[发明专利]一种无临空面水泥塞干缩测量方法

说明书

本发明属于水泥塞测量技术领域，提供一种利用超声传播衰减特性测量无临空面水泥塞干缩的方法，该方法利用超声波在空气、水和混凝土中传播时特性不同，实现对水泥塞干缩的测量。测量方法包括：在水泥塞干缩监测位置布置超声换能器阵列；激发一个超声换能器，阵列中其余换能器作为接收换能器接收信号，根据接收到的信号强度判定那些换能器处于空气中，那些换能器处于水泥塞中。本发明测量方法可以远程实现无临空面水泥塞的干缩测量，结构简单，测量结果可靠。

技术领域

本发明属于水泥塞干缩测量技术领域，具体涉及一种无临空面水泥塞干缩测量方法。

背景技术

在某些大型工程中，在一些特定位置需采用水泥浆液进行灌注，形成水泥塞以达到密封的目的。水泥塞在固化时会干缩，导致密封效果变差，因此，准确的测量注浆段的水泥塞干缩状况，可以指导水泥浆液配方和工程设计，可以为工程安全评估提供数据支持。

现有水泥塞干缩相关的测量方法有3种，一种是基于电阻率的测量方法，原理是水泥浆和空气的电阻率不同，且有数量级的差异；一种是阻尼系数法，其测量原理是空气和混凝土的阻尼系数不同，振动传感器的振动将以不同速度衰减。授权号为CN 105223344B专利公开了一种检测装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆饱满度的方法及检测仪，可以判断传感器周围是否填充了混凝土，实现了灌浆饱满度的检测，但是无法给出量化值；一种是基于超声在不同界面反射特性进行测量的方法，授权号为CN 109470769A专利利用超声波在混凝土保护层和灌浆套筒范围内不同界面处的反射波特性，根据超声换能器接收到套筒内壁处反射波信号的强弱程度来判断套筒内部的灌浆饱满情况。采用0.5M-2MHz的超声换能器，直接在混凝土构件的表面布置测点，简便快捷，无需提前预埋传感器，缺点是需要临空面，且测点间距要求在5mm-20mm之间，量化时分辨率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种无临空面水泥塞干缩测量方法，解决无临空面水泥塞干缩的远程精确测量的技术问题。

为达到上述目的，解决上述技术问题，本发明提供一种无临空面水泥塞干缩测量方法，其技术方案包括如下步骤：

步骤1、在需要监测水泥塞干缩的位置布置一个由多个超声换能器阵元组成的超声换能器阵列，超声换能器阵元的数量和间距根据实际的测量需求确定；

超声换能器阵列中各超声换能器阵元即可作为发射换能器也可作为接收换能器；并提前在实验室内标定出填充介质分别为水、空气、混凝土时的信号强度；

步骤2、激发一个超声换能器阵元，其余超声换能器阵元作为接收换能器来接收信号，当阵元间是不同介质空气、水、混凝土时，各超声换能器阵元接收到的信号强度已经标定；

步骤3、依据接收到的信号强度判定哪些超声换能器阵元处于空气中，哪些换能器阵元处于混凝土中，即可判定水泥塞是否干缩以及干缩具体值；

步骤4、若判定不明确，则选用其它超声换能器阵元作为发射换能器，其余超声换能器阵元作为接收换能器，获取多组数据后进行综合分析判定至达到测量效果为止。

进一步的，超声换能器采用轴向换能器或径向换能器，本发明采用径向换能器，换能器频率≥28kHz，换能器尺寸尽量小，更有利于测量的精确性；

进一步的，超声换能器阵元间距2-20mm之间，阵元间距尽量小可以提高测量分辨率，其排列方式不限；

进一步的，超声换能器采用PVDF压电薄膜设计，还可以选择压电陶瓷、EMFi机电薄膜等制作的超声换能器，也可以实现本发明；

进一步的，超声换能器采用圆柱形结构或平面结构，以减小换能器体积，提高测量分辨率，；

进一步的，压电薄膜采用PET薄膜进行保护。