近年來，由于壓漿不良引發(fā)的結(jié)構(gòu)破損事件時(shí)有發(fā)生，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿料的性能及壓漿工藝日益引起工程技術(shù)人員的關(guān)注。現(xiàn)階段工程實(shí)踐主要采用超聲發(fā)檢測(cè)法。本文主要研究檢測(cè)法檢測(cè)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量技術(shù)及影響因素研究。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量技術(shù)研究
目前，在孔道注漿質(zhì)量評(píng)定時(shí)主要采用的是能貫穿整個(gè)孔道的整體檢測(cè)方法。該法可迅速準(zhǔn)確地確定梁體注漿的整體飽滿程度，給梁體質(zhì)量做出評(píng)價(jià)。常用的整體檢測(cè)法是能長(zhǎng)距離傳播的彈性波法。
它的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)能量大、超聲波的分辨率高、接收信號(hào)頻率較高。正是基于這些特點(diǎn)，面對(duì)長(zhǎng)度 30 米甚至 40 米長(zhǎng)的孔道時(shí)，可采用彈性波，從孔道兩端進(jìn)行穿透法檢測(cè)，從整體上評(píng)價(jià)孔道的注漿質(zhì)
量。
該檢測(cè)技術(shù)首選彈性波聲速，在檢測(cè)中根據(jù)提取的梁體混凝土速度、鋼絞線速度、孔道現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)速度間的關(guān)系模型計(jì)算注漿飽滿度指標(biāo) D 值。
公式為：
D 為孔道注漿檢測(cè)密實(shí)度計(jì)算指標(biāo) ； f(α,Cb,Cm,Ct）為孔道注漿傳導(dǎo)函數(shù)；Cb是同批次鋼束的波速 m/s ；
Cm是混凝土梁的具有代表性的波速值m/s ；Ct為孔道注漿體波速值 m/s ；
α是檢測(cè)剛度系數(shù)經(jīng)驗(yàn)取 0.90。根據(jù)上述函數(shù)模型，以現(xiàn)場(chǎng)孔道長(zhǎng)度、孔道透射波旅行時(shí)為采集計(jì)算樣本，確定孔道注漿傳導(dǎo)函數(shù)內(nèi)各變量值。
檢測(cè)中用到的混凝土梁代表值變化很大。主要是波的傳播環(huán)境復(fù)雜，不可能是一個(gè)確定的值。如果是現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值通常為：28 天齡期后，C40 混凝土波速在3900m/s 左右，C50 混凝土可以達(dá)到4400m/s 左右，而鋼束的波速一般為5200m/s。
由于孔道測(cè)試環(huán)境的復(fù)雜性，即包含了鋼束、注漿體、周圍混凝土以及可能形成缺陷的空洞、水分等，計(jì)算得到的飽滿度指標(biāo) D 不能用來作為孔道缺陷長(zhǎng)度占整體孔道長(zhǎng)度的百分比，可以認(rèn)為是檢測(cè)過程中能量衰減測(cè)量結(jié)果反應(yīng)注漿質(zhì)量，可以映孔道的注漿質(zhì)量?；诔暡ǚǖ目椎雷{質(zhì)量局部檢測(cè)孔道整體注漿質(zhì)量較差時(shí)，通常應(yīng)用超聲波無(wú)損檢測(cè)法，來確定缺陷的具體位置，從而對(duì)注漿質(zhì)量進(jìn)行處理。在實(shí)際檢測(cè)采用兩面對(duì)測(cè)法，在被檢測(cè)孔道外徑的一端，利用換能器輻射發(fā)射高頻信號(hào)，經(jīng)混凝土區(qū)波紋管壁波紋管圓心波紋管壁混凝土區(qū)，最后傳向波紋管外徑另一側(cè)的接收換能器。對(duì)于原材料、配合比、施工工藝等一致的混凝土來說，首先到達(dá)接收端的波總是沿著最短距離傳播過去的，當(dāng)內(nèi)部無(wú)缺陷即為直線路徑；當(dāng)混凝土或孔道內(nèi)有空洞或裂縫存在時(shí)，最先到達(dá)接收換能器的超聲波，由于不能通過缺陷與無(wú)缺陷的交界面而改變?cè)本€路徑產(chǎn)生繞射，在不同的檢測(cè)情況下，超聲波的
路徑也發(fā)生改變。如圖一。但不論哪種情況，最先抵達(dá)接收器的波，肯定是順著最短時(shí)間傳播的。
與氣體的聲阻抗率相比較，混凝土的聲阻抗率明顯偏大，兩者接觸面容易形成明顯的界限。檢測(cè)波在混凝土中傳播時(shí)，遇到上述界面，如蜂窩、空洞、裂縫時(shí)，要在界面處發(fā)生散射。
其中，頻率高的成分衰減很快，當(dāng)波抵達(dá)接收探頭時(shí)，波的總能量已經(jīng)減小，波幅降低，接收頻率也明顯減小。
檢測(cè)數(shù)據(jù)可以利用配套軟件在電腦上進(jìn)行處理。從中可以直接得到聲速、波幅等相關(guān)參數(shù)，并且顯示聲時(shí)圖與頻域圖。在缺陷類型為不密實(shí)區(qū)及空洞模式下，右側(cè)將顯示各測(cè)點(diǎn)的詳細(xì)參數(shù)，處理工具
會(huì)自動(dòng)根據(jù)內(nèi)部設(shè)置顯示出異常點(diǎn)。為了測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性，單個(gè)測(cè)點(diǎn)采集 10 組數(shù)據(jù)，剔除異常值后，取數(shù)據(jù)的均值作為該點(diǎn)最終測(cè)量值。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，常常將波速值作為第一參數(shù)值，該值對(duì)測(cè)
量結(jié)構(gòu)敏感，且結(jié)果變化大，易于分析判斷結(jié)果。波幅值變化范圍較小，與波速比較不能更明顯地體現(xiàn)結(jié)果，可以作為缺陷判斷的第二參數(shù)值，頻率也作為輔助判斷參數(shù)。
預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量檢測(cè)影響因素研究目前常用的檢測(cè)方法雖然能夠較為準(zhǔn)確地檢測(cè)橋梁預(yù)應(yīng)力孔道注漿質(zhì)量，但不同施工工藝和檢測(cè)環(huán)境等都會(huì)影響實(shí)際檢測(cè)。影響預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量檢測(cè)的主要因素有以下幾種——換能器耦合狀態(tài)影
響換能器耦合狀態(tài)對(duì)超聲波波形有重要影響。如果換能器耦合不好，會(huì)造成大量聲能損失，使測(cè)得波幅信號(hào)偏低。如果作用在發(fā)射換能器與接受換能器上的壓力不均，兩換能器耦合層厚薄不均，將導(dǎo)致接收波幅不穩(wěn)定。
混凝土含水率影響混凝土缺陷中的填充物不同直接影響聲速的不同。當(dāng)混凝土中缺陷被水填充時(shí)，超聲波在缺陷界面處將不再發(fā)生反射與繞射，而是直接通過缺陷中的填充水傳播?；炷羶?nèi)部缺陷無(wú)法通過超聲波聲
速、波幅、主頻等物理參數(shù)進(jìn)行正確的表示，給檢測(cè)工作帶來極大干擾。所以，應(yīng)盡量使混凝土保持自然干燥狀態(tài)。混凝土鋼筋影響若傳感器附近有鋼筋的干擾，部分超聲波通過鋼筋傳播，必然會(huì)導(dǎo)致所測(cè)聲速偏高，同時(shí)還會(huì)伴隨發(fā)生一定的首波畸變。研究證明，當(dāng)超聲波傳播方向與鋼筋軸線方向平行時(shí)，鋼筋對(duì)混凝土中超聲波聲速測(cè)試結(jié)果影響較大，但通常認(rèn)為傳感器離開鋼筋的距離大于傳感器間距離的1/8～1/6時(shí)，影響可忽略 ；當(dāng)超聲波傳播方向垂直于鋼筋時(shí)，鋼筋對(duì)混凝土中超聲波聲速測(cè)試結(jié)果影響較小。因此，傳感器應(yīng)避開鋼筋位置，使超聲波傳播方向盡量遠(yuǎn)離鋼筋軸線方向。水泥品種的影響早齡期的混凝土，火山灰水泥明顯的比礦渣水泥聲速高，在 28d 內(nèi)，聲速差別越來越小 , 28d 的聲速值則基本一致。因此 , 應(yīng)該考慮水泥品種的影響 , 對(duì)較長(zhǎng)齡期的混凝土 , 水泥品種的影響可以忽略。混凝土粗骨料的品種、粒徑和含量的影響不同品種的石料石質(zhì)相似 ,聲速與其關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。但碎石表面比較粗糙 , 對(duì)水泥石和骨料的黏結(jié)有利,與卵石相比強(qiáng)度要高。鑒于試驗(yàn)誤差的控制需要，對(duì)于不同石子采用不同測(cè)強(qiáng)曲線是有必要的。波在構(gòu)件中骨料傳播的過程隨著粒徑增大而增加，水泥石收縮受粒徑變大影響作用力更強(qiáng),一般的缺陷會(huì)使降低強(qiáng)度?？梢?, 聲速和強(qiáng)度受影響程度與粒徑變化成相反影響作用。
混凝土配合比的影響超聲波速度和配合比的情況有很大關(guān)聯(lián)。材料相同, 配合比不同，導(dǎo)致各種材料的用量在同樣體積的混凝土的存在作用不同。不同強(qiáng)度等級(jí)配合比混凝土不能采用擬合曲線，給工程檢測(cè)帶來很大困
難。因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)的配合比和實(shí)際的配合比還存在一定的差別, 現(xiàn)在還沒有一種技術(shù)能夠快捷、準(zhǔn)確地測(cè)出硬化混凝土的配合比 ,這就給混凝土測(cè)強(qiáng)帶來較大誤差?；炷琉B(yǎng)護(hù)條件及齡期影響在養(yǎng)護(hù)方法中,一般認(rèn)為在水中養(yǎng)護(hù)的混凝土比在空氣中養(yǎng)護(hù)的混凝土聲速值偏高, 原因在于水中養(yǎng)護(hù)的混凝土水化較充分, 水化產(chǎn)物增加填充了毛細(xì)孔 ,毛細(xì)孔孔隙率減少,使聲速值有所提高?；炷谅曀匐S齡期的增加而上升，但在硬化初期聲速很低，與泥砂夾層難以區(qū)別。而且，在硬化初期，混凝土對(duì)聲能的吸收系數(shù)較大，信號(hào)較低。試驗(yàn)證明，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào) 60%以上時(shí)，便于明確地判斷缺陷的存在。隨著我國(guó)橋梁工程的飛速發(fā)展，對(duì)于橋梁的結(jié)構(gòu)性能和耐久性都提出了較高的要求?？椎缐簼{料性能直接控制結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性，因此，提高孔道壓漿的質(zhì)量是現(xiàn)階段孔道壓漿材料研究發(fā)展的主要目標(biāo)。
目前,常用的孔道壓漿質(zhì)量測(cè)系方法可分為對(duì)孔道質(zhì)量整體檢測(cè)和對(duì)有問題的孔道局部檢測(cè)兩大類。
高強(qiáng)灌漿料壓漿料基于彈性波法的孔道注漿質(zhì)量整體檢測(cè)技術(shù)
目前，在孔道注漿質(zhì)量評(píng)定時(shí)主要采用的是能貫穿整個(gè)孔道的整體檢測(cè)方法。該法可迅速準(zhǔn)確地確定梁體注漿的整體飽滿程度，給梁體質(zhì)量做出評(píng)價(jià)。常用的整體檢測(cè)法是能長(zhǎng)距離傳播的彈性波法。
它的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)能量大、超聲波的分辨率高、接收信號(hào)頻率較高。正是基于這些特點(diǎn)，面對(duì)長(zhǎng)度 30 米甚至 40 米長(zhǎng)的孔道時(shí)，可采用彈性波，從孔道兩端進(jìn)行穿透法檢測(cè)，從整體上評(píng)價(jià)孔道的注漿質(zhì)
量。
該檢測(cè)技術(shù)首選彈性波聲速，在檢測(cè)中根據(jù)提取的梁體混凝土速度、鋼絞線速度、孔道現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)速度間的關(guān)系模型計(jì)算注漿飽滿度指標(biāo) D 值。
公式為：
D 為孔道注漿檢測(cè)密實(shí)度計(jì)算指標(biāo) ； f(α,Cb,Cm,Ct）為孔道注漿傳導(dǎo)函數(shù)；Cb是同批次鋼束的波速 m/s ；
Cm是混凝土梁的具有代表性的波速值m/s ；Ct為孔道注漿體波速值 m/s ；
α是檢測(cè)剛度系數(shù)經(jīng)驗(yàn)取 0.90。根據(jù)上述函數(shù)模型，以現(xiàn)場(chǎng)孔道長(zhǎng)度、孔道透射波旅行時(shí)為采集計(jì)算樣本，確定孔道注漿傳導(dǎo)函數(shù)內(nèi)各變量值。
檢測(cè)中用到的混凝土梁代表值變化很大。主要是波的傳播環(huán)境復(fù)雜，不可能是一個(gè)確定的值。如果是現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值通常為：28 天齡期后，C40 混凝土波速在3900m/s 左右，C50 混凝土可以達(dá)到4400m/s 左右，而鋼束的波速一般為5200m/s。
由于孔道測(cè)試環(huán)境的復(fù)雜性，即包含了鋼束、注漿體、周圍混凝土以及可能形成缺陷的空洞、水分等，計(jì)算得到的飽滿度指標(biāo) D 不能用來作為孔道缺陷長(zhǎng)度占整體孔道長(zhǎng)度的百分比，可以認(rèn)為是檢測(cè)過程中能量衰減測(cè)量結(jié)果反應(yīng)注漿質(zhì)量，可以映孔道的注漿質(zhì)量?；诔暡ǚǖ目椎雷{質(zhì)量局部檢測(cè)孔道整體注漿質(zhì)量較差時(shí)，通常應(yīng)用超聲波無(wú)損檢測(cè)法，來確定缺陷的具體位置，從而對(duì)注漿質(zhì)量進(jìn)行處理。在實(shí)際檢測(cè)采用兩面對(duì)測(cè)法，在被檢測(cè)孔道外徑的一端，利用換能器輻射發(fā)射高頻信號(hào)，經(jīng)混凝土區(qū)波紋管壁波紋管圓心波紋管壁混凝土區(qū)，最后傳向波紋管外徑另一側(cè)的接收換能器。對(duì)于原材料、配合比、施工工藝等一致的混凝土來說，首先到達(dá)接收端的波總是沿著最短距離傳播過去的，當(dāng)內(nèi)部無(wú)缺陷即為直線路徑；當(dāng)混凝土或孔道內(nèi)有空洞或裂縫存在時(shí)，最先到達(dá)接收換能器的超聲波，由于不能通過缺陷與無(wú)缺陷的交界面而改變?cè)本€路徑產(chǎn)生繞射，在不同的檢測(cè)情況下，超聲波的
路徑也發(fā)生改變。如圖一。但不論哪種情況，最先抵達(dá)接收器的波，肯定是順著最短時(shí)間傳播的。
與氣體的聲阻抗率相比較，混凝土的聲阻抗率明顯偏大，兩者接觸面容易形成明顯的界限。檢測(cè)波在混凝土中傳播時(shí)，遇到上述界面，如蜂窩、空洞、裂縫時(shí)，要在界面處發(fā)生散射。
其中，頻率高的成分衰減很快，當(dāng)波抵達(dá)接收探頭時(shí)，波的總能量已經(jīng)減小，波幅降低，接收頻率也明顯減小。
檢測(cè)數(shù)據(jù)可以利用配套軟件在電腦上進(jìn)行處理。從中可以直接得到聲速、波幅等相關(guān)參數(shù)，并且顯示聲時(shí)圖與頻域圖。在缺陷類型為不密實(shí)區(qū)及空洞模式下，右側(cè)將顯示各測(cè)點(diǎn)的詳細(xì)參數(shù)，處理工具
會(huì)自動(dòng)根據(jù)內(nèi)部設(shè)置顯示出異常點(diǎn)。為了測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性，單個(gè)測(cè)點(diǎn)采集 10 組數(shù)據(jù)，剔除異常值后，取數(shù)據(jù)的均值作為該點(diǎn)最終測(cè)量值。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，常常將波速值作為第一參數(shù)值，該值對(duì)測(cè)
量結(jié)構(gòu)敏感，且結(jié)果變化大，易于分析判斷結(jié)果。波幅值變化范圍較小，與波速比較不能更明顯地體現(xiàn)結(jié)果，可以作為缺陷判斷的第二參數(shù)值，頻率也作為輔助判斷參數(shù)。
預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量檢測(cè)影響因素研究目前常用的檢測(cè)方法雖然能夠較為準(zhǔn)確地檢測(cè)橋梁預(yù)應(yīng)力孔道注漿質(zhì)量，但不同施工工藝和檢測(cè)環(huán)境等都會(huì)影響實(shí)際檢測(cè)。影響預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量檢測(cè)的主要因素有以下幾種——換能器耦合狀態(tài)影
響換能器耦合狀態(tài)對(duì)超聲波波形有重要影響。如果換能器耦合不好，會(huì)造成大量聲能損失，使測(cè)得波幅信號(hào)偏低。如果作用在發(fā)射換能器與接受換能器上的壓力不均，兩換能器耦合層厚薄不均，將導(dǎo)致接收波幅不穩(wěn)定。
混凝土含水率影響混凝土缺陷中的填充物不同直接影響聲速的不同。當(dāng)混凝土中缺陷被水填充時(shí)，超聲波在缺陷界面處將不再發(fā)生反射與繞射，而是直接通過缺陷中的填充水傳播?；炷羶?nèi)部缺陷無(wú)法通過超聲波聲
速、波幅、主頻等物理參數(shù)進(jìn)行正確的表示，給檢測(cè)工作帶來極大干擾。所以，應(yīng)盡量使混凝土保持自然干燥狀態(tài)。混凝土鋼筋影響若傳感器附近有鋼筋的干擾，部分超聲波通過鋼筋傳播，必然會(huì)導(dǎo)致所測(cè)聲速偏高，同時(shí)還會(huì)伴隨發(fā)生一定的首波畸變。研究證明，當(dāng)超聲波傳播方向與鋼筋軸線方向平行時(shí)，鋼筋對(duì)混凝土中超聲波聲速測(cè)試結(jié)果影響較大，但通常認(rèn)為傳感器離開鋼筋的距離大于傳感器間距離的1/8～1/6時(shí)，影響可忽略 ；當(dāng)超聲波傳播方向垂直于鋼筋時(shí)，鋼筋對(duì)混凝土中超聲波聲速測(cè)試結(jié)果影響較小。因此，傳感器應(yīng)避開鋼筋位置，使超聲波傳播方向盡量遠(yuǎn)離鋼筋軸線方向。水泥品種的影響早齡期的混凝土，火山灰水泥明顯的比礦渣水泥聲速高，在 28d 內(nèi)，聲速差別越來越小 , 28d 的聲速值則基本一致。因此 , 應(yīng)該考慮水泥品種的影響 , 對(duì)較長(zhǎng)齡期的混凝土 , 水泥品種的影響可以忽略。混凝土粗骨料的品種、粒徑和含量的影響不同品種的石料石質(zhì)相似 ,聲速與其關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。但碎石表面比較粗糙 , 對(duì)水泥石和骨料的黏結(jié)有利,與卵石相比強(qiáng)度要高。鑒于試驗(yàn)誤差的控制需要，對(duì)于不同石子采用不同測(cè)強(qiáng)曲線是有必要的。波在構(gòu)件中骨料傳播的過程隨著粒徑增大而增加，水泥石收縮受粒徑變大影響作用力更強(qiáng),一般的缺陷會(huì)使降低強(qiáng)度?？梢?, 聲速和強(qiáng)度受影響程度與粒徑變化成相反影響作用。
混凝土配合比的影響超聲波速度和配合比的情況有很大關(guān)聯(lián)。材料相同, 配合比不同，導(dǎo)致各種材料的用量在同樣體積的混凝土的存在作用不同。不同強(qiáng)度等級(jí)配合比混凝土不能采用擬合曲線，給工程檢測(cè)帶來很大困
難。因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)的配合比和實(shí)際的配合比還存在一定的差別, 現(xiàn)在還沒有一種技術(shù)能夠快捷、準(zhǔn)確地測(cè)出硬化混凝土的配合比 ,這就給混凝土測(cè)強(qiáng)帶來較大誤差?；炷琉B(yǎng)護(hù)條件及齡期影響在養(yǎng)護(hù)方法中,一般認(rèn)為在水中養(yǎng)護(hù)的混凝土比在空氣中養(yǎng)護(hù)的混凝土聲速值偏高, 原因在于水中養(yǎng)護(hù)的混凝土水化較充分, 水化產(chǎn)物增加填充了毛細(xì)孔 ,毛細(xì)孔孔隙率減少,使聲速值有所提高?；炷谅曀匐S齡期的增加而上升，但在硬化初期聲速很低，與泥砂夾層難以區(qū)別。而且，在硬化初期，混凝土對(duì)聲能的吸收系數(shù)較大，信號(hào)較低。試驗(yàn)證明，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào) 60%以上時(shí)，便于明確地判斷缺陷的存在。隨著我國(guó)橋梁工程的飛速發(fā)展，對(duì)于橋梁的結(jié)構(gòu)性能和耐久性都提出了較高的要求?？椎缐簼{料性能直接控制結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性，因此，提高孔道壓漿的質(zhì)量是現(xiàn)階段孔道壓漿材料研究發(fā)展的主要目標(biāo)。
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