预压力孔道压浆质量检测技术研究

　　ng>预应力孔道压浆质量技术研究ng>

　　目前,常用的孔道压浆质量测系方法可分为对孔道质量整体检测和对有问题的孔道局部检测两大类。

　　ng>基于弹性波法的孔道注浆质量整体检测技术ng>目前，在孔道注浆质量评定时主要采用的是能贯穿整个孔道的整体检测方法。该法可迅速准确地确定梁体注浆的整体饱满程度，给梁体质量做出评价。常用的整体检测法是能长距离传播的弹性波法。它的优势主要体现能量大、超声波的分辨率高、接收信号频率较高。正是基于这些特点，面对长度 30 米甚至 40 米长的孔道时，可采用弹性波，从孔道两端进行穿透法检测，从整体上评价孔道的注浆质量。

　　该检测技术首选弹性波声速，在检测中根据提取的梁体混凝土速度、钢绞线速度、孔道现场检测速度间的关系模型计算注浆饱满度指标 D 值。

　　公式为：

　　D 为孔道注浆检测密实度计算指标 ； f(α,Cb,Cm,Ct）为孔道注浆传导函数；Cb是同批次钢束的波速 m/s ；

　　Cm是混凝土梁的具有代表性的波速值m/s ；Ct为孔道注浆体波速值 m/s ；

　　α是检测刚度系数经验取 0.90。根据上述函数模型，以现场孔道长度、孔道透射波旅行时为采集计算样本，确定孔道注浆传导函数内各变量值。

　　检测中用到的混凝土梁代表值变化很大。主要是波的传播环境复杂，不可能是一个确定的值。如果是现场浇筑的混凝土，经验数值通常为：28 天龄期后，C40 混凝土波速在3900m/s 左右，C50 混凝土可以达到4400m/s 左右，而钢束的波速一般为5200m/s。

　　由于孔道测试环境的复杂性，即包含了钢束、注浆体、周围混凝土以及可能形成缺陷的空洞、水分等，计算得到的饱满度指标 D 不能用来作为孔道缺陷长度占整体孔道长度的百分比，可以认为是检测过程中能量衰减测量结果反应注浆质量，可以反映孔道的注浆质量

　　ng>。基于超声波法的孔道注浆质量局部检ng>

　　测孔道整体注浆质量较差时，通常应用超声波无损检测法，来确定缺陷的具体位置，从而对注浆质量进行处理。在实际检测采用两面对测法，在被检测孔道外径的一端，利用换能器辐射发射高频信号，经混凝土区→波纹管壁→波纹管圆心→波纹管壁→混凝土区，最后传向波纹管外径另一侧的接收换能器。对于原材料、配合比、施工工艺等一致的混凝土来说，首先到达接收端的波总是沿着最短距离传播过去的，当内部无缺陷即为直线路径；当混凝土或孔道内有空洞或裂缝存在时，最先到达接收换能器的超声波，由于不能通过缺陷与无缺陷的交界面而改变原直线路径产生绕射，在不同的检测情况下，超声波的路径也发生改变。如图一。但不论哪种情况，最先抵达接收器的波，肯定是顺着最短时间传播的。

　　与气体的声阻抗率相比较，混凝土的声阻抗率明显偏大，两者接触面容易形成明显的界限。检测波在混凝土中传播时，遇到上述界面，如蜂窝、空洞、裂缝时，要在界面处发生散射。

　　其中，频率高的成分衰减很快，当波抵达接收探头时，波的总能量已经减小，波幅降低，接收频率也明显减小。

　　检测数据可以利用配套软件在电脑上进行处理。从中可以直接得到声速、波幅等相关参数，并且显示声时图与频域图。在缺陷类型为不密实区及空洞模式下，右侧将显示各测点的详细参数，处理工具会自动根据内部设置显示出异常点。为了测试结果的稳定性，单个测点采集 10 组数据，剔除异常值后，取数据的均值作为该点最终测量值。根据相关试验结果，常常将波速值作为第一参数值，该值对测量结构敏感，且结果变化大，易于分析判断结果。波幅值变化范围较小，与波速比较不能更明显地体现结果，可以作为缺陷判断的第二参数值，频率也作为辅助判断参数。

　ng>　预应力孔道压浆质量检测影响因素研ng>

　　究目前常用的检测方法虽然能够较为准确地检测桥梁预应力孔道注浆质量，但不同施工工艺和检测环境等都会影响实际检测。影响预应力孔道压浆质量检测的主要因素有以下几种—

　　ng>—换能器耦合状态影ng>响换能器耦合状态对超声波波形有重要影响。如果换能器耦合不好，会造成大量声能损失，使测得波幅信号偏低。如果作用在发射换能器与接受换能器上的压力不均，两换能器耦合层厚薄不均，将导致接收波幅不稳定。

　ng>　混凝土含水率影ng>

　　响混凝土缺陷中的填充物不同直接影响声速的不同。当混凝土中缺陷被水填充时，超声波在缺陷界面处将不再发生反射与绕射，而是直接通过缺陷中的填充水传播。混凝土内部缺陷无法通过超声波声速、波幅、主频等物理参数进行正确的表示，给检测工作带来极大干扰。所以，应尽量使混凝土保持自然干燥状态。

　ng>　混凝土钢筋影ng>

　　响若传感器附近有钢筋的干扰，部分超声波通过钢筋传播，必然会导致所测声速偏高，同时还会伴随发生一定的首波畸变。研究证明，当超声波传播方向与钢筋轴线方向平行时，钢筋对混凝土中超声波声速测试结果影响较大，但通常认为传感器离开钢筋的距离大于传感器间距离的1/8～1/6时，影响可忽略 ；当超声波传播方向垂直于钢筋时，钢筋对混凝土中超声波声速测试结果影响较小。因此，传感器应避开钢筋位置，使超声波传播方向尽量远离钢筋轴线方向。

　ng>　水泥品种的影ng>

　　响早龄期的混凝土，火山灰水泥明显的比矿渣水泥声速高，在 28d 内，声速差别越来越小 , 28d 的声速值则基本一致。因此 , 应该考虑水泥品种的影响 , 对较长龄期的混凝土 , 水泥品种的影响可以忽略。

　　ng>混凝土粗骨料的品种、粒径和含量的影ng>

　　响不同品种的石料石质相似 ,声速与其关联性不强。但碎石表面比较粗糙 , 对水泥石和骨料的黏结有利,与卵石相比强度要高。鉴于试验误差的控制需要，对于不同石子采用不同测强曲线是有必要的。波在构件中骨料传播的过程随着粒径增大而增加，水泥石收缩受粒径变大影响作用力更强,一般的缺陷会使降低强度。可见 , 声速和强度受影响程度与粒径变化成相反影响作用。

　ng>　混凝土配合比的影ng>

　　响超声波速度和配合比的情况有很大关联。材料相同, 配合比不同，导致各种材料的用量在同样体积的混凝土的存在作用不同。不同强度等级配合比混凝土不能采用拟合曲线，给工程检测带来很大困难。因为施工现场的配合比和实际的配合比还存在一定的差别, 现在还没有一种技术能够快捷、准确地测出硬化混凝土的配合比 ,这就给混凝土测强带来较大误差。

　ng>　混凝土养护条件及龄期影ng>

　　响在养护方法中,一般认为在水中养护的混凝土比在空气中养护的混凝土声速值偏高, 原因在于水中养护的混凝土水化较充分, 水化产物增加填充了毛细孔 ,毛细孔孔隙率减少,使声速值有所提高。混凝土声速随龄期的增加而上升，但在硬化初期声速很低，与泥砂夹层难以区别。而且，在硬化初期，混凝土对声能的吸收系数较大，信号较低。试验证明，混凝土强度达到设计标号 60％以上时，便于明确地判断缺陷的存在。

　　随着我国桥梁工程的飞速发展，对于桥梁的结构性能和耐久性都提出了较高的要求。孔道压浆料性能直接控制结构的安全性与耐久性，因此，提高孔道压浆的质量是现阶段孔道压浆材料研究发展的主要目标。