PD8050在預應力管道灌漿密實度上的應用

更新時間：2023-08-05

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隨著我國基礎設施建設的快速發(fā)展，預應力混凝土結(jié)構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)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，最后進行灌漿形成預應力混凝土構(gòu)件。如此，可借助于混凝土較高的抗壓強度來彌補其抗拉強度的不足，達到延緩受拉區(qū)混凝土開裂的目的。

但管道中灌漿不密實、存在空洞或水時，會為氧氣和氯化物提供空間，使鋼筋出現(xiàn)銹蝕的風險，嚴重影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全。因此，對預應力管道灌漿密實度的檢測尤為重要。

箱梁的鋼筋結(jié)構(gòu)灌漿后的箱梁

灌漿后的箱梁

橋梁混凝土結(jié)構(gòu)無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度時會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行探測，在缺陷部位會發(fā)生發(fā)射和繞射，通過信號接收器對信號進行處理以判斷灌漿密實度，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(nèi)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(nèi)部缺陷領(lǐng)域有著優(yōu)異的表現(xiàn)。

經(jīng)過技術(shù)的發(fā)展，超聲波檢測技術(shù)結(jié)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(nèi)部缺陷甚至灌漿密實度。

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(qū)存在一批采用預應力后張法制成的箱梁混凝土構(gòu)件，需要對箱梁中波紋管內(nèi)灌漿密實度情況進行檢測。在混凝土表面沿著波紋管的走向，使用PD8050進行檢測。

箱梁混凝土表面

波紋管埋深和間距

沿波紋管方向垂直進行檢測

檢測結(jié)果

混凝土構(gòu)件中不只有混凝土注漿的波紋管，也會存在像鋼筋結(jié)構(gòu)和空洞等影響檢測效果的因素，容易對灌漿不密實檢測產(chǎn)生干擾。因此，我們在實驗室內(nèi)對混凝土內(nèi)部的鋼筋和空洞也分別同時進行了探測。

根據(jù)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行傳播的特點，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)

客觀來說，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(jié)構(gòu)類型，并不是良好的測試體。但通過對比，可以發(fā)現(xiàn)，垂直于鋼筋和空洞進行探測時，無論是鋼筋還是空洞，特征信號都很明顯。

實際檢測過程中，也通過垂直于波紋管的方向進行了探測，以保證檢測數(shù)據(jù)的一致性。同時，還根據(jù)同一波紋管不同位置的檢測數(shù)據(jù)進行了對比，來對灌漿密實度進行定性分析。

灌漿的箱梁一：沿一根波紋管方向垂直進行檢測。首先準確找到箱梁腹板的底板信號，再通過對同一個波紋管不同區(qū)域的檢測進行對比，發(fā)現(xiàn)雖然波紋管上方存在鋼筋信號，但對灌漿是否密實判斷的影響有限，可以確定11-15區(qū)間存在灌漿不密實情況。

灌漿的箱梁二：沿一根波紋管方向垂直進行檢測。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，但無灌漿不密實的明顯信號。

未灌漿的箱梁三：沿一根波紋管方向垂直進行檢測。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(jié)：

陣列式超聲應用于灌漿密實度檢測時，鋼筋信號影響有限。通過同一根波紋管不同位置的信號對比，可以對灌漿不密實度進行定性判斷，再結(jié)合沖擊回波法對可能存在不密實信號的重點區(qū)域進行驗證，能大幅提高檢測效率。

同時，除了混凝土和波紋管內(nèi)的鋼筋會對灌漿密實度的信號產(chǎn)生干擾，還需對如下情況，通過控制不同變量的方法，建立不同密實度和不同砼（混凝土）齡期的箱梁模型來進行檢測和驗證。

如：

不同砼（混凝土）齡的混凝土，是否也會產(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？在此情況進行灌漿密實度超聲波探測，能否有效減少鋼筋的存在對灌漿密實度情況的誤判？