[發明專利]一種無臨空面水泥塞干縮測量方法

在審

• 申請號: 202110533456.4
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113092590A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 張寶國;孔德騫;鄒虹;張繼軍;張東亮;丁倩彬;趙艷;寇猛;伍元
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63653部隊
• 主分類號: G01N29/11
• 分類號: G01N29/11;G01N29/24
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王智紅

本發明屬于水泥塞測量技術領域，提供一種利用超聲傳播衰減特性測量無臨空面水泥塞干縮的方法，該方法利用超聲波在空氣、水和混凝土中傳播時特性不同，實現對水泥塞干縮的測量。測量方法包括：在水泥塞干縮監測位置布置超聲換能器陣列；激發一個超聲換能器，陣列中其余換能器作為接收換能器接收信號，根據接收到的信號強度判定那些換能器處于空氣中，那些換能器處于水泥塞中。本發明測量方法可以遠程實現無臨空面水泥塞的干縮測量，結構簡單，測量結果可靠。

技術領域

本發明屬于水泥塞干縮測量技術領域，具體涉及一種無臨空面水泥塞干縮測量方法。

背景技術

在某些大型工程中，在一些特定位置需采用水泥漿液進行灌注，形成水泥塞以達到密封的目的。水泥塞在固化時會干縮，導致密封效果變差，因此，準確的測量注漿段的水泥塞干縮狀況，可以指導水泥漿液配方和工程設計，可以為工程安全評估提供數據支持。

現有水泥塞干縮相關的測量方法有3種，一種是基于電阻率的測量方法，原理是水泥漿和空氣的電阻率不同，且有數量級的差異；一種是阻尼系數法，其測量原理是空氣和混凝土的阻尼系數不同，振動傳感器的振動將以不同速度衰減。授權號為CN 105223344B專利公開了一種檢測裝配式混凝土結構鋼筋套筒灌漿飽滿度的方法及檢測儀，可以判斷傳感器周圍是否填充了混凝土，實現了灌漿飽滿度的檢測，但是無法給出量化值；一種是基于超聲在不同界面反射特性進行測量的方法，授權號為CN 109470769A專利利用超聲波在混凝土保護層和灌漿套筒范圍內不同界面處的反射波特性，根據超聲換能器接收到套筒內壁處反射波信號的強弱程度來判斷套筒內部的灌漿飽滿情況。采用0.5M-2MHz的超聲換能器，直接在混凝土構件的表面布置測點，簡便快捷，無需提前預埋傳感器，缺點是需要臨空面，且測點間距要求在5mm-20mm之間，量化時分辨率不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種無臨空面水泥塞干縮測量方法，解決無臨空面水泥塞干縮的遠程精確測量的技術問題。

為達到上述目的，解決上述技術問題，本發明提供一種無臨空面水泥塞干縮測量方法，其技術方案包括如下步驟：

步驟1、在需要監測水泥塞干縮的位置布置一個由多個超聲換能器陣元組成的超聲換能器陣列，超聲換能器陣元的數量和間距根據實際的測量需求確定；

超聲換能器陣列中各超聲換能器陣元即可作為發射換能器也可作為接收換能器；并提前在實驗室內標定出填充介質分別為水、空氣、混凝土時的信號強度；

步驟2、激發一個超聲換能器陣元，其余超聲換能器陣元作為接收換能器來接收信號，當陣元間是不同介質空氣、水、混凝土時，各超聲換能器陣元接收到的信號強度已經標定；

步驟3、依據接收到的信號強度判定哪些超聲換能器陣元處于空氣中，哪些換能器陣元處于混凝土中，即可判定水泥塞是否干縮以及干縮具體值；

步驟4、若判定不明確，則選用其它超聲換能器陣元作為發射換能器，其余超聲換能器陣元作為接收換能器，獲取多組數據后進行綜合分析判定至達到測量效果為止。

進一步的，超聲換能器采用軸向換能器或徑向換能器，本發明采用徑向換能器，換能器頻率≥28kHz，換能器尺寸盡量小，更有利于測量的精確性；

進一步的，超聲換能器陣元間距2-20mm之間，陣元間距盡量小可以提高測量分辨率，其排列方式不限；

進一步的，超聲換能器采用PVDF壓電薄膜設計，還可以選擇壓電陶瓷、EMFi機電薄膜等制作的超聲換能器，也可以實現本發明；

進一步的，超聲換能器采用圓柱形結構或平面結構，以減小換能器體積，提高測量分辨率，；

進一步的，壓電薄膜采用PET薄膜進行保護。