全长波速法(FLPV)是指利用波的传播特性,通过计算波动信号(一般指冲击弹性波波动信号)贯穿整个预应力灌浆孔道的平均波速值,来评价灌浆饱满度的一种方法。该方法最早由日本学者镰田敏郎教授于2001年提出,儘管存在理论基础不严密等诸多问题,但其作为一种较为直观的测试方法,特别是在测试灌浆密实度很低的时候,仍然有一定的套用价值。
基本介绍
- 中文名全长波速法
- 外文名The full-length wave velocity method
- 提出者镰田敏郎教授
- 提出时间2001年
- 目的检测预应力孔道内压浆是否饱满
- 範畴无损检测技术
定义
全长波速法是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弹性波经过锚索的波速。通过波速的变化来判断预应力管道灌浆密实度情况。一般情况下波速与灌浆密实度有相关性,随着灌浆密实度测增加波速是逐渐减小,当灌浆密实度达到100%时,测试的锚索的P波波速接近混凝土中的P波波速。全长波速法具有灵活、迅速、检测效率高的特点,但无法準确定位缺陷具体位置。
预应力梁灌浆密实度检测,一般情况下波速与灌浆密实度有相关性,随着灌浆密实度增加波速是逐渐减小,当灌浆密实度达到100%时,测试的孔道中锚索的P波波速接近混凝土中的P波波速(约为4.0Km/s~4.5Km/s)。反之,当灌浆密实度为0时,测试的孔道中锚索的P波波速接近钢绞线的P波波速(约为5.01Km /s)在全长波速法(FLPV)法中,基準波速是非常重要的参数。,基準波速可取钢筋混凝土的波速(一般4.3Km/s)。,在採用特製灌浆料时,如果灌浆料的波速快于混凝土的波速,则应採用灌浆料中的波速。而灌浆料的波速则应通过试块加以测试标定。
预应力孔管道压浆的检测的意义及特点
随着我国交通基础设施建设事业的飞速发展,预应力混凝土结构因其显着的技术经济优势在桥樑结构中得到了广泛的套用。在预应力混凝土结构桥樑中,预应力体系的优势是建立在预应力筋与混凝土黏结完好的基础上,预应力孔道注浆效果的好坏将直接影响到整个预应力混凝土结构的安全性、可靠性和使用寿命。预应力孔道压浆是否密实一直是施工控制的重点。
现有施工工艺中存在局限性和施工工人的操作不当,使得预应力孔道灌浆质量存在诸多缺陷,预应力孔道内部如果存在裂缝、空隙等缺陷,将会导致预应力筋局部得不到保护而鏽蚀、预应力筋不能很好的与混凝土牢固黏结为一个整体,从而使预应力钢筋达不到设计要求,影响预应力筋的寿命,结构承载力下降,有的甚至使结构破坏。造成这种现象的原因很多工人灌浆技术的不成熟、孔道堵塞、水泥浆的膨胀率和稠度指标控制不好、压浆时压力不够或封睹不严、灌浆浆体的流动度和泌水率未达到设计要求等。
预应力孔道灌浆工程属于隐蔽工程,施工工艺的不完善导致了孔道灌浆质量的各种缺陷,对灌浆质量的检测要求就更高。由于预应力钢筋的高强度工作,所以预应力筋的破坏对整个构件甚至是整个工程都是起着决定性的作用。对预应力构件的质量检测就变得不可或缺了,施工中也存在着多种检测手段。如何採用有效的检测方法,对构件进行精确的检测意义重大。无损检测顾名思义是指在不损坏被检测构件的前提下,通过藉助先进的技术和设备器材,对被检测构件的内部质量、材料性质及各种性能进行测试,以达到可靠的检测效果的一类检测方法。对于现存的各种检测手段,钻孔取样由于对原构件的破坏作用,在工程检测中较少用到,一般只在局部构件的检测中起到检验无损检测方法的一种手段。现阶段施工中主要还是使用无损检测技术,正是由于无损检测方法的不损坏被检测物体的整体形态、内部结构及使用功能和性能的特点,使的无损检测技术得到了广泛的套用。在检测预应力孔道灌浆质量时,无损检测可以较準确的获得检测结果并不破坏被检测构件,对被检测的构件可以採用抽样检测或者整批检测,灵活性和可靠性较高。另一方面对同一构件可以採用不同的检测方法来检验,更能提高检测结果的可靠性,但较为不经济。,无损检测技术较为灵活方便、高效快捷的特点,能在整个构件工作的过程中进行实时监控。为生产的安全和效率提供保障。
无损检测技术
无损检测技术是新兴的综合性套用检测技术,它是利用被检测构件的某些物理性质因可能存在的缺陷或差异而引起物理量发生变化的现象,在不损坏被检测物体的整体形态、内部结构及使用功能和性能的条件下,综合套用物理方法检测构件的物理量的变化,从而达到评价被检测物体的质量和安全性能的目的。无损检测技术是检测中一门特殊的检测学科,在发展现代工业中对于控制和监控各类产品质量,保证产品、材料安全使用及结构可靠性起着关键作用。无损检测技术能对各种工程材料、结构构件及零部件等进行缺陷探测,一方面无损检测的目的是对这些缺陷进行定性的分析,即判断是否存在缺陷;另一方面还需要对存在的缺陷进行定量的判断,如缺陷的大小、类别、形状、分布和位置等。根据这些定性与定量的分析,来达到对被检测物体的质量保证、安全保障和使用寿命的监督作用。在节约能源及资源、提高成品率、降低成本和工程监控起到积极的促进作用。21世纪以来,无损检测技术愈来愈受到人们的重视,这归根于无损检测技术在20世纪的快速发展。随着工业生产与科学技术的发展,材料学、物理学等学科的深入研究,检测技术和电子技术的不断进步,计算机套用技术的不断提高,以及工业生产和其他行业对无损检测技术的需求的不断增长,无损检测技术的发展与套用得到了普遍的提高。在上世纪60年代至70年代,是无损检测技术发展的高峰期,其特点是各种理论知识得到充实和实践,各种无损检测的新技术和新方法不断出现。
在土木工程当中套用的无损检测技术主要有超音波检测法、冲击回波检测法、红外线检测法、雷达法、声发射检测法、微波法和光纤感测等。而作为混凝土内部缺陷和性能的无损检测技术,超音波无损检测技术主要用于检测混凝土的强度和缺陷检测、桥樑检测和材料性能检测等;冲击回波法无损检测技术一般用于检测混凝土结构的厚度和裂缝等;红外线检测技术则是对建筑材料的质量进行评价和成像;雷达法主要为探地雷达无损检测,它主要套用于钢筋的位置确定和成像等;声发射检测技术用于混凝土失效分析和裂缝及变形检测等、微波法则用于混凝土湿度检测及墙体成像;光纤感测技术主要用于评估结构的完整性及构件内部应力状态的检测等。
作为土木工程中的无损检测,从实际工程套用的角度来说,主要有以下三种形式一是在生产过程中对工程质量实行全程监控,在保证工程质量的对施工安全也起到积极维护的作用。二是对竣工验收起到一个大致的标準作用,即在形成了行业的统一标準后,成为各工程方对工程验收的一种有效手段。它主要是检测工程是否达到设计要求,以后是否能安全使用等。三是对已经竣工并投入使用的工程进行监测,这一过程主要是对工程在使用过程中是否出现危险性的缺陷,工程是否满足安全使用要求等进行监测。这种在役检测能有效的减少和控制危害性事故的发生,起到一个提前检测、提前预防、提前控制的作用。无损检测技术具有以下特点
1 )无损于构件或构筑物的组分;
2 )直接在构件或构筑物上进行检测,可现场直接测试评定工程质量;
3 )可在同一构件上按不同龄期、温度变化、冻融、腐蚀、硬化等条件进行测试,这样可避免因试件变异所带来的测试误差,使试验结果有良好的可比性;
4 )既可对小构件进行质量检测,又可对大体积的混凝土结构作表层或内部的质量检测,且简便快速。
其他方法
探地雷达法
探地雷达的基本原理是脉冲电磁波信号遇到介电常数不同的界面时,会产生反射,根据有无反射信号可以判断介质分布;进一步分析反射信号的波形、振幅的变化可以推断出介质的空间位置、结构、形态等。当孔道灌浆不密实时,不密实部分一般会由空气或水填充,它们与混凝土、钢筋的介电常数有很大差异,有很强的反射信号;有空洞存在时,雷达波衰减较慢,甚至出现振幅增大的特点;不密实处由水填充时,会有强烈的反射信号,振幅衰减很快。预应力孔道一般都是由预埋在梁体内的金属波纹管成型的,再加上樑体内纵横分布的钢筋,这对电磁波会产生很大干扰,虽然有学者进行过模拟(正演和实测,但用探地雷达检测孔道灌浆质量局限性还是较大,检测效果还有待进一步验证。
冲击回波法
冲击回波法的定位测试是沿着孔道的上方或侧方,以扫描的形式连续测试 ( 激振和拾振 ),通过反射信号的特性来测试孔道内注浆的状况。当孔道注浆存在缺陷时,一方面激振的弹性波在缺陷处会产生反射,在底部反射回来的弹性波的传播时间也会比注浆密实的地方为长。,可以通过弹性波从测试结构底端发射回来的时间来判断预应力孔道的注浆密实情况,时间的变化可以对测试信号进行频谱分析反映出来。
超音波法
利用超音波检测孔道灌浆饱满度的方法来源于检测混凝土缺陷。超声脉冲波在混凝土中传播,通过分析其声速(声时)、波幅和频率等声学参数的变化来判断缺陷情况。当混凝土密实,超音波波速快,首波信号的波幅和频率大;当混凝土存在蜂窝、空洞或裂缝等缺陷时,超音波在缺陷界面发生反射、散射和绕射等现象,导致声学参数产生明显变化。 通过诸多学者大量的试验测试,用超音波检测孔道灌浆饱满度是可行的,并且得出波幅值是判断孔道灌浆密实度的主要依据。
射线法
射线有较强的穿透性和直线性。当射线穿过物质时,该物质的密度越大,射线强度减弱得越多,即射线能穿透该物质的强度就越小。,在梁、板的两边分别发信和受信,通过像片中感光的浓淡程度即可测试孔道的灌浆密实度。但其测试设备较为庞大,测试费用高,且有一定的危险性,所以不适宜大範围使用。
全长衰减法
此方法主要是通过能量(振幅)判断灌浆越密实度如果孔道灌浆密实度较高,能量在传播过程中逸散的越多,衰减较大;如果孔道灌浆密实度较低,能量在传播过程逸散较少,衰减较小。通过精密地测试能量的衰减,即可推测灌浆质量。