技術(shù)文章
Technical articles隨著(zhù)我國基礎設施建設的快速發(fā)展,預應力混凝土結構被廣泛應用在橋梁設計中。
其中,采用預應力后張法制作混凝土構件的方式應用較為廣泛。預應力后張法(post-tensioningmethod)是將鋼筋支架的橋體結構預先澆筑混凝土,并在其中的預應力管道(波紋管)中張拉預應力鋼絞線(xiàn),最后進(jìn)行灌漿形成預應力混凝土構件。如此,可借助于混凝土較高的抗壓強度來(lái)彌補其抗拉強度的不足,達到延緩受拉區混凝土開(kāi)裂的目的。
但管道中灌漿不密實(shí)、存在空洞或水時(shí),會(huì )為氧氣和氯化物提供空間,使鋼筋出現銹蝕的風(fēng)險,嚴重影響橋梁結構的安全。因此,對預應力管道灌漿密實(shí)度的檢測尤為重要。
箱梁的鋼筋結構灌漿后的箱梁
灌漿后的箱梁
橋梁混凝土結構無(wú)損檢測的方法主要有:探地雷達法、沖擊回波法、超聲波法、紅外熱成像法以及CT掃描法等。
其中,探地雷達法在探測灌漿密實(shí)度時(shí)會(huì )受到鋼筋信號的嚴重干擾而易產(chǎn)生誤判;沖擊回波法利用沖擊波進(jìn)行探測,在缺陷部位會(huì )發(fā)生發(fā)射和繞射,通過(guò)信號接收器對信號進(jìn)行處理以判斷灌漿密實(shí)度,但該方法檢測效率較低;超聲波法利用設備激發(fā)超聲脈沖信號,使之在混凝土內傳播,因為不同介質(zhì)的聲阻抗不同,尤其是固體和氣體之間的差異,使得超聲波在檢測混凝土厚度和內部缺陷領(lǐng)域有著(zhù)優(yōu)異的表現。
經(jīng)過(guò)技術(shù)的發(fā)展,超聲波檢測技術(shù)結合了超聲橫波檢測和合成孔徑聚焦技術(shù),使其廣泛應用于檢測混凝土厚度、內部缺陷甚至灌漿密實(shí)度。
陣列式超聲設備的表面有多組探頭,能激發(fā)和接收超聲脈沖信號,通過(guò)疊加鄰近多道通的回波信息,可增強目標缺陷的信號特征。
陣列式超聲設備表面的探頭
陣列式超聲成像
應用案例:
某地區存在一批采用預應力后張法制成的箱梁混凝土構件,需要對箱梁中波紋管內灌漿密實(shí)度情況進(jìn)行檢測。在混凝土表面沿著(zhù)波紋管的走向,使用PD8050進(jìn)行檢測。
箱梁混凝土表面
波紋管埋深和間距
沿波紋管方向垂直進(jìn)行檢測
檢測結果
混凝土構件中不只有混凝土注漿的波紋管,也會(huì )存在像鋼筋結構和空洞等影響檢測效果的因素,容易對灌漿不密實(shí)檢測產(chǎn)生干擾。因此,我們在實(shí)驗室內對混凝土內部的鋼筋和空洞也分別同時(shí)進(jìn)行了探測。
根據不同介質(zhì)的聲阻抗差異和超聲脈沖橫波只能在固體中進(jìn)行傳播的特點(diǎn),鋼筋的信號在超聲波檢測圖像中不應該有很好的信號反應,除非鋼筋與混凝土的接觸不夠緊密。
圖1:探測空洞(探頭與空洞平行)
圖2:探測鋼筋(探頭與鋼筋平行)
圖3:探測鋼筋&空洞(探頭與鋼筋垂直)
客觀(guān)來(lái)說(shuō),該測試橋墩的鋼筋已經(jīng)發(fā)生明顯的銹蝕,且不是箱梁的結構類(lèi)型,并不是良好的測試體。但通過(guò)對比,可以發(fā)現,垂直于鋼筋和空洞進(jìn)行探測時(shí),無(wú)論是鋼筋還是空洞,特征信號都很明顯。
實(shí)際檢測過(guò)程中,也通過(guò)垂直于波紋管的方向進(jìn)行了探測,以保證檢測數據的一致性。同時(shí),還根據同一波紋管不同位置的檢測數據進(jìn)行了對比,來(lái)對灌漿密實(shí)度進(jìn)行定性分析。
灌漿的箱梁一:沿一根波紋管方向垂直進(jìn)行檢測。首先準確找到箱梁腹板的底板信號,再通過(guò)對同一個(gè)波紋管不同區域的檢測進(jìn)行對比,發(fā)現雖然波紋管上方存在鋼筋信號,但對灌漿是否密實(shí)判斷的影響有限,可以確定11-15區間存在灌漿不密實(shí)情況。
灌漿的箱梁二:沿一根波紋管方向垂直進(jìn)行檢測。箱梁腹板的底板信號明顯,波紋管位置整體灌漿較好,有鋼筋信號,但無(wú)灌漿不密實(shí)的明顯信號。
未灌漿的箱梁三:沿一根波紋管方向垂直進(jìn)行檢測。箱梁腹板的底板信號明顯,未灌漿的波紋管信號也很明顯。
總結:
陣列式超聲應用于灌漿密實(shí)度檢測時(shí),鋼筋信號影響有限。通過(guò)同一根波紋管不同位置的信號對比,可以對灌漿不密實(shí)度進(jìn)行定性判斷,再結合沖擊回波法對可能存在不密實(shí)信號的重點(diǎn)區域進(jìn)行驗證,能大幅提高檢測效率。
同時(shí),除了混凝土和波紋管內的鋼筋會(huì )對灌漿密實(shí)度的信號產(chǎn)生干擾,還需對如下情況,通過(guò)控制不同變量的方法,建立不同密實(shí)度和不同砼(混凝土)齡期的箱梁模型來(lái)進(jìn)行檢測和驗證。
如:
不同砼(混凝土)齡的混凝土,是否也會(huì )產(chǎn)生影響呢?
剛注完漿的混凝土和鋼筋能是否有很好的貼合?在此情況進(jìn)行灌漿密實(shí)度超聲波探測,能否有效減少鋼筋的存在對灌漿密實(shí)度情況的誤判?
0755-83341116