[发明专利]预应力管道压浆饱满度状况的定量检测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预应力管道压浆饱满度状况的定量检测装置和方法，特别是涉及一种应用于桥梁预应力管道的预应力管道压浆饱满度状况的定量检测装置和方法。

背景技术

对于预应力混凝土连续箱梁桥混凝土主梁内的体内预应力钢束，采用后张法、有粘结的预应力施工方法。为了保证预应力钢束与周围混凝土良好结合并共同工作，预应力钢束与混凝土之间的粘结是通过在预应力钢束张拉后，灌入高性能的水泥浆硬化后形成的，同时饱满的水泥浆既可避免预应力钢束锈蚀，提高预应力混凝土结构的耐久性，又保证了预应力钢束与混凝土共同工作。但目前预应力孔道压浆不饱满的情况普遍存在，由此引起预应力钢束的锈蚀、锚头应力集中和随时间推移的预应力损失等病害。如不及时检测出预应力钢束的使用状态，评估其对结构耐久性的影响程度，则可能影响结构的受力状态，降低桥梁的承载力，影响桥梁的使用寿命。因此预应力桥梁的预应力管道压浆质量检测，是确保桥梁施工质量达到设计要求和运营合理受力状态的一个重要控制环节。预应力钢束属隐蔽工程，管道内的灌浆质量的控制，通常比较表观地在浇筑工艺和浇筑现场进行质量控制，一旦混凝土浇筑成型，则无法对其内部可能存在的质量问题进行检测，这也为以后的桥梁养护增加了成本。

目前，国内外检测体内预应力钢束孔道压浆密实度状况的方法主要有：冲击回波法、超声波法、探地雷达法、射线法等。①冲击回波法是利用一个短时的机械冲击产生低频的应力波，应力波在构件表面、内部缺陷表面或构件表面底部边界之间来回反射，从而产生瞬态共振，其共振频率能在振幅谱中辨认出，并用此确定内部缺陷的深度和构件的厚度。此方法具有不受金属管线的影响，测试范围大、对外界操作环境要求较低等优点。②超声波法利用超声脉冲波在混凝土中传播的声时（或声速）、波幅和频率等声学参数的相对变化来分析判断缺陷情况的。该方法适用于多种检测方式（单面、双面、透过、反射等），但超声波无法穿透塑料波纹管，因为不适用于塑料波纹管道内部压浆状况的检测③探地雷达法通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。该法由于其技术较为成熟，对金属敏感等优点，从而在混凝土无损检测中得到了广泛的应用。但是，预应力梁有两类灌浆管道，即金属材质管和PVC材质等非金属管。电磁波的传播和反射主要依存于材料的诱电特性，由于金属管的诱电率极大，对内部的状况有很大的屏蔽，所以电磁波雷达不适用于金属管道的灌浆检测。④射线法利用不同物质对x光（或γ射线）的吸收率有所差异来测试，即充填密实的部分对x光的吸收率高，从而感光度较低，有空洞的部分则相反，感光度较高。由于x光成像技术测试结果鲜明直观、判断准确率高，因此很早就被尝试应用。但是，x光成像设备复杂，有一定的辐射。γ射线成像技术的测试原理与x光成像的测试原理相同，只是γ射线的穿透力更高，可以测试更厚的梁板。但γ线的测试设备一般更加复杂，辐射大，目前已很少实际应用。

冲击回波方法测试结果较好且易用性较好，但是现有的技术水平大多采用用快速傅里叶变换（FFT）将时域波形转化为幅度谱，从而获得换能器接收到的冲击回波频率，对于缺陷的判断还停留于有无，或凭经验大致判断缺陷的大小、位置，即还处于缺陷的定性阶段，这使得其测试结果一直不尽如人意。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之主要目的在于提供一种预应力管道压浆饱满度状况的定量检测装置和方法，通过建立预应力管道的压浆饱满度与冲击回波触底反射时间的关系模型，定量测定预应力管道的压浆饱满度，解决现有技术中冲击回波法只能完成缺陷的定性判断、测试结果可靠性低的问题，本发明之预应力管道压浆饱满度测量的相对误差<5%。