聲波傳遞技術在預制梁預應力孔道壓漿質量檢測中的應用

劉高企

(石家莊鴻森巖土工程技術有限公司)

1 聲波傳遞技術檢測理論基礎

用聲波檢測混凝土質量的方法在工程界趨于成熟，應用此方法檢測孔道內壓漿結石體的密實度具有良好的物理條件。利用聲波在介質中的傳播速度與密實度的V=f(D)函數關系來評價壓漿結石體在孔道內的密實度不失為無損檢測的首選方法。聲波在凝固后的漿體(以下統稱結石體)中傳播會有一個固定的波速，聲波在錨索中的傳播速度也是一個定值，結石體與錨索共同構成一個結合體，結合體的波速介于錨索波速與結石體波速之間并且偏向于結石體的波速，而結合體的波速可以通過錨索波速與結石體波速的相關性關系公式計算出來。如果錨索的根數和直徑與孔道的直徑是定值且假定孔道內結石體的密實度是100%，則相關性系數和結合體的波速為定值。在此相關性系數下以儀器采集的聲波在結合體中的傳播速度與假定密實度為100%狀態下結合體波速的相互關系作為判定預應力橋梁孔道壓漿的密實度的指標。由于孔道內介質種類的不確定性和錨具與梁體的結合程度的復雜性等因素的影響，此方法檢測的精確度達不到100%，但是通過大量的工程實踐證明此方法檢測的可靠度在95%以上，可滿足工程要求。

2 聲波傳遞技術的應用

2.1 檢測儀器

橋梁預應力孔道壓漿質量檢測儀，是一種預應力孔道內壓漿質量智能檢測專用設備。檢測儀主要由聲波發射震源、檢波器、主機和分析處理軟件等幾部分組成。

2.2 檢測原理

利用彈性波的傳播機理。震源從預應力管的一端輸入彈性波信號，預應力管的另一端接收此彈性信號，根據彈性波的入射信號和傳播輸出信號，再利用彈性波在此預應力管不同結構傳播的傳導函數來計算分析橋梁預應力管的壓漿質量。

2.3 檢測過程

測量前，我們分別將聲波信號發射源、檢波器連接至儀器主機，接收器的磁鐵吸附在錨具上(事先對錨具進行清理預留好檢波器吸附位置)。連接好儀器后開啟主機進行測量參數的設置，然后就可以進行測量。

測量時，發射源把彈性波信號傳遞給錨具，信號通過波紋管內壓漿體和鋼絞線傳播，檢波器將接收到的信號傳入儀器主機，在主機上以波形的方式顯示信號。為保證采集信號的可靠性，我們多次采集信號，選取相近的三組信號保存，供后期數據的處理與分析。

每條壓漿波紋管逐次以上述步驟進行測量，將測量數據保存在儀器存儲單元。

在正式測量之前，用上述測量方式，選取張拉完成但未壓漿的梁板進行參數采集實驗及對本梁板混凝土進行參數采集，獲取鋼絞線中聲波速度和混凝土中聲波速度，收集波紋管尺寸、施工記錄、壓漿試塊強度試驗數據等資料以供數據分析之用。

2.4 數據分析

測量結束后，每個波紋管上采集到的數據文件通過數據線導入電腦，用專業分析軟件，結合試驗采集到的各種參數，經過分析處理與計算便可得到每個孔的壓漿密實度值，以百分比的形式顯示。

3 對比試驗

選取部分檢測結果低于75%的預應力孔道進行了補漿前后對比試驗，結果如下。

表1 補漿量統計表

表2 復測結果統計表

表3 對比試驗結果表

通過以上比對試驗可以看出波紋管壓漿量的增加、密實度的提高、檢測數據的變化量三者之間的正向相關性。

4 結論

(1)預應力孔道壓漿質量的好壞直接影響預應力梁板的使用壽命及安全。

(2)聲波傳遞技術用來檢測預應力孔道壓漿質量速度快、檢測結果可靠，為孔道壓漿質量提供了一種快速普查手段。