声波传递技术在预制梁预应力孔道压浆质量检测中的应用

刘高企

(石家庄鸿森岩土工程技术有限公司)

1 声波传递技术检测理论基础

用声波检测混凝土质量的方法在工程界趋于成熟，应用此方法检测孔道内压浆结石体的密实度具有良好的物理条件。利用声波在介质中的传播速度与密实度的V=f(D)函数关系来评价压浆结石体在孔道内的密实度不失为无损检测的首选方法。声波在凝固后的浆体(以下统称结石体)中传播会有一个固定的波速，声波在锚索中的传播速度也是一个定值，结石体与锚索共同构成一个结合体，结合体的波速介于锚索波速与结石体波速之间并且偏向于结石体的波速，而结合体的波速可以通过锚索波速与结石体波速的相关性关系公式计算出来。如果锚索的根数和直径与孔道的直径是定值且假定孔道内结石体的密实度是100%，则相关性系数和结合体的波速为定值。在此相关性系数下以仪器采集的声波在结合体中的传播速度与假定密实度为100%状态下结合体波速的相互关系作为判定预应力桥梁孔道压浆的密实度的指标。由于孔道内介质种类的不确定性和锚具与梁体的结合程度的复杂性等因素的影响，此方法检测的精确度达不到100%，但是通过大量的工程实践证明此方法检测的可靠度在95%以上，可满足工程要求。

2 声波传递技术的应用

2.1 检测仪器

桥梁预应力孔道压浆质量检测仪，是一种预应力孔道内压浆质量智能检测专用设备。检测仪主要由声波发射震源、检波器、主机和分析处理软件等几部分组成。

2.2 检测原理

利用弹性波的传播机理。震源从预应力管的一端输入弹性波信号，预应力管的另一端接收此弹性信号，根据弹性波的入射信号和传播输出信号，再利用弹性波在此预应力管不同结构传播的传导函数来计算分析桥梁预应力管的压浆质量。

2.3 检测过程

测量前，我们分别将声波信号发射源、检波器连接至仪器主机，接收器的磁铁吸附在锚具上(事先对锚具进行清理预留好检波器吸附位置)。连接好仪器后开启主机进行测量参数的设置，然后就可以进行测量。

测量时，发射源把弹性波信号传递给锚具，信号通过波纹管内压浆体和钢绞线传播，检波器将接收到的信号传入仪器主机，在主机上以波形的方式显示信号。为保证采集信号的可靠性，我们多次采集信号，选取相近的三组信号保存，供后期数据的处理与分析。

每条压浆波纹管逐次以上述步骤进行测量，将测量数据保存在仪器存储单元。

在正式测量之前，用上述测量方式，选取张拉完成但未压浆的梁板进行参数采集实验及对本梁板混凝土进行参数采集，获取钢绞线中声波速度和混凝土中声波速度，收集波纹管尺寸、施工记录、压浆试块强度试验数据等资料以供数据分析之用。

2.4 数据分析

测量结束后，每个波纹管上采集到的数据文件通过数据线导入电脑，用专业分析软件，结合试验采集到的各种参数，经过分析处理与计算便可得到每个孔的压浆密实度值，以百分比的形式显示。

3 对比试验

选取部分检测结果低于75%的预应力孔道进行了补浆前后对比试验，结果如下。

表1 补浆量统计表

表2 复测结果统计表

表3 对比试验结果表

通过以上比对试验可以看出波纹管压浆量的增加、密实度的提高、检测数据的变化量三者之间的正向相关性。

4 结论

(1)预应力孔道压浆质量的好坏直接影响预应力梁板的使用寿命及安全。

(2)声波传递技术用来检测预应力孔道压浆质量速度快、检测结果可靠，为孔道压浆质量提供了一种快速普查手段。