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橋梁預應力波紋管壓漿現狀與檢測技術
更(gèng)新時間:2021-04-10 17:51
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  在我國公路建設過程中,後張(zhāng)法預應(yīng)力混凝土(tǔ)橋梁已得到廣泛使用。采用後(hòu)張法(fǎ)預製混凝土梁時,為保證梁(liáng)體的預應力效果及結(jié)構的耐久性,需向含有預應力筋 的孔道壓力注漿。預應(yīng)力孔道壓(yā)漿不飽(bǎo)滿引起的預應力筋的鏽蝕、有效預應力的損失,是對橋梁(liáng)使用壽命的最(zuì)大威脅,將直(zhí)接影響預應力橋梁的整體強度和(hé)耐久性。 國內外對此相繼開展了一些研究,多數(shù)采用無(wú)損檢測技(jì)術,主要包括衝擊回波法(I E)、表麵波頻譜成像法(fǎ)(SASW)、超聲波(bō)成像法(UT)、探地雷達法(GPR)、超聲相陣法等。但是,由於各種檢測方法的原理(lǐ)、範圍、精度等因素有所區別,工程界一直(zhí)期待一種穩定高效的檢測方法,使無損(sǔn)檢測技術能(néng)夠在橋梁檢測上發揮更大的作用。 

  針對這(zhè)種情況,筆者首先分析了波紋管壓漿存在的問題以及引起問題的原因,提出了減少波紋管施工缺陷的方法。 

  最(zuì)後(hòu),結合承德某(mǒu)高速(sù)工程(chéng),利用國內外最先進的I E S 檢測(cè)技術,分析該技術用於預應力波紋管壓漿(jiāng)缺陷檢測(cè)的可行性。 

  存在的缺陷及原因(yīn)調查

  波紋管壓漿不密實會(huì)鏽蝕鋼絞線,使預應力提前喪(sàng)失,造成橋(qiáo)梁壽命縮短。波紋管形(xíng)成缺陷(xiàn)主要(yào)是水泥漿未充滿整個波紋(wén)管,導致波紋管頂部有較大的月牙形空 隙,甚至有露筋(jīn)現象。而另一現象則是壓漿漿體強度不夠,不能(néng)使(shǐ)壓漿體、鋼絞(jiǎo)線、混凝土梁體形成統一整體。造成該質量缺陷的主要原因有:1. 水泥漿與外加劑選用不當,致使(shǐ)水灰比偏大。 

  2. 水泥(ní)漿配製時流動性和泌(mì)水率(lǜ)不符合要求,使部分波紋管被泌出的水分占據,水分被吸收或(huò)蒸發後造成空洞。 

  3. 施工人員壓漿操作不(bú)正確,壓漿速(sù)度太快或(huò)者是壓漿壓力偏(piān)低,在壓漿時未等出漿孔冒出濃漿即停止(zhǐ)壓(yā)漿。 

  4. 壓(yā)漿時,由於壓漿不當或機械故障等原因,導致壓漿中止,但對前麵壓漿後的波紋管又未及時清洗,致使再次壓漿時,由於堵塞而無法正常進行,形(xíng)成內部空洞。 

  5. 對需要特殊處(chù)理的部位仍按一般(bān)操作進行壓漿,導致壓漿不密實。 

  6. 出漿孔位置不(bú)對,未在波(bō)紋管的(de)最高點,因而在出漿孔有漿體外溢時,誤以(yǐ)為波紋管(guǎn)內漿體己滿(mǎn);另外,高處(chù)殘留空氣無(wú)法排(pái)出,導致壓漿失效,也會造成波紋(wén)管已壓實的假象。 

  7. 在進行(háng)梁體混凝土(tǔ)振搗(dǎo)時,振搗器碰到波紋管,波紋管開裂,使得混凝土漏入,阻斷波紋管,壓漿(jiāng)料不能通過。 

  預防處理措施

  由於水泥漿灌入波紋管(guǎn)後還沒有切實可行的壓漿質量檢測方(fāng)法,因此施工中采取保證壓漿(jiāng)質量的措施(shī)就顯得尤為重要。通常可以從以下幾方麵入手減少缺陷。 

  (1)改善壓漿漿體(tǐ)的收縮性漿體灌注以後,由於水分蒸發、水泥水(shuǐ)化等因素的影響,漿體體積會(huì)產生一定的(de)收縮,使已經密(mì)實的波紋管產生空洞。 

  為了保證波紋管內水漿(jiāng)密實,可以在水泥漿中加入少量的鋁粉,或者摻入7% 以內的膨脹劑,使壓漿漿體在硬化過(guò)程中膨脹,但膨(péng)脹率不應大於5%。 

  (2)改善壓漿漿體的流(liú)動性(xìng)波紋管壓漿采用純水泥漿,水灰比(bǐ)在0.40 ~ 0.45 之間,但是漿體易泌水收縮產生孔隙。為了提高(gāo)波紋管壓漿的飽滿度和密實性,減少泌水和體積收縮,就需(xū)要改(gǎi)善漿體的組分,配製高性能壓漿材料。為了提高(gāo)水泥漿的流動性,可在水泥漿中摻入適量的(de)外加(jiā)劑,根據相關研究,可以加入占水泥重0.7% 的FDN-2 高效減水劑,該減水劑(jì)的摻入解決了(le)降低水灰比、用水量與提高漿體流動度之間(jiān)的矛盾。這時水灰比可減至0.36 ~ 0.38,流動度控製在20s 以內,水泥漿的泌水率最大不(bú)超(chāo)過3%,拌和(hé)後3h 泌水率宜控製在2%。(3)壓漿用氣孔的正確設置(zhì)按照(zhào)相關要求(qiú),為了確保順利壓漿,需要在構件(jiàn)兩端及波紋管相應位置設置壓(yā)漿孔和排氣孔,孔距不宜大於12m,孔徑不宜小於16m m。排水孔一定要設(shè)在每跨曲線波紋管的最低點,開口向下,主要用於排(pái)除壓漿前波紋管內(nèi)衝洗用(yòng)水(shuǐ)或養(yǎng)護時進入波紋管的水分。泌水口設(shè)在每跨曲線波紋管的最高點處,開口向上,露(lù)出(chū)梁麵的高度一般(bān)不小於3O c m,泌水管用於排除波紋管壓漿後水泥漿的泌水。壓漿前一定要對(duì)上述設置口進行嚴密檢查,所有設置均符合要求後再(zài)進行壓漿工序(xù)。 

  (4)加強施工質量管(guǎn)理(lǐ)若施工人員責任心不強,不重視該項工作,就可能發(fā)生波紋管注漿缺陷的問題。因此(cǐ),要建立專門的壓漿施(shī)工隊伍(wǔ)或對(duì)施工人員進行專業培訓,使他們能夠嚴格執行壓漿的各個步驟,並在施工現場建立工序負責製度,使各個環節都有專人負責,責(zé)任到人。 

  (5)控製波紋(wén)管質量(liàng)波紋管剛度、強度、密封性、接(jiē)縫(féng)咬(yǎo)合牢固等實驗指標必須達到規定標準。不(bú)能(néng)出(chū)現漏(lòu)漿、接頭滲漏及變形、鏽蝕現象。安裝時,波紋管的連接采用大一號同型波紋管,接頭長度處於200mm ~300mm 之間,接頭兩端用密封膠帶或塑料熱縮管封裹。如今國(guó)內外開(kāi)始使用的塑料波紋(wén)管具有強度高、剛度(dù)大、密封性好、施工性好、耐腐(fǔ)蝕性強、波紋管摩阻力(lì)係數小的優點,克服了金屬波紋(wén)管的缺點,是解(jiě)決上述問題的理想途徑。 

  掃描式衝擊回波法(IES)檢測技術

  (1)檢測基本(běn)原理I E 方法(fǎ)一直被認為是一種對混凝土構件進行無(wú)損(sǔn)檢測的強有力工具。該測試方法不僅符合美國A S T M St a n d a r dC1883-98 厚度確定標準的有關要求,也符合美國A S T M ACI228. 2R-98 確定空洞、蜂(fēng)窩、裂縫、分層(céng)等(děng)缺陷標準的有關要求。 

  掃描(miáo)式衝擊回波(bō)方法(fǎ)(I E S 法)是在I E 方法的基礎(chǔ)上,將傳統的(de)利用不同直徑的鋼球作為激發源發展為采用機械控製的激發源,同時將固定的單個傳感器變換為滾動式傳感器,將信號發射與接收(shōu)同步進行,與此同時測試結果適時保存(cún)於主機處理器中,從而提高測試(shì)速度。 

  (2)檢測缺陷判別(bié)標準用小錘或者衝擊器(qì)作(zuò)為激振源在混凝(níng)土表麵衝擊來產(chǎn)生應力波,然後由放置在衝擊器(qì)附近的(de)接收傳感器接(jiē)收反射回來的(de)壓縮波,經過主 機分析用於計算混凝土(tǔ)的厚度、探測內部的孔洞、裂縫(féng)、剝離等缺陷。對於無(wú)缺陷的(de)平板、路麵,衝擊回波試驗中就(jiù)會得到一個板底麵的發射波,這樣(yàng)在已知壓縮波 的波速時(shí),就(jiù)可以計(jì)算板的厚度,從而推斷缺陷。  

  接收器接收到反射波後,通過(guò)快速傅立葉轉換時間域數據轉化為頻域數據(jù),然(rán)後(hòu)確定回波的頻率峰值f,計算結構的厚度和缺陷D=(b×VP)/2f(其中b 是形狀係數,對板/ 牆來說是0.96,對於梁和柱該值更小,根據厚度和寬度的(de)比值確(què)定,V P 是壓縮波波速)。測試結束後,經過計算,生成三維(wéi)圖形(xíng),對(duì)應所測區域(yù)的厚(hòu)度值,厚度從(cóng)薄到厚依次對應的顏色為黑色、紫色、藍色、綠色、黃色、橙色、紅色、白(bái)色,並(bìng)且波紋管位置顏色(sè)與周圍(wéi)顏色按上述順(shùn)序相差一個間隔或多個間隔時,即可判定為波紋管內部存在壓漿缺陷。 

  (3)工程案例利用I E S 定位技術對承德某(mǒu)高速箱梁(liáng)進(jìn)行檢測,發現最(zuì)上端注漿孔可能存在缺陷,在波紋管兩側端頭與彎角比較大的容易出現缺陷(xiàn)的地方(fāng)設置測(cè)區,波紋管(guǎn)兩端測(cè)區(qū)長為1.5m,測線間距10cm ;拐彎區(qū)域測區長為1m,測線間(jiān)距5cm,按照預先方案,測線從左向右,從下向上進行檢測。 

  檢測發現(xiàn)波紋管轉彎處以(yǐ)及波紋管右端壓漿情況良(liáng)好,而波紋管左端測區內存在問題(tí),從波(bō)紋管左端測區右側開始,繼(jì)續布置I E S 測區檢(jiǎn)測,直到檢測結果顯示(shì)存在壓(yā)漿密實部(bù)分(fèn),左端第二個測區檢測結果見(jiàn)圖2。在圖中,紅色彎曲部分即為波紋管走向,而波紋管位(wèi)置白色部分因為與周圍(wéi)顏色相差(chà)一個間隔,可以判定為該處為缺陷部分,處(chù)於測線10 ~50 之間。經過(guò)測試計算,得到缺(quē)陷長度大約為190c m 左(zuǒ)右。 

  初步分析為壓漿時波紋(wén)管內部堵塞,造成通(tōng)漿不暢,形成空洞部分。 

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