梁板孔道压浆饱满度无损检测技术.docx

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梁板孔道压浆饱满度无损检测技术

梁板孔道压浆饱满度无损检测技术

梁板孔道压浆饱满度无损检测技术

　　摘要：

通过宁夏银川至青铜峡高速公路项目梁板孔道压浆饱满度检测，阐述了梁的承载能力和耐久性对桥梁寿命至关重要作用。

　　Abstract：

ThroughthebeamplateholegroutingplumpnesstestingoftheexpresswayfromYinchuantoQingtongxia，thispaperexpoundstheimportanceofcarryingcapacityanddurabilitytothelifeofthebridge.

　　关键词：

梁板；孔道压浆；饱满度；检测技术

　　Keywords：

beamplate；holegrouting；plumpness；testingtechnology

　　中图分类号：

U445.57文献标识码：

A文章编号：

1006-4311（2015）30-0141-03

　　0引言

　　以往梁板孔道压浆是否饱满，主要观察锚具压浆孔浆液是否饱满，或在管道处破损检测，认为锚具压浆孔浆液饱满就认为压浆饱满，破顺处浆液饱满就认为管道压浆饱满，这是不科学的，在压浆的过程中如果中间有空气在波纹管中，波纹管道就会在中间处形成空气夹层，长期对钢绞线锈蚀，对梁板的使用寿命大大降低，严重会是梁板断裂，造成严重后果，现在采用SPC-MATS预应力混凝土梁多功能检测仪检测，能科学地、真实地反应出浆液是否饱满，对梁板使用寿命能做出科学的定论。

　　1检测对象

　　①预制预应力混凝土梁孔道压浆密实度（饱满度及缺陷）；②现浇预应力混凝土孔道压浆（饱满度及缺陷）；③连续刚构梁孔道压浆密实度（饱满度及缺陷）；④其他预应力结构孔道压浆密实度（饱满度及缺陷）。

　　2检测设备

　　SPC-MATS预应力混凝土梁多功能检测仪。

其他能满足量值溯源要求且能有效检测孔道压浆饱满度并进行缺陷定位的设备亦可。

　　3检测方法及原理

　　3.1检测方法简介

　　预应力梁：

通过弹性波的传播、反射特性，可以对预应力梁的孔道压浆密实度进行定性检测和定位监测。

见表1。

　　定性测试和定位测试两者各有利弊，定性测试虽然效率高，时间短，但是缺陷的具体位置和类型很难得到，而定位测试可得到具体的缺陷位置和类型，但是存在效率低、测试时间长等不足。

因此为了尽快得到精度更高的缺陷位置和类型，将两种方法结合起来，取长补短，可有效平衡测试效率和测试精度。

在实际的梁板检测中，若锚头没有封闭，可采用上述方法，若锚头已经封闭，可只应用冲击回波等效波速法（IEEV法）。

　　3.2定性检测

　　定性检测是指利用露在两端表面的锚头（钢绞线端头）进行激振和拾振，在预应力梁两端锚头漏出端上分别固定一个传感器（S31SC），用激振导向器尖端部分紧贴钢绞线（锚杆）端面中心部位，然后用打击锤敲击激振导向器，分别记录下预应力梁两端的测试数据，进而对整个钢绞线的压浆饱满度加以分析。

如图1。

　　定性测试的方法主要有以下几种：

　　3.2.1全长衰减法（FLEA）

　　通常能量的大小和压浆的密实度呈反比，能量越小，压浆的密实度越高。

若孔道压浆密实度越低，在能量传播的过程中逸散的就会越少，那么衰减越小，反之，如果孔道压浆密实度越高，那么衰减越大。

　　所以要想知道压浆质量，通过测试能量的衰减是一种有效方式。

　　3.2.2全长波速法（FLPV）

　　全长波速法是指通过测试弹性波经过锚索的传播时间，并结合锚索的距离计算出的弹性波经过锚索的波速。

由于波速的变化和预应力管道压浆饱满度有着直接的关系，通过观察波速的变化可以知道压浆的饱满度。

通常波速和压降饱满度之间的关系是反比的关系，随着波速的减少压降饱满度会增大。

当测试的锚索的P波波速接近混凝土中的P波波速时，说明压浆饱满度达到100%。

如图2。

　　3.2.3传递函数法（PFTF）

　　该方法的原理是在预应力梁的一端激振，由于一旦预应力梁存在不密实情况，那么预应力梁就会出现高频振荡，因此通过观察预应力梁的频率变化，就可以知道锚头两端是否存在缺陷情况。

另外，该方法可有效弥补定位测试的弊端，因为该方法适用于锚头附近的钢绞线区域，而锚头附近的钢绞线区域正是定位测试很难精准测试的区域。

　　3.3定位检测

　　结合定性测试的结果，采用定位检测的方法可快速分析出管道压浆缺陷的位置和类型。

换句话说，找出预应力梁孔道坐标，标出孔道位置，沿着孔道位置依次激振测试，根据弹性波的反射特性来判断缺陷的具体位置。

　　4检测工作及要求

　　4.1检测条件

　　检测预应力孔道压浆密实度时，要求至少在压浆之后的第七天进行。

特殊情况下，也要求浆体强度必须达到设计强度的一半才能进行检测。

　　4.2检测流程

　　对于预应力孔道压浆密实度的检测，IEEV局部测试是指对容易出现压浆不密实的区域进行测试，而IEEV全长测试是指对整个波纹管全长范围进行测试。

　　4.3影响因素

　　4.3.1梁的长度

　　梁的长度对定性测试的FLEA和FLPV方法存在一定的影响。

有资料显示，若梁在30m左右，几乎不会对测试结果产生影响，但若梁在60-100m左右，此时测试时最好采用ELPV方法。

　　4.3.2板的厚度

　　对于定性测试来说，板的厚度几乎不会对最后的结果产生影响。

但对于定位测试的IEEV方法来说，板的厚度是极大的一个影响因素，在管径一致的情况下，只有板的厚度越大，该方法的精度才会越高。

　　4.3.3管道的排列

　　对于定性测试来说，管道的排列几乎不会对最后的结果产生影响。

但对定位测试的IEEV方法来说，管道的排列是极大的一个影响因素，要求在有双排管道的情况下，最好测试时从两个侧面进行。

　　4.3.4钢绞线位置的偏移

　　虽然在实际的施工中钢绞线位置可能会出现偏移，造成一定程度上的误差，但是分析大量的实验数据发现，钢绞线位置的偏移对最终的测试结果影响并不大。

　　4.3.5管道的位置

　　5.1压浆质量整体评定方法

　　对于孔道压浆的质量评定可以利用定性综合压浆指数If。

　　为了使定性测试结果量化，引入了综合压浆指数If。

当压浆饱满时，If=1。

而完全未注浆时，If=0。

因此，上述各种方法可得到相应的压浆指数IEV、IPV和ITF。

同时，综合压浆指数If可定义为：

　　If=（IEV*IPV*ITF）1/3

（1）

　　如表2。

　　5.2孔道压浆密实度质量判定标准

　　Ⅰ类孔：

孔道压浆饱满，无明显缺陷。

　　Ⅱ类孔：

孔道压浆有轻微缺陷，不影响梁承载能力的正常发挥，不易造成大面积钢绞线锈蚀。

　　Ⅲ类孔：

孔道压浆有明显缺陷，会较大程度影响梁承载能力的正常发挥，容易造成明显的钢绞线锈蚀。

　　Ⅰ、Ⅱ类孔一般无须进行处理，能够满足使用要求。

Ⅲ类孔极易造成明显的钢绞线锈蚀并影响梁承载能力的正常发挥，应进行缺陷处理，处理完成7天后重现检测，合格后方可使用。

预应力孔道压浆浆液饱满度检测，如图3所示。

　　6孔道压浆缺陷处理

　　6.1孔道压浆缺陷分类

　　6.1.1松散型：

表现为压浆料强度和刚性较低，较为松散，但由于这类缺陷不利影响较小，通常不会进行处理。

　　6.1.2空洞性：

有空洞，容易侵入空气和水，根据空洞大小又可分为小规模空洞和大规模空洞；此类型缺陷可采取钻孔二次注浆。

　　空洞型缺陷根据各自特性又又可分为四个级别：

　　A级：

注浆饱满或波纹管上部有小蜂窝状气泡，与钢绞线不接触。

　　B级：

波纹管上部有空隙，与钢绞线不接触。

　　C级：

波纹管上部有空隙，与钢绞线相接触。

　　D级：

波纹管上部无砂浆，与钢绞线相接触并严重缺少砂浆。

D级又可细分为D1、D2和D3级，分别对应于大半空、接近全空和全空。

　　A级、B级空洞对钢绞线几乎无伤害，C级、D级对钢绞线的危害很大，应进行处理。

　　6.2缺陷处理意见（表4）

　　6.3缺陷处理方法

　　6.3.1原配浆料

　　对于较大缺陷和孔道两端压浆不足，可用原配浆料进行钻孔注浆或补浆。

　　6.3.2环氧树脂材料

　　环氧树脂材料具有密实、抗水、抗渗漏好、强度高、附着力强等特点，可以作为快速修补材料，加固的压浆材料用于孔道压浆小范围缺陷处理。

　　6.3.3聚氨酯材料

　　在工程建筑中，聚氨酯材料可作为密封胶、粘合剂、防水堵漏剂等使用，对于有水的孔道压浆小缺陷也可以使用该材料来修补。

　　6.3.4聚合物防水砂浆

　　聚合物防水砂浆主要用于钻孔注浆后注浆孔的修复。

　　目前此项检测方法在宁夏银川至青铜峡高速公路项目上已经得到应用，检测频率为每座桥梁梁板数量20%抽检，检测结果Ⅰ类孔占抽检梁板数量的89.5%；Ⅱ类孔占抽检梁板数量的10.4%；Ⅲ类孔占抽检梁板数量的0.1%；并在现场部分实例开孔检测结果与无破损检测结果一致，真实反映了梁板实体质量，Ⅲ类孔和部分实例开孔检测经过缺陷处理后检测合格，可以进行梁板安装。

　　随着公路桥梁建设的发展，预应力混凝土梁已普遍运用于桥梁建设中，预应力钢绞线要在桥梁使用过程中确保长期发挥作用，达到设计要求，孔道压浆质量是重要的影响因素之一，压浆质量的优劣直接影响到梁的承载能力和使用寿命，因技术能力和检测手段不足，孔道压浆饱满度及缺陷无损检测一直是试验检测领域的空白，近年来随着科技水平的提高和技术的发展，预应力混凝土梁孔道压浆无损检测技术组件趋于成熟，现在通过此项无损检测技术对孔道压浆饱满度检测，大大提高了桥梁的承载力和使用寿命，增加了桥梁的安全性和使用年限。

　　参考文献：

　　[1]JGJ/T182-2009，锚杆锚固质量无损检测技术规程[S].

　　[2]DL/T5424-2009，水利水电工程锚杆无损检测技术规范[S].

　　[3]混凝土结构质量缺陷及裂缝处理技术规定（试行）[S].

　　[4]M.DellaVedova，，L.Evangelista."Protectionagainstcorrosionandmonitoringofpost-tensioningtendonsinprestressedconcreterailwaybridgesinItaly".ProceedingsofthefirstworkshopofCOST534onNDTAssessmentandNewSystemsinPrestressedConcreteStructures.2004.