期聲速很低，與泥砂夾層難以區別。而且，在硬化初期，混凝土對聲能的吸收系數較大，信號較低。試驗證明，混凝土強度達到設計標號 60％以上時，便于明確地判斷缺陷的存在。

　　隨著我國橋梁工程的飛速發展，對于橋梁的結構性能和耐久性都提出了較高的要求。孔道壓漿料性能直接控制結構的安全性與耐久性，因此，提高孔道壓漿的質量是現階段孔道壓漿材料研究發展的主要目標。