CN111678959A - 一种混凝土搅拌桩水泥含量快速检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土搅拌桩水泥含量快速检测方法及其检测系统。系统包括将静压杆压入混凝土中的静压设备,设置于静压杆头部的介电常数测试探头;在混凝土浆液中加入示踪剂,通过系统检测其浆液的介电常数,利用介电常数与水泥含量关系方程推算出混凝土搅拌桩的水泥含量,与设计或规范对比从而判断桩体的质量,实现即时快速检测水泥搅拌桩水泥含量。本发明方法在施工时只需将示踪剂加入水泥中,通过介电常数检测即可判断桩体的水泥含量和分布均匀性,在桩体施工后可立即进行检测,实现24小时内对桩体的成型质量进行检测,避免了出现不合格的质量问题。本发明检测方法及其检测系统使用方便,示踪剂选择方便实用,具有很好的应用推广前景。
Description
技术领域
本发明属于混凝土搅拌桩的快速检测技术领域,特别是针对混凝土搅拌桩成桩后施工质量的及时检测技术,涉及一种混凝土搅拌桩水泥含量快速检测系统及其检测方法。
背景技术
目前检测混凝土搅拌桩的方法有很多,有着各自的优点和缺点,常规方法主要有挖桩检查、轻型动力触探、荷载试验、钻芯取样和标准贯入试验。
挖桩检查一般在成桩7天后,采用浅部开挖桩头进行检查。该方法能够比较准确检验桩身上部(1-2m)成桩质量,但是工程实践中桩顶往往是施工质量最容易保证的部分。桩身中下部分往往是搅拌桩成桩的关键,该方法很难检测,所以检测结果随意性较大。
轻型动力触探是在成桩3天内,采用轻型动力触探装置检查上部桩身的均匀性,一般不超过4m,操作方便,宜于高比例普检。但是对水泥搅拌桩深处质量无法测定,与挖桩检测方法一样,检测结果没有代表性。同时水泥与土搅拌完成后,水泥土的固化速度很慢,3天内桩体的强度没能达到一定的程度,与施工前原位天然土强度没有明显的变化,故检测结果并不能客观反映桩体的施工质量,同时该方法对桩身损伤大。
荷载试验在成桩28d后进行,可以直接判定单桩或复合地基的承载力和变形,是目前最直接、最权威的一种检测手段。但是该方法不能反映桩身的完整性,搅拌的均匀性等质量指标。
钻芯取样法是目前混凝土搅拌桩质量检测中常用的方法,通常在成桩28d后,检测桩身的连续性,桩体搅拌均匀程度,桩身的强度,检测结果能较好反映水泥搅拌桩的成型质量。但该方法也存在检测时间长,无法对混凝土搅拌桩施工质量进行动态控制,如检测不合格需进行返工处理,即造成了质量事故又制约了进度。
因此,尽管有多种方法检测混凝土搅拌桩,但各个方法都有其不足之处。且受检测时间的限制,即使发现搅拌桩施工质量问题已经为时已晚,无法及时补救,满足工程及时反馈、控制施工质量等要求。
发明内容
本发明根据现有混凝土搅拌桩检测方法的技术中的缺点公开了一种混凝土搅拌桩水泥含量快速检测方法及其检测系统。本发明采用在混凝土搅拌桩施工中,在混凝土浆液中加入示踪剂,通过检测设备检测其混凝土浆液的介电常数,利用介电常数与水泥含量关系方程推算出混凝土搅拌桩的水泥含量,与设计或规范对比从而判断桩体的质量,实现即时快速检测水泥搅拌桩水泥含量的技术。
本发明通过以下技术方案实现:
混凝土搅拌桩水泥含量快速检测系统,包括具有介电常数测试探头的介电常数测试装置,其特征在于:所述检测系统还包括用于将静压杆通过静压压入混凝土搅拌桩浇筑混凝土中的静压设备;介电常数测试探头固定设置于静压杆头部,介电常数测试探头用于测试加入示踪剂的混凝土介电常数并通过穿过静压杆的电缆与介电常数测试装置的读取设备连接。
所述的介电常数测试装置检测精度0.1。
所述静压设备是静压桩机。
混凝土搅拌桩水泥含量快速检测方法,检测采用上述检测系统检测;
包括以下步骤:
(1)标定获取原土、水泥土、加入示踪剂的混凝土的介电常数与水泥含量的关系曲线;
(2)混凝土搅拌桩成桩后,通过静压设备将端头带有介电常数测试仪探针的钻杆贯入桩体,贯入过程读取介电常数测试仪读数;
(3)根据不同部位介电常数读数,结合介电常数与水泥含量的关系曲线确定水泥含量,并与设计值或规范值对比,判断桩体的成桩质量是否符合设计和规范要求。
本发明选择所述示踪剂是含铁尾矿粉或铁粉,其中,含铁尾矿粉中金属元素含量大于30wt%。
所述标定获取原土、水泥土、加入示踪剂的混凝土的介电常数与水泥含量的关系曲线是:首先对原土进行介电常数检测,然后对不同体积含水量条件下混凝土混合浆液的介电常数变化规律曲线进行检测,混凝土土体的体积含水量范围为0-100%,至少检测测试频率1MHz、100MHz和1000MHz条件下混凝土的体积含水量和介电常数的关系曲线,用于查询不同含水量、不同频率情况下混凝土的介电常数,并获得介电常数与水泥含量的关系曲线。
所述步骤(3)中判断桩体的成桩质量是否符合设计和规范要求是通过介电常数和设定预警值比较判断成桩质量,当介电常数未超出预警值则判定成桩质量良好;同时根据变异系数对水泥含量均匀程度进行评价,变异系数小于30%、评价非常均匀,变异系数30%-50%、评价均匀,变异系数50%-80%、评价不均匀,变异系数大于80%、评价极不均匀。
本发明混凝土搅拌桩水泥含量快速检测方法通过示踪剂和介电常数进行检测。其利用水泥中离子与土相互作用后的变化规律,游离离子含量随时间变化的规律和影响因素,提出基于介电常数的搅拌桩水泥含量测定方法,使其能够应用于水泥搅拌桩的水泥含量测定。
本发明通过预测标定原土、水泥土、加示踪剂水泥土的介电常数,确定示踪剂含量与介电常数关系方程、介电常数和水泥含量关系方程,获取介电常数沿深度变化曲线,推算水泥含量与深度变化规律,获得桩体水泥含量数据。
混凝土搅拌桩成桩后,将端头带有介电常数测试仪探针的钻干贯入桩体,边贯入边读数,介电常数测试仪读数,即可检测不同部位介电常数,然后根据关系方程确定示踪剂含量,最后计算水泥含量,并与设计值或规范值对比,判断桩体的成桩质量是否符合设计和规范要求。
本发明通过检测加入示踪剂的水泥土介电常数来检测水泥搅拌桩的水泥含量。在施工时只需将示踪剂加入水泥中,施工完成后通过介电常数检测仪检测介电常数值,即可判断桩体的水泥含量和分布均匀性。本发明在桩体施工后可立即对介电常数进行检测,可实现24小时内对桩体的成型质量进行检测,如发现水泥含量不够或不均匀可对桩体进行重新搅拌施工,重新检测,直至合格为止,避免了出现不合格的质量问题。本发明检测方法及其检测系统使用方便,示踪剂选择方便实用,具有很好的应用推广前景。
附图说明
图1是水泥搅拌桩水泥含量快速检测设备结构示意图。
附图标记说明:11是示踪剂,12是搅拌桩,21是静压设备,22是介电常数测试探头,23是读取设备,24是电缆线,25是静压杆。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明,具体实施方式是对本发明原理的进一步说明,不以任何方式限制本发明,与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
结合附图。
一、示踪剂的初步选择
根据介电常数的示踪剂作为本发明水泥搅拌桩水泥含量快速检测系统和及其检测方法主要材料,整个检测方法和系统是通过示踪剂来实现的。
示踪剂的选择:示踪剂用于增强水泥的介电常数的特征,通过测量水泥和示踪剂引起的介电常数的变化,反算桩体内水泥的含量。示踪剂可以采用铁含量较高的尾矿为主,主要性能需与土的介电常数存在较大差异。常用的示踪剂有含铁的尾矿粉(金属元素含量在30%以上)、铁粉等,其性能均以改变和增强水泥的介电常数为目的,根据确定的示踪剂性能开展室内介电常数-示踪剂含量标定实验,确定满足实验土体的最优示踪剂。
二、标定原土、水泥土、加入示踪剂的水泥土的介电常数
水泥搅拌桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土。不同土体的自身介电常数、水泥土的介电常数、水泥土+示踪剂的介电常数均不一致。在不同土体中,应先取土开展室内标定试验,确定该土体的自身介电常数、水泥土的介电常数、水泥土+示踪剂的介电常数。室内标定介电常数检测仪器可采用频域反射型仪器(FDR),贯入设备采用步进电机加载系统。
先对原土进行介电常数检测,然后对不同体积含水量条件下水泥土混合浆液的介电常数变化规律进行检测,土体的体积含水量范围为0-100%,采用不同的外电压加载的测试频率(1MHz、100MHz和1000MHz),建立水泥土的体积含水量和介电常数的关系曲线,用于查询不同含水量、不同频率情况下水泥土的介电常数。
选定一定含水量的水泥土在一定频率下进行不同材料电学示踪剂的介电常数检测,根据介电常数、经济性、适用性确定使用示踪剂,检测在不同含量情况下使用示踪剂的介电常数变化情况,分析使用示踪剂含量对介电常数的影响,明确示踪剂的使用含量范围,根据检测结果建立示踪剂含量和介电常数之间的关系曲线和关系方程,由此推出介电常数与水泥含量的关系曲线。同时根据标定测试结果和极限水泥含量反算介电常数预警值。
介电常数的检测与温度、土体矿物成分、泵送压力、检测设备的压入压力等因素有关。为了保障检测效果,应调控试验室内外界条件与现场一致,多次开展标定测试,确定同条件下的介电常数,指导大规模检测。每个标段的标定检测不少于5个,且必须待标定测试后再进行水泥含量检测。
三、检测设备
检测设备主要由静压设备、介电常数测试仪、读取设备组成。
静压设备作为贯入设备将静压杆和介电常数测试仪压入新打设的搅拌桩中,介电常数测试仪检测浆体介电常数,读取设备读取介电常数。
介电常数测试仪是一种利用LC电路的振荡,根据电磁波在不同介质中振荡频率的变化来测定介质的介电常数的仪器设备。
仪器使用前应检查介电常数检测设备工作状态是否正常,介电常数测量是否准确性,待设备检测正常后方可进行水泥搅拌桩水泥含量检测。每检测100根桩,需对介电常数设备进行标定,确保其工作性能处于良好状态。
四、检测判定标准
1、水泥搅拌桩桩长检测:根据允许的最低水泥含量深度确定水泥搅拌桩实际桩长。
2、水泥搅拌桩水泥含量检测:在水泥搅拌桩桩长范围内,采用水泥含量平均值。
3、水泥含量不均匀程度评价:根据变异系数进行评价,变异系数是衡量水泥含量不均匀程度的物理量,通过测量值的标准差和期望值之比可进行计算。当水泥含量越均匀,其变异系数越小;水泥含量越不均匀,其变异系数越大。判断按下列标准进行:
4、可根据介电常数和预警值初步判断成桩质量,当介电常数全部未超出预警值,则初步判定成桩质量良好。
五、现场实施
以下以实际施工过程进行说明:
1、在水泥搅拌桩施工时,将示踪剂按一定百分比(试验确定)和水泥浆均匀混合;
2、采用混合体打设水泥搅拌桩后,移位检测设备至新打设的水泥搅拌桩桩位上,将带有介电常数测试仪的静压杆压入桩体,压入速度应控制在10-100cm/min。
3、读取不同深度的介电常数测试仪读数,绘制介电常数-深度曲线。
4、根据室内标定测试结果,即介电常数与水泥含量的关系曲线反算不同介电常数值对应的水泥含量,绘制水泥含量-深度曲线,计算水泥含量的变异系数。与设计值或满足强度要求的水泥含量值和变异系数比较,判定水泥搅拌桩水泥含量成桩质量。
5、如质量不满足要求,将检测静压设备移开,水泥搅拌桩打设设备移回重新打设。
6、重新检测,直至满足规范值或设计值。
7、检测结束后应采用同等强度的水泥砂浆回灌检测孔内,并密实。
8、在施工中,可根据实时显示的介电常数和预警值进行初步判断成桩质量。如果介电常数全部未超出预警值,则桩的质量较好,迅速移位去检测下一根;如果有多个地方超过预警值,需要在设备中查询介电常数随深度的变化,反算水泥含量随深度的变化,确定质量有问题的深度。
Claims (6)
1.一种混凝土搅拌桩水泥含量快速检测系统,包括具有介电常数测试探头的介电常数测试装置,其特征在于:所述检测系统还包括用于将静压杆通过静压压入混凝土搅拌桩浇筑混凝土中的静压设备;介电常数测试探头固定设置于静压杆头部,介电常数测试探头用于测试加入示踪剂的混凝土介电常数并通过穿过静压杆的电缆与介电常数测试装置的读取设备连接。
2.根据权利要求1所述的混凝土搅拌桩水泥含量快速检测系统,其特征在于:所述静压设备是静压桩机。
3.一种混凝土搅拌桩水泥含量快速检测方法,其特征在于:检测采用权利要求1或2所述的检测系统检测;
包括以下步骤:
(1)标定获取原土、水泥土、加入示踪剂的混凝土的介电常数与水泥含量的关系曲线;
(2)混凝土搅拌桩成桩后,通过静压设备将端头带有介电常数测试仪探针的钻杆贯入桩体,贯入过程读取介电常数测试仪读数;
(3)根据不同部位介电常数读数,结合介电常数与水泥含量的关系曲线确定水泥含量,并与设计值或规范值对比,判断桩体的成桩质量是否符合设计和规范要求。
4.根据权利要求3所述的混凝土搅拌桩水泥含量快速检测方法,其特征在于:所述标定获取原土、水泥土、加入示踪剂的混凝土的介电常数与水泥含量的关系曲线是:首先对原土进行介电常数检测,然后对不同体积含水量条件下混凝土混合浆液的介电常数变化规律曲线进行检测,混凝土土体的体积含水量范围为0-100%,至少检测测试频率1MHz、100MHz和1000MHz条件下混凝土的体积含水量和介电常数的关系曲线,用于查询不同含水量、不同频率情况下混凝土的介电常数,并获得介电常数与水泥含量的关系曲线。
5.根据权利要求4所述的混凝土搅拌桩水泥含量快速检测方法,其特征在于:所述步骤(3)中判断桩体的成桩质量是否符合设计和规范要求是通过介电常数和设定预警值比较判断成桩质量,当介电常数未超出预警值则判定成桩质量良好;同时根据变异系数对水泥含量均匀程度进行评价,变异系数小于30%、评价非常均匀,变异系数30%-50%、评价均匀,变异系数50%-80%、评价不均匀,变异系数大于80%、评价极不均匀。
6.根据权利要求4所述的混凝土搅拌桩水泥含量快速检测方法,其特征在于:所述示踪剂是含铁尾矿粉或铁粉,其中,含铁尾矿粉中金属元素含量大于30wt%。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200918 |
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