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PD8050在预应力管道灌浆密实度上的应用

更新时间：2023-08-05点击次数：541

随着我国基础设施建设的快速发展，预应力混凝土结构被广泛应用在桥梁设计中。


其中，采用预应力后张法制作混凝土构件的方式应用较为广泛。预应力后张法(post-tensioningmethod)是将钢筋支架的桥体结构预先浇筑混凝土，并在其中的预应力管道（波纹管）中张拉预应力钢绞线，最后进行灌浆形成预应力混凝土构件。如此，可借助于混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足，达到延缓受拉区混凝土开裂的目的。


但管道中灌浆不密实、存在空洞或水时，会为氧气和氯化物提供空间，使钢筋出现锈蚀的风险，严重影响桥梁结构的安全。因此，对预应力管道灌浆密实度的检测尤为重要。


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箱梁的钢筋结构灌浆后的箱梁


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灌浆后的箱梁



桥梁混凝土结构无损检测的方法主要有：探地雷达法、冲击回波法、超声波法、红外热成像法以及CT扫描法等。


其中，探地雷达法在探测灌浆密实度时会受到钢筋信号的严重干扰而易产生误判；冲击回波法利用冲击波进行探测，在缺陷部位会发生发射和绕射，通过信号接收器对信号进行处理以判断灌浆密实度，但该方法检测效率较低；超声波法利用设备激发超声脉冲信号，使之在混凝土内传播，因为不同介质的声阻抗不同，尤其是固体和气体之间的差异，使得超声波在检测混凝土厚度和内部缺陷领域有着优异的表现。


经过技术的发展，超声波检测技术结合了超声横波检测和合成孔径聚焦技术，使其广泛应用于检测混凝土厚度、内部缺陷甚至灌浆密实度。


阵列式超声设备的表面有多组探头，能激发和接收超声脉冲信号，通过叠加邻近多道通的回波信息，可增强目标缺陷的信号特征。



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阵列式超声设备表面的探头


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阵列式超声成像


应用案例:

某地区存在一批采用预应力后张法制成的箱梁混凝土构件，需要对箱梁中波纹管内灌浆密实度情况进行检测。在混凝土表面沿着波纹管的走向，使用PD8050进行检测。


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箱梁混凝土表面


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波纹管埋深和间距


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沿波纹管方向垂直进行检测


检测结果

混凝土构件中不只有混凝土注浆的波纹管，也会存在像钢筋结构和空洞等影响检测效果的因素，容易对灌浆不密实检测产生干扰。因此，我们在实验室内对混凝土内部的钢筋和空洞也分别同时进行了探测。


根据不同介质的声阻抗差异和超声脉冲横波只能在固体中进行传播的特点，钢筋的信号在超声波检测图像中不应该有很好的信号反应，除非钢筋与混凝土的接触不够紧密。


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图1：探测空洞(探头与空洞平行)

图2：探测钢筋(探头与钢筋平行)

图3：探测钢筋&空洞(探头与钢筋垂直)



客观来说，该测试桥墩的钢筋已经发生明显的锈蚀，且不是箱梁的结构类型，并不是良好的测试体。但通过对比，可以发现，垂直于钢筋和空洞进行探测时，无论是钢筋还是空洞，特征信号都很明显。


实际检测过程中，也通过垂直于波纹管的方向进行了探测，以保证检测数据的一致性。同时，还根据同一波纹管不同位置的检测数据进行了对比，来对灌浆密实度进行定性分析。


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灌浆的箱梁一：沿一根波纹管方向垂直进行检测。首先准确找到箱梁腹板的底板信号，再通过对同一个波纹管不同区域的检测进行对比，发现虽然波纹管上方存在钢筋信号，但对灌浆是否密实判断的影响有限，可以确定11-15区间存在灌浆不密实情况。


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灌浆的箱梁二：沿一根波纹管方向垂直进行检测。箱梁腹板的底板信号明显，波纹管位置整体灌浆较好，有钢筋信号，但无灌浆不密实的明显信号。


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未灌浆的箱梁三：沿一根波纹管方向垂直进行检测。箱梁腹板的底板信号明显，未灌浆的波纹管信号也很明显。


总结：


阵列式超声应用于灌浆密实度检测时，钢筋信号影响有限。通过同一根波纹管不同位置的信号对比，可以对灌浆不密实度进行定性判断，再结合冲击回波法对可能存在不密实信号的重点区域进行验证，能大幅提高检测效率。


同时，除了混凝土和波纹管内的钢筋会对灌浆密实度的信号产生干扰，还需对如下情况，通过控制不同变量的方法，建立不同密实度和不同砼（混凝土）龄期的箱梁模型来进行检测和验证。


如：


不同砼（混凝土）龄的混凝土，是否也会产生影响呢？

刚注完浆的混凝土和钢筋能是否有很好的贴合？在此情况进行灌浆密实度超声波探测，能否有效减少钢筋的存在对灌浆密实度情况的误判？


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