[發(fā)明專利]基于壓電材料的鋼管混凝土構(gòu)件質(zhì)量波動(dòng)法監(jiān)測施工工法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310593494.4
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103645210A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅曉生;李婉琴;孫維振;徐永東;李曉;顏庭韻;馬永紅
• 申請（專利權(quán)）人: 中建二局第一建筑工程有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11004
• 代理人: 李聚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼管混凝土構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)測施工工法，特別涉及一種基于壓電材料、能一次施工同時(shí)檢測鋼管混凝土構(gòu)件的混凝土填充密實(shí)度以及鋼管界面的粘結(jié)質(zhì)量、可在線應(yīng)用的施工工法。

背景技術(shù)

我國超高層建筑建設(shè)正處于快速發(fā)展期。鋼管混凝土柱以其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能在超高層建筑中的應(yīng)用日益廣泛，且鋼管混凝土構(gòu)件的截面越來越大。這類大截面鋼管混凝土柱的鋼管內(nèi)壁往往會(huì)布置一定數(shù)量的原有隔板和豎向加勁肋，原有隔板與鋼管交接部位以下的混凝土無法直接有效振搗，混凝土終凝后是否會(huì)出現(xiàn)不密實(shí)現(xiàn)象，甚至空洞或者脫空成為普遍擔(dān)憂的問題。再者，鋼管內(nèi)大體積混凝土產(chǎn)生的水化熱大，核心混凝土的收縮是否會(huì)導(dǎo)致核心混凝土與鋼管壁之間界面剝離，有外包的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼管外壁之間界面是否剝離，成為另一個(gè)需要關(guān)注的問題。

基于壓電材料的檢測原理可以簡單的概括為，通過信號源產(chǎn)生一定頻率和幅值的信號來驅(qū)動(dòng)埋設(shè)在混凝土內(nèi)部一定位置的封裝好的智能骨料以及鋼管混凝土構(gòu)件或鋼管外表面一定位置的PZT基片，通過PZT的反壓電效應(yīng)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中產(chǎn)生應(yīng)力波，應(yīng)力波將在結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)部以及各界面?zhèn)鞑ィㄟ^埋設(shè)在混凝土內(nèi)部一定位置的封裝好的智能骨料以及鋼管混凝土構(gòu)件或鋼管外表面一定位置的PZT基片來測量該位置的應(yīng)力波，由于應(yīng)力波在混凝土中傳播時(shí)，如果存在微裂縫或者混凝土的非密實(shí)區(qū)域或者空洞或者界面剝離等缺陷時(shí)，會(huì)造成應(yīng)力波能量傳播的損失，通過分析該應(yīng)力波的特性的變化，可以實(shí)現(xiàn)對混凝土質(zhì)量的檢測以及混凝土性能隨時(shí)間的變化情況以及混凝土與鋼管粘結(jié)界面的長期監(jiān)測。

利用壓電材料的反壓電效應(yīng)，將PZT基片用水泥包裹，做成智能材料，預(yù)埋在鋼管混凝土構(gòu)件內(nèi)部，在信號的驅(qū)動(dòng)下作為激發(fā)器；利用壓電材料的正壓電效應(yīng)，將PZT基片粘貼在鋼管混凝土構(gòu)件外表面或鋼管外壁上，作為接收信號的傳感器。檢測內(nèi)部核心區(qū)混凝土澆筑質(zhì)量時(shí)，采用智能骨料發(fā)射信號，另一個(gè)智能骨料接收信號的方法；檢測鋼管內(nèi)壁與內(nèi)部核心混凝土界面粘結(jié)質(zhì)量時(shí)，采用智能骨料發(fā)射信號，粘結(jié)在鋼管外壁上的PZT基片接收信號的方法；檢測鋼管外壁與外包鋼筋混凝土界面粘結(jié)質(zhì)量時(shí)，采用粘貼在鋼管外壁上的PZT基片發(fā)射信號，貼置在鋼管混凝土構(gòu)件外表面的PZT基片接收信號的方法。采用基于小波包信號分析的方法對接收到的信號進(jìn)行分析，評定內(nèi)部混凝土澆筑質(zhì)量和界面粘結(jié)質(zhì)量。PZT的檢測技術(shù)可以對混凝土的水化反應(yīng)過程以及混凝土缺陷以及鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土與鋼管的界面結(jié)合性能或者剝離進(jìn)行有效檢測。

目前對于鋼管混凝土構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)測施工工法停留于試驗(yàn)階段，實(shí)際應(yīng)用中實(shí)用性比較差；簡單的預(yù)埋PCT傳感器和智能骨料，檢測準(zhǔn)確度低；一般是針對單一指標(biāo)的檢測方法，在實(shí)施其他檢測方法的時(shí)候需拆除原施工PCT部件并重新進(jìn)行施工，物料回收率低，浪費(fèi)嚴(yán)重，利用率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于壓電材料的鋼管混凝土構(gòu)件質(zhì)量波動(dòng)法監(jiān)測施工工法，解決目前鋼管混凝土構(gòu)件檢測停留于試驗(yàn)階段、實(shí)際應(yīng)用中實(shí)用性差的問題，同時(shí)解決現(xiàn)有監(jiān)測方法只針對單一指標(biāo)、若檢測其他指標(biāo)需重新布置施工、物料回收率低、利用率低的問題；還解決現(xiàn)有技術(shù)只用一種方法進(jìn)行監(jiān)測準(zhǔn)確率低的問題和不能應(yīng)用于在線監(jiān)測的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:

一種基于壓電材料的鋼管混凝土構(gòu)件質(zhì)量波動(dòng)法監(jiān)測施工工法，包括如下步驟：

步驟一、制定檢測方案，確定需要檢測的質(zhì)量指標(biāo)和相應(yīng)的檢測方法；

步驟二、選擇檢測截面：確定要檢測的鋼管混凝土構(gòu)件及部位，沿鋼管的長向方向，間隔相同距離選取原有隔板處或結(jié)構(gòu)變換處的橫截面作為檢測截面；

步驟三、鋼管預(yù)處理：預(yù)先在距所檢測截面1m處的管壁上預(yù)留30mm的排氣孔，在鋼管的內(nèi)壁焊接用于固定智能骨料的焊接鋼板，使原有隔板和焊接鋼板在鋼管截面上平行排列且均勻環(huán)繞檢測截面一周，且以檢測截面的中心點(diǎn)形成一一對應(yīng)；將檢測截面處鋼管外壁的油漆打磨掉，用磨砂紙磨平；

步驟四、選擇PZT基片：依據(jù)待測量鋼管的規(guī)格、原有隔板和焊接鋼板的排布密度大小選擇PZT基片面積；

步驟五、制作PZT反應(yīng)器：用無水酒精擦干PZT基片，待干燥后，在PZT基片表面涂硅膠防水層做防水處理，將PZT基片一端與屏蔽導(dǎo)線焊接連接，屏蔽導(dǎo)線的另一端連接BNC接頭，即為PZT反應(yīng)器；

步驟六、制作智能骨料：用混凝土制作包埋體，所述包埋體為圓柱形或方形水泥塊，將步驟五制作的PZT反應(yīng)器的基體部分封存于包埋體中，屏蔽導(dǎo)線及BNC接頭露在包埋體外面，即做成智能骨料；