CN114046821B - 一种预应力梁压浆监测装置及监测工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力梁压浆监测装置，包括注浆设备；预应力管道的出浆口与监测组件相连；监测组件包括监测桶、桶盖；监测桶的内部放置水灰比计量计，水灰比计量计随着监测桶内压浆浆体水灰比的减小而上浮；监测桶一侧顶部设置进浆口，进浆口与预应力管道的出浆口相连；监测桶的另一侧底部设置排浆口和循环阀，排浆口与浆液回收池通过管道相连。本发明还公开了一种预应力梁压浆监测工艺。本申请压浆监测装置能够在压浆过程中检测预应力管道出浆口出浆的水灰比，在出浆口开始出浆之后，监测组件在出浆口检测出浆的水灰比，当出浆口出浆的水灰比小到设定值时才最终停止注浆，从而避免预应力管道内压浆浆体的水灰比过大，进而避免积水的发生。

Description

一种预应力梁压浆监测装置及监测工艺

技术领域

本发明属于预应力梁技术领域，具体涉及一种预应力梁压浆监测装置及监测工艺。

背景技术

在北方地区，多有预应力梁顺预应力管道发生开裂、渗白现象的发生，引发预应力筋锈蚀，影响结构安全，其原因在于预应力管道内存水，积存的水冬季结冰冻胀从而导致开裂、渗白。

预应力梁中预应力管道内存水的原因与预应力管道的压浆有关，预应力管道的压浆是指将压浆浆体注入到预应力管道内，使预应力管道内的预应力筋通过硬化浆体与周围的混凝土结成整体，从而提高结构的抗裂性和承载能力。其中，现有的预应力管道的压浆工艺如下：通过注浆设备将配置好的具有一定水灰比的压浆浆体往预应力管道的注浆口注入，待出浆口开始出浆之后停止注浆。

然而，预应力梁在养护期间，会有部分养护水进入预应力管道，而在注浆时，一部分养护水在压浆浆体压力的作用下被置换出，而余下的一部分养护水会与注入的压浆浆体混合，从而增大压浆浆体的水灰比。而现有的压浆工艺中，出浆口出浆后凭目测关闭出浆口而停止注浆，进而导致预应力管道内压浆浆体的水灰比较预先配置的要高。而当水灰比高到一定数值时，水不会被压浆料水化消耗，将永久存在于预应力管道中而形成前面所说的存水，冬季存水受冻膨胀导致预应力梁顺预应力管道发生开裂、渗白，进而导致预应力筋锈蚀，影响结构安全。

基于以上问题，本申请提出一种预应力梁压浆监测装置及监测工艺，压浆监测装置能够在压浆过程中检测预应力管道出浆口出浆的水灰比，在出浆口开始出浆之后，监测组件在出浆口检测出浆的水灰比，当出浆口出浆的水灰比不满足设定要求时，流出浆液作废浆处理；当出浆口出浆的水灰比满足设定要求时，流出浆液循环处理，并在一定时间后停止注浆，从而保证注浆质量，避免预应力管道内压浆浆体的局部水灰比过大，引起的压浆不密实、压浆管内存水，进而引起顺波纹管开裂、影响结构安全问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，减少压浆不密实、压浆管内存水引起顺波纹管开裂、影响结构安全问题，提供一种预应力梁压浆监测装置及监测工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种预应力梁压浆监测装置，包括与预应力梁中预应力管道的注浆口相连接的注浆设备；

所述预应力梁中预应力管道的出浆口与用来检测出浆口出浆水灰比的监测组件相连；

所述监测组件包括监测桶以及位于监测桶顶部的桶盖；

所述监测桶的内部放置有能够检测压浆浆体水灰比的水灰比计量计，所述水灰比计量计随着监测桶内压浆浆体水灰比的减小而上浮；

所述监测桶的一侧顶部设置进浆口，所述进浆口与预应力管道的出浆口通过管道相连；

所述监测桶的另一侧底部设置排浆口和循环口，所述排浆口与浆液回收池通过管道相连；所述循环口与注浆设备通过管道连接。

优选的，所述桶盖的底部端面上设置有接触开关，所述水灰比计量计上浮时能够触发接触开关；

所述接触开关与控制器进行通信连接。

优选的，所述进浆口处设置满溢控制阀。

优选的，所述排浆口处设置排浆阀，所述循环口处设置循环阀。

优选的，所述满溢控制阀、排浆阀、循环阀均为电磁阀，所述满溢控制阀、排浆阀、循环阀均与控制器相连

优选的，所述监测桶内壁上设置有用来检测内部压浆浆体液位的液位传感器，所述液位传感器与控制器相连。

优选的，所述水灰比计量计包括密闭的玻璃管，玻璃管的底部缩颈之后膨大呈椭球状且内部装有若干金属小球；所述水灰比计量计的玻璃管上标有由上到下逐渐减小的刻度；

所述水灰比计量计玻璃管上刻度与压浆浆体水灰比之间的关系曲线由标定试验确定。

优选的，所述标定试验的试验步骤如下：

步骤11：采用同一种压浆料，加水配置一种水灰比的压浆浆体；

步骤12：将步骤11中配置好的压浆浆体倒入容器内并达到一定液位；

步骤13：将水灰比计量计放入步骤12的容器内；放置一定时间后，读取水灰比计量计在压浆浆体凹液面最低处的读数；

步骤14：重复步骤11-步骤13，依次配置具有不同水灰比的压浆浆体，从而获取若干组相对应的水灰比计量计读数与水灰比的数据；

步骤15：根据获取的若干组相对应的水灰比计量计读数与水灰比数据，作出水灰比计量计上刻度与压浆浆料水灰比之间的关系曲线。

本发明还提供一种预应力梁压浆监测工艺。

一种预应力梁压浆监测工艺，基于预应力梁压浆监测装置进行实施，包括以下步骤：

步骤21：在预应力梁中预应力管道的注浆口连接注浆设备，在出浆口连接用来检测出浆口出浆水灰比的监测组件；

根据步骤11-步骤15标定试验的试验步骤，作出水灰比计量计2玻璃管上刻度与现场使用的压浆浆体水灰比之间的关系曲线图；

步骤22：根据注浆合格时预应力管道出浆口处压浆浆料的水灰比a，确定监测桶内压浆浆料液位的设定值b；

步骤23：控制器控制满溢控制阀打开、排浆阀和循环阀关闭；

步骤24：控制器控制注浆设备启动，进行注浆；

步骤25：出浆口的出浆进入到监测桶；液位传感器检测到压浆浆体液位到达设定值b时，控制器控制注浆设备停运、满溢控制阀关闭；

步骤26：监测桶内的水灰比计量计停稳之后；

当水灰比计量计未触发接触开关时，控制器控制排浆阀打开使浆液排净，之后重复步骤23～步骤26；

当水灰比计量计上浮触发接触开关时，控制器控制循环阀打开使浆液循环使用；一段时间后关闭出浆口，注浆完成。

优选的，所述步骤22中，确定监测桶内压浆浆料液位的设定值b的公式如下：

b＝H-h (1)

公式(1)中，

H为接触开关距监测桶内底的距离；

h为水灰比计量计上的刻度m距水灰比计量计顶端的距离；其中，根据水灰比计量计玻璃管上刻度与压浆浆体水灰比之间的关系曲线，由压浆浆料的水灰比a确定水灰比计量计上对应的刻度m。

本发明的有益效果是：

本申请提出一种预应力梁压浆监测装置及监测工艺，压浆监测装置能够在压浆过程中检测预应力管道出浆口出浆的水灰比，在出浆口开始出浆之后，监测组件在出浆口检测出浆的水灰比，当出浆口出浆的水灰比不满足设定要求时，流出浆液作废浆处理；当出浆口出浆的水灰比满足设定要求时，流出浆液循环处理，并在一定时间后停止注浆，从而保证注浆质量，避免预应力管道内压浆浆体的局部水灰比过大，引起的压浆不密实、压浆管内存水，进而引起顺波纹管开裂、影响结构安全问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明预应力梁压浆监测装置的结构示意图；

图2是本发明中监测组件的结构示意图；

图3是本发明中水灰比计量计的结构示意图；

图4是采用实施例2中标定试验作出的水灰比计量计上刻度与某一种压浆料配置的压浆浆料水灰比之间的关系曲线图；

图5是注浆合格时监测桶内水灰比计量计的位置关系图；

其中：

01-预应力梁，02-预应力管道，03-注浆设备；

1-监测组件，11-监测桶，111-进浆口，112-满溢控制阀，113-排浆口，114-排浆阀，115-液位传感器，116-循环口，117-循环阀，12-桶盖；

2-水灰比计量计；

3-接触开关；

4-控制器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1-2所示，一种预应力梁压浆监测装置，包括与预应力梁01中预应力管道02的注浆口相连接的注浆设备03；

所述预应力梁01中预应力管道02的出浆口与用来检测出浆口出浆水灰比的监测组件1相连；

所述监测组件1包括监测桶11以及位于监测桶11顶部的桶盖12；

所述监测桶11的内部放置有能够检测压浆浆体水灰比的水灰比计量计2，所述水灰比计量计2随着监测桶11内压浆浆体水灰比的减小而上浮，即水灰比计量计2随着监测桶11内压浆浆体水灰比的不同，水灰比计量计高度不同，水灰比越小，水灰比计量计高度越高；

所述监测桶11的一侧顶部设置进浆口111，所述进浆口111与预应力管道02的出浆口通过管道相连；

所述监测桶11的另一侧底部设置排浆口113和循环口116，所述排浆口113与浆液回收池通过管道相连；所述循环口116与注浆设备03通过管道连接。

优选的，所述桶盖12的底部端面上设置有接触开关3，所述水灰比计量计2上浮时能够触发接触开关3；

所述接触开关3与控制器4进行通信连接。

优选的，所述进浆口111处设置满溢控制阀112。

优选的，所述排浆口113处设置排浆阀114；所述循环口116处设置循环阀117。

优选的，所述满溢控制阀112、排浆阀114、循环阀117均为电磁阀，所述满溢控制阀112、排浆阀114、循环阀117均与控制器4相连。

优选的，所述监测桶11内壁上设置有用来检测内部压浆浆体液位的液位传感器115，所述液位传感器115与控制器4相连。所述控制器4还与注浆设备03相连，以控制注浆设备的启动与停运。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述水灰比计量计2包括密闭的玻璃管，玻璃管的底部缩颈之后膨大呈椭球状且内部装有若干金属小球，其中金属小球通常采用密度较大的铅粒；

所述水灰比计量计2的玻璃管上标有由上到下逐渐减小的刻度；其中玻璃管上的刻度范围满足标定试验以及后续的使用需求；

所述水灰比计量计2玻璃管上刻度与压浆浆体水灰比之间的关系曲线由标定试验确定。

具体地，水灰比计量计2的整体结构参考现有的婆梅氏比重计的结构，其具体结构如图3所示；其中婆梅氏比重计用来测定溶液的密度，而本申请中水灰比计量计2用来测量压浆浆体的水灰比，在固定材料、固定搅拌设备、固定操作时间及其他操作时，同一种压浆料配成的压浆浆体的水灰比与玻璃管上刻度是有关系的。其中，本申请中水灰比计量计2玻璃管上刻度与某一种压浆料配成的压浆浆体水灰比之间的关系曲线是需要由标定试验确定的。

即本申请中水灰比计量计2参考婆梅氏比重计的结构，并借鉴其原理，使水灰比比重计2能竖直的浮在压浆浆体中，且随着压浆浆体水灰比的减小而上浮。

优选的，所述标定试验的试验步骤如下：

步骤11：采用同一种压浆料，加水配置好一种水灰比的压浆浆体；

具体地，配置压浆浆体的具体过程如下：

把所需要的水加入锅中，再加入1/3的已称量的压浆料，把锅固定在固定架上，开动搅拌机以低速搅拌模式慢慢闭合搅拌盖，低速搅拌10秒，之后均匀加速至1500r/min，然后搅拌20秒。再开盖加入1/3的已称量的压浆料，以低速搅拌模式慢慢闭合搅拌盖，低速搅拌10秒，之后均匀加速至1500r/min，然后搅拌20秒。再开盖加入剩余的已称量的压浆料，以低速搅拌模式慢慢闭合搅拌盖，低速搅拌10秒，之后均匀加速至1500r/min，然后搅拌20秒。再开盖用湿润的刮刀将锅壁上的浆体刮入锅中间，再以低速搅拌模式慢慢闭合搅拌盖，低速搅拌10秒，之后均匀加速至1500r/min，然后搅拌3分钟。其中整个过程的温度为20±5℃。

步骤12：将步骤11中配置好的压浆浆体倒入容器内并达到一定液位，例如可以达到20cm的液面高度；

步骤13：将水灰比计量计2放入步骤12的容器内；放置一定时间后(例如释放水灰比计量计10秒时)，读取水灰比计量计2在压浆浆体凹液面最低处的读数；

步骤14：重复步骤11-步骤13，依次配置具有不同水灰比的压浆浆体，从而获取若干组相对应的水灰比计量计2读数与水灰比的数据；

其中水灰比计量计2的放置与读数过程如下：

将水灰比计量计2对准压浆浆体表面中心位置，降低至水灰比计量计2下端与压浆浆体表面接触，停稳1～2秒后突然放松，使水灰比计量计2竖直自由的沉入压浆浆体中。在释放水灰比计量计10秒时记录水灰比计量计2在压浆浆体凹液面最低处的读数。

步骤15：根据获取的若干组相对应的水灰比计量计2读数与水灰比，作出水灰比计量计2上刻度与压浆浆料水灰比之间的关系曲线。具体地，以压浆浆料水灰比为横坐标、水灰比计量计上刻度为纵坐标，作出关系曲线图。

其中，采用某一种压浆料与水配置好水灰比分别为1.0、0.60、0.32、0.28、0.26的五种压浆浆体，采用上述步骤获得的水灰比计量计2上刻度与压浆浆料水灰比之间的关系曲线如图4所示。

实施例3：

一种预应力梁压浆监测工艺，基于实施例2中的预应力梁压浆监测装置进行实施，包括以下步骤：

步骤21：在预应力梁01中预应力管道02的注浆口连接注浆设备03，在出浆口连接用来检测出浆口出浆水灰比的监测组件1；

根据步骤11-步骤15标定试验的试验步骤，作出水灰比计量计2玻璃管上刻度与现场使用的压浆浆体水灰比之间的关系曲线图；

步骤22：根据注浆合格时预应力管道02出浆口处压浆浆料的水灰比a，确定监测桶11内压浆浆料液位的设定值b；具体地，注浆合格时，水灰比按照规范需要要求小于0.28，考虑到试验误差，实测到注浆合格时水灰比小于0.35时即合格，因此可将水灰比a设定为小于0.35的数值，例如可设置为0.3；

优选的，所述步骤22中，确定监测桶11内压浆浆料液位的设定值b的公式如下：

b＝H-h (1)

公式(1)中，

H为接触开关3距监测桶11内底的距离；

h为水灰比计量计2上的刻度m距水灰比计量计2顶端的距离；其中，根据水灰比计量计2玻璃管上刻度与压浆浆体水灰比之间的关系曲线，由压浆浆料的水灰比a确定水灰比计量计2上对应的刻度m，例如在图4中，根据压浆浆料的水灰比a，通过关系曲线得到的刻度m如图4所示。

其中注浆合格时，监测桶11内水灰比计量计2的位置关系如图5所示；注浆合格时，监测桶11内压浆浆料的水灰比为a，此时水灰比计量计2应上浮至触发接触开关3，且监测桶11内凹液面最低处的读数应对应于关系曲线上的水灰比a。

由于本申请中监测桶11内压浆浆料液位的设定值b＝H-h，同时由于水灰比越小、水灰比计量计2越会上浮，因此当监测桶11内压浆浆料的实际水灰比≤a时，此时水灰比计量计2一定会上浮至触发接触开关3。即：只要使监测桶11内压浆浆料液位达到b，当水灰比计量计2上浮至触发接触开关3时，就说明监测桶11内压浆浆料的实际水灰比≤a，从而符合要求。

步骤23：控制器4控制满溢控制阀112打开、排浆阀114和循环阀117关闭；

步骤24：控制器4控制注浆设备03启动，进行注浆；

步骤25：出浆口的出浆进入到监测桶11；液位传感器115检测到压浆浆体液位到达设定值b时，控制器4控制注浆设备03停运、满溢控制阀112关闭；

步骤26：监测桶11内的水灰比计量计2停稳之后；

当水灰比计量计2未触发接触开关3时，控制器4控制排浆阀114打开使浆液排净，之后重复步骤23～步骤26；即水灰比计量计2未触发接触开关3时，监测桶11内的压浆浆体排至浆液回收池废弃；

当水灰比计量计2上浮触发接触开关3时，控制器4控制循环阀117打开使浆液循环使用；一段时间后(可以设置成水灰比计量计2上浮触发接触开关3后10秒)关闭出浆口，注浆完成。

在注浆过程中，随着压浆浆体进入到预应力管道02中，预应力管道02中压浆浆体将水压出的过程中也会混合一部分水，从而导致出浆口的水灰比将比注浆设备03中压浆浆体的水灰比大；随着压浆的持续进行，后续压入的压浆浆体会和之前的压浆浆体混合，从而使出浆口压浆浆体的水灰比逐渐变小；当出浆口压浆浆体的水灰比下降至设定值a时，此时水灰比计量计2上浮至触发接触开关3，注浆完成。

因此，本申请压浆监测装置能够在压浆过程中检测预应力管道出浆口出浆的水灰比，在出浆口开始出浆之后，监测组件在出浆口检测出浆的水灰比，当出浆口出浆的水灰比不满足设定要求时，流出浆液作废浆处理；当出浆口出浆的水灰比满足设定要求时，流出浆液循环处理，并在一定时间后停止注浆，从而保证注浆质量，避免预应力管道内压浆浆体的局部水灰比过大，引起的压浆不密实、压浆管内存水，进而引起顺波纹管开裂、影响结构安全问题。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种预应力梁压浆监测工艺，基于预应力梁压浆监测装置进行实施，所述预应力梁压浆监测装置包括与预应力梁中预应力管道的注浆口相连接的注浆设备；其特征在于，

所述预应力梁中预应力管道的出浆口与用来检测出浆口出浆水灰比的监测组件相连；

所述监测组件包括监测桶以及位于监测桶顶部的桶盖；

所述监测桶的内部放置有能够检测压浆浆体水灰比的水灰比计量计，所述水灰比计量计随着监测桶内压浆浆体水灰比的减小而上浮；

所述监测桶的一侧顶部设置进浆口，所述进浆口与预应力管道的出浆口通过管道相连；

所述监测桶的另一侧底部设置排浆口和循环口，所述排浆口与浆液回收池通过管道相连；所述循环口与注浆设备通过管道连接；

所述桶盖的底部端面上设置有接触开关，所述水灰比计量计上浮时能够触发接触开关；

所述接触开关与控制器进行通信连接；

所述进浆口处设置满溢控制阀；

所述排浆口处设置排浆阀，所述循环口处设置循环阀；

所述满溢控制阀、排浆阀、循环阀均为电磁阀，所述满溢控制阀、排浆阀、循环阀均与控制器相连；

所述监测桶内壁上设置有用来检测内部压浆浆体液位的液位传感器，所述液位传感器与控制器相连；

所述水灰比计量计包括密闭的玻璃管，玻璃管的底部缩颈之后膨大呈椭球状且内部装有若干金属小球；所述水灰比计量计的玻璃管上标有由上到下逐渐减小的刻度；

所述水灰比计量计玻璃管上刻度与压浆浆体水灰比之间的关系曲线由标定试验确定；

所述标定试验的试验步骤如下：

步骤11：采用同一种压浆料，加水配置一种水灰比的压浆浆体；

步骤12：将步骤11中配置好的压浆浆体倒入容器内并达到一定液位；

步骤13：将水灰比计量计放入步骤12的容器内；放置一定时间后，读取水灰比计量计在压浆浆体凹液面最低处的读数；

步骤14：重复步骤11-步骤13，依次配置具有不同水灰比的压浆浆体，从而获取若干组相对应的水灰比计量计读数与水灰比的数据；

步骤15：根据获取的若干组相对应的水灰比计量计读数与水灰比数据，作出水灰比计量计上刻度与压浆浆料水灰比之间的关系曲线；

所述压浆监测工艺包括以下步骤：

步骤21：在预应力梁中预应力管道的注浆口连接注浆设备，在出浆口连接用来检测出浆口出浆水灰比的监测组件；

根据步骤11-步骤15标定试验的试验步骤，作出水灰比计量计玻璃管上刻度与现场使用的压浆浆体水灰比之间的关系曲线图；

步骤22：根据注浆合格时预应力管道出浆口处压浆浆料的水灰比a，确定监测桶内压浆浆料液位的设定值b；

步骤23：控制器控制满溢控制阀打开、排浆阀和循环阀关闭；

步骤24：控制器控制注浆设备启动，进行注浆；

步骤25：出浆口的出浆进入到监测桶；液位传感器检测到压浆浆体液位到达设定值b时，控制器控制注浆设备停运、满溢控制阀关闭；

步骤26：监测桶内的水灰比计量计停稳之后；

当水灰比计量计未触发接触开关时，控制器控制排浆阀打开使浆液排净，之后重复步骤23～步骤26；

当水灰比计量计上浮触发接触开关时，控制器控制循环阀打开使浆液循环使用；一段时间后关闭出浆口，注浆完成。

2.如权利要求1所述的预应力梁压浆监测工艺，其特征在于，所述步骤22中，确定监测桶内压浆浆料液位的设定值b的公式如下：

b=H-h （1）

公式（1）中，

H为接触开关距监测桶内底的距离；

h为水灰比计量计上的刻度m距水灰比计量计顶端的距离；其中，根据水灰比计量计玻璃管上刻度与压浆浆体水灰比之间的关系曲线，由压浆浆料的水灰比a确定水灰比计量计上对应的刻度m。

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