CN105784754A - 一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统及方法 - Google Patents

一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于预应力检测技术领域，具体来说，涉及到一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统及方法。所述检测系统包括低电压强电流钢筋加热设备、连接导线和红外线热成像仪；所述连接导线的一端和低电压强电流钢筋加热设备连接，另一端有紫铜制作的夹具，能够和钢绞线密贴相连。与现有技术相比，本发明所述的预应力混凝土结构波纹管注浆密实度检测系统操作简单、速度快、适用性较强、准确度高，而且易于推广，对预应力混凝土结构施工质量控制、对保证预应力桥梁或结构运营安全，延长其使用寿命有很大的促进作用，在预应力混凝土结构的预应力检测技术领域发挥巨大的作用，市场前景广阔。

Description

一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统及方法
技术领域
本发明属于预应力检测技术领域，具体来说，涉及到一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统及方法。
背景技术
目前公路桥梁中最常用的预应力技术为后张预应力，而且多为有粘结预应力混凝土结构。但是，在预应力混凝土桥梁中预应力钢绞线大多为多根一束布置，需预埋大直径的波纹管，消弱了结构的截面，因此，在预应力钢绞线张拉完成后，需要给波纹管内注高强度的水泥浆，将梁体截面剩余的空间填充满。其作用主要有三点：一、恢复预应力梁的截面面积，避免因其截面消弱过多，梁体混凝土被压碎；二、使预应力钢绞线与混凝土梁体连为一体，保证了预应力钢绞线能够与混凝土梁体协同变形和受力；三、波纹管内注满水泥浆后，避免了钢绞线与空气和水接触，对预应力钢绞线起到保护和防腐的作用。
然而根据多年来公路预应力混凝土桥梁中预应力施工质量调查发现，波纹管的注浆质量不密实，造成预应力钢绞线锈蚀、断裂，已经成为影响桥梁安全和耐久性的重要缺陷。近年来工程技术人员首先通过提高施工人员素质和采用真空注浆、循环压浆等多种方法改进波纹管注浆施工工艺，以减少或消除该病害。采取的措施虽使实际情况有很大的改善，但仍未消除该病害的存在。其中一个最重要的原因就是对预应力孔道注浆密实度没有一个方便、有效的检测方法。因此许多工程技术人员在这方面做了大量的研究，其中有雷达探测法、X射线法、冲击回波法及内窥镜法等多种方法。但是这些方法有的操作难度大，有的准确度差，有的对梁体有损伤或效率低，一直得不到广泛的推广应用。使得预应力混凝土结构中预应力孔道注浆密实度的检测技术一直停滞不前，预应力孔道注浆不密实缺陷得不到根除，预应力混凝土桥梁仍存在很大安全隐患。
目前市场上迫切需要一种操作简单、速度快、适用范围广、准确度高的预应力孔道注浆密实度检测系统及方法，可依此严格控制公路预应力混凝土桥梁中预应力孔道注浆质量，彻底消除预应力混凝土结构预应力孔道不密实这一重大安全隐患，以保证广大人民群众的生命和财产安全。
发明内容
本发明为克服预应力混凝土结构中波纹管注浆密实度检测困难，保证波纹管注浆质量，消除预应力孔道注浆不密实重大安全隐患，提供了一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统及方法。本发明所述的预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统是通过低电压强电流作用，使预应力混凝土结构波纹管中的钢绞线产生热量，热源在构件内，让热量从混凝土结构内向外发散，而后通过红外线热成像仪对预应力混凝土结构被加热波纹管处混凝土表面进行温度探测，通过温度差异来判定预应力混凝土结构波纹管内部注浆缺陷的系统及方法。其具有操作简单、适用范围广、准确度高等优点。
本发明所述的一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统，所述检测系统包括低电压强电流钢筋加热设备1、连接导线2和红外线热成像仪3；所述的低电压强电流钢筋加热设备1采用的是可调式低电压大电流变压器，采用20k-100kVA的功率，电压为5-36V，电流可达到1500-2000A，而且能调整二次测线圈，提高电压后单独使用；所述连接导线2的一端和低电压强电流钢筋加热设备1连接，另一端有紫铜制作的夹具，能够和钢绞线密贴相连。
本发明所述的一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统，所述连接导线2是300-500mm2的普通绝缘铜丝导线。
本发明所述的一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统，所述红外线热成像仪摄像仪3分辨率大于640×480像素，7.5-14μm非制冷焦平面，温度灵敏度大于0.05℃，测温范围大于-20-150℃。
本发明所述的一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统，所述低电压强电流钢筋加热设备1为BXV-630F电焊机，所述红外线热成像仪3的品牌为福禄克牌。
一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测方法，所述检测方法具体如下：
1)测试准备工作：在被测试预应力构件旁引入一路380V电压的电源，与低电压强电流钢筋加热设备1连接；
2)加热设备连接：将被测预应力构件已注浆的钢绞线端头清理干净，而后和低电压强电流钢筋加热设备1正负极引出的连接导线2通过夹具相连，并检查是否正常工作；
3)钢绞线加热：打开低电压强电流钢筋加热设备1开关，通过调节低电压强电流钢筋加热设备1上的电流调节器，逐步加热钢绞线，并随时用红外线测温计监测钢绞线的温度；
4)红外线热成像仪测试：当钢绞线温度达到150℃后，用红外线热成像仪3沿被加热钢绞线预应力管道的表面进行摄像观测；
5)注浆密实度判定：在用红外线热成像仪3观测的过程中，发现被测波纹管位置处混凝土表面温度较低的位置用标记笔做好标记；这些标记处的热成像显示温度越低处，说明从混凝土内部传导出的热量较少，混凝土其密实度较差，可判定为该处波纹管注浆密实度不够。
与现有技术相比，本发明所述的预应力混凝土结构波纹管注浆密实度检测系统操作简单、速度快、适用性较强、准确度高，而且易于推广，对预应力混凝土结构施工质量控制、对保证预应力桥梁或结构运营安全，延长其使用寿命有很大的促进作用，在预应力混凝土结构的预应力检测技术领域发挥巨大的作用，市场前景广阔。
附图说明
图1：检测系统示意图；图2：预应力混凝土小箱梁图；低电压强电流钢筋加热设备-1、连接导线-2、红外线热成像仪-3。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明所述的预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统及方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
某高速公路一座3×20m的预应力混凝土简支小箱梁桥，小箱梁设计采用6束的钢绞线，在浇筑混凝土前，需在小箱梁底板和腹板预埋2根和4根波纹管，在混凝土浇注完成并张拉预应力钢筋后，再通过普通的注浆设备向波纹管内注入一定配合比的水泥浆，填充波纹管的空隙，并使钢绞线通过水泥浆与混凝土梁体连接成为整体。
采用的检测系统包括低电压强电流钢筋加热设备1、连接导线2和红外线热成像仪3；所述的低电压强电流钢筋加热设备1采用的是可调式低电压大电流变压器，采用20k-100kVA的功率，电压为5-36V，电流可达到1500-2000A，而且能调整二次测线圈，提高电压后单独使用；所述连接导线2的一端和低电压强电流钢筋加热设备1连接，另一端有紫铜制作的夹具，能够和钢绞线密贴相连。所述连接导线2是包含4根95mm2铜丝的普通绝缘铜丝导线。所述红外线热成像仪摄像仪3分辨率大于640×480像素，7.5-14μm非制冷焦平面，温度灵敏度大于0.05℃，测温范围大于-20-150℃。
具体检测过程如下：1)测试准备工作：在被测试预应力混凝土梁旁引入380V电压的电源，准备与低电压强电流钢绞线加热设备连接；2)加热设备连接：本次检测钢绞线加热设备采用BXV-630F电焊机，将被测预应力混凝土梁已注浆的钢绞线端头清理干净，而后用连接导线将被加热钢绞线和电焊机正负极通过夹具相连，并检查能否正常工作；3)钢绞线加热：打开电焊机开关，根据被加热钢绞线的升温情况，通过电流调节阀逐步调大电焊机的电流加热钢绞线，并随时用红外线测温计监测钢绞线的温度；4)红外线热成像仪测试：当钢绞线温度达到150℃后，用福禄克牌红外线热成像仪沿被加热钢绞线预应力管道的表面进行摄像观测；5)注浆密实度判定：在用红外线热成像仪观测的过程中，发现被测波纹管两端1米范围内，表面温度相对较低，判定为该处波纹管注浆密实度不够，检测人员根据热成像仪探测的位置用标记笔做好标记。
实施例2
某高速公路一座3×20m的预应力混凝土简支小箱梁桥，小箱梁设计采用6束的钢绞线，在浇筑混凝土前，需在小箱梁底板和腹板预埋2根和4根波纹管，在混凝土浇注完成并张拉预应力钢筋后，再通过普通的注浆设备向波纹管内注入一定配合比的水泥浆，填充波纹管的空隙，并使钢绞线通过水泥浆与混凝土梁体连接成为整体。
采用的检测系统包括低电压强电流钢筋加热设备1、连接导线2和红外线热成像仪3；所述的低电压强电流钢筋加热设备1采用的是可调式低电压大电流变压器，采用20k-100kVA的功率，电压为5-36V，电流可达到1500-2000A，而且能调整二次测线圈，提高电压后单独使用；所述连接导线2的一端和低电压强电流钢筋加热设备1连接，另一端有紫铜制作的夹具，能够和钢绞线密贴相连。所述连接导线2是包含4根95mm2铜丝的绝缘铜丝导线，该铜丝均用1％质量浓度的波罗花醇A(5-羟乙基-6-羟基-3-甲基苯并呋喃)的乙醇溶液浸泡过24h；研究表明，同条件下这可使连接导线2在产热后的温度下降约17％，延长其使用寿命。所述红外线热成像仪摄像仪3分辨率大于640×480像素，7.5-14μm非制冷焦平面，温度灵敏度大于0.05℃，测温范围大于-20-150℃。
具体检测过程如下：1)测试准备工作：在被测试预应力混凝土梁旁引入380V电压的电源，准备与低电压强电流钢绞线加热设备连接；2)加热设备连接：本次检测钢绞线加热设备采用BXV-630F电焊机，将被测预应力混凝土梁已注浆的钢绞线端头清理干净，而后用连接导线将被加热钢绞线和电焊机正负极通过夹具相连，并检查能否正常工作；3)钢绞线加热：打开电焊机开关，根据被加热钢绞线的升温情况，通过电流调节阀逐步调大电焊机的电流加热钢绞线，并随时用红外线测温计监测钢绞线的温度；4)红外线热成像仪测试：当钢绞线温度达到150℃后，用福禄克牌红外线热成像仪沿被加热钢绞线预应力管道的表面进行摄像观测；5)注浆密实度判定：在用红外线热成像仪观测的过程中，发现被测波纹管两端1米范围内，表面温度相对较低，判定为该处波纹管注浆密实度不够，检测人员根据热成像仪探测的位置用标记笔做好标记。
采用该预应力混凝土结构波纹管注浆密实度检测系统及方法对预应力混凝土小箱梁梁预应力孔道注浆密实度进行检测后，对未注满的预应力波纹管进行了补浆处理，实现了预应力波纹管注浆的密实性要求，这不但使得小箱梁截面得到加强，而且保证预应力钢绞线与梁体牢固粘结，协同受力，同时有效地防止了钢绞线因与空气接触而发生腐蚀，避免了因波纹管注浆不密实而导致的诸多病害，改善了预应力构件的受力性能，延长了预应力构件的使用寿命，具有很好的工程应用价值。

Claims (5)

1.一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统，其特征在于，所述检测系统包括低电压强电流钢筋加热设备(1)、连接导线(2)和红外线热成像仪(3)；所述的低电压强电流钢筋加热设备(1)采用的是可调式低电压大电流变压器，采用20k-100kVA的功率，电压为5-36V，电流可达到1500-2000A，而且能调整二次测线圈，提高电压后单独使用；所述连接导线(2)的一端和低电压强电流钢筋加热设备(1)连接，另一端有紫铜制作的夹具，能够和钢绞线密贴相连。
2.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统，其特征在于，所述连接导线(2)是300-500mm2的普通绝缘铜丝导线。
3.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统，其特征在于，所述红外线热成像仪摄像仪(3)分辨率大于640×480像素，7.5-14μm非制冷焦平面，温度灵敏度大于0.05℃，测温范围大于-20-150℃。
4.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测系统，其特征在于，所述低电压强电流钢筋加热设备(1)为BXV-630F电焊机，所述红外线热成像仪(3)的品牌为福禄克牌。
5.一种预应力混凝土结构预应力孔道密实度检测方法，其特征在于，所述检测方法具体如下：
1)测试准备工作：在被测试预应力构件旁引入一路380V电压的电源，与低电压强电流钢筋加热设备(1)连接；
2)加热设备连接：将被测预应力构件已注浆的钢绞线端头清理干净，而后和低电压强电流钢筋加热设备(1)正负极引出的连接导线(2)通过夹具相连，并检查是否正常工作；
3)钢绞线加热：打开低电压强电流钢筋加热设备(1)开关，通过调节低电压强电流钢筋加热设备(1)上的电流调节器，逐步加热钢绞线，并随时用红外线测温计监测钢绞线的温度；
4)红外线热成像仪测试：当钢绞线温度达到150℃后，用红外线热成像仪(3)沿被加热钢绞线预应力管道的表面进行摄像观测；
5)注浆密实度判定：在用红外线热成像仪(3)观测的过程中，发现被测波纹管位置处混凝土表面温度较低的位置用标记笔做好标记；这些标记处的热成像显示温度越低处，说明从混凝土内部传导出的热量较少，混凝土其密实度较差，可判定为该处波纹管注浆密实度不够。
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