CN111189744A - 孔道灌浆密实度检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孔道灌浆密实度检测装置，涉及工程建设质量检测技术领域，包括压力检测模块和连接绳索。连接绳索上固定设置有多个压力检测模块。连接绳索上固定设置有导线，导线分别与压力检测模块电连接。压力检测模块包括压力传感器，用于检测孔道内的压力。本发明通过在一根连接绳索上固定若干个压力检测模块，并将这些压力检测模块用总线连接起来，每一个压力检测模块都能实现360度压力检测。使用时将其沿着孔道长度方向分布并靠上设置即可。该发明能够准确地检测每一个注浆不充分位置并能准确标定，其设计合理，结构巧妙，成本低廉，操作方便，稳定性好，体积小，重量轻，便于携带，也便于组装和检修，具有广泛的推广前景。
Description
技术领域
本发明涉及工程建设质量检测技术领域，具体涉及一种孔道灌浆密实度检测装置及检测方法。
背景技术
近年来，随着我国基础设施建设技术的蓬勃发展，预应力混凝土梁因其优良的特性而被广泛的应用于大量的桥梁建设当中。而新技术的发展总伴随着一系列亟待解决的技术问题，其中预应力孔道灌浆是预应力混凝土结构施工中一道非常关键的工序。若孔道中存在灌浆缺陷、不密实，在钢绞线周围形成不了保护层，进而会造成处于高度紧绷的钢绞线过早的腐蚀，导致桥梁整体的有效预应力降低，从而极大地影响桥梁的耐久性。甚至可能会发生断裂，严重时会出现突发安全事故。因此，保证预应力孔道压浆密实，确保孔道中预应力筋避免过早遭受腐蚀，保证桥梁预应力受力良好，一直是施工控制和检测的重难点问题。但对于检测和评价预应力孔道压浆密实程度，目前国内外还缺乏***化的、快速有效的方法和技术。
由于孔道灌浆对于预应力混凝土桥梁在结构和耐久性上的重要意义，长期以来，国内外相继展开了一系列的研究，提出了一些无损检测的的方法，大致可以分为：
基于电磁波的检测方法；2)基于超声波的检测方法；3)基于放射线(X光、γ射线等)的检测方法；4)基于冲击弹性波的检测方法。目前的检测方法中，基于各种波的检测方法都存在各自的缺陷，造成检测精度不高的结果。其中，基于电磁波的检测方法不适合铁皮波纹管，也不合适于钢筋密集状况；而国外相关研究也表明了冲击回波法在检测塑料孔道的关键密实度时有效性不高。其他两种方法还存在着作业性较差或效率低的缺点。
发明内容
为解决上述问题，本发明之一提供了一种孔道灌浆密实度检测装置，包括压力检测模块和连接绳索；
所述连接绳索上固定设置有多个所述压力检测模块；
所述连接绳索上固定设置有导线，所述导线分别与所述压力检测模块电连接；
所述压力检测模块包括压力传感器，用于检测孔道内的压力。
优选地，所述压力检测模块在所述连接绳索上等间距一字排列；
所述连接绳索上至少固定设置有两根导线，用于为压力检测模块提供电源以及通信。
优选地，所述压力检测模块还包括弹性囊，所述弹性囊采用弹性材料制成；
所述弹性囊包括内筒和外筒，所述内筒的外径小于外筒的内径；所述内筒的内径能够穿过所述连接绳索；
所述内筒的两端分别与外筒的两端密封连接，内筒的外壁和外筒的内壁构成一个密闭的空腔，该空腔内注有液体或气体；
所述压力传感器固定在所述外筒上，且压力传感器的压力检测部伸入所述空腔内，用于检测空腔内的压力。
优选地，所述压力传感器包括感应仓、弹性片、形变感应元件、支撑杆、电路板；
所述感应仓呈空腔圆柱体结构，其顶部敞口；所述感应仓上面密封设置有所述弹性片，弹性片的底面固定设置有所述形变感应元件；
所述感应仓的底部固定设置有所述支撑杆，支撑杆的底部与所述电路板固定连接；
所述电路板上焊接有控制单元；
所述支撑杆穿过所述外筒并将感应仓伸入到空腔内。
优选地，所述控制单元包括微控制器和通讯模块；
所述形变感应元件与所述控制单元电连接；
所述形变感应元件为电阻应变片。
优选地，还包括通讯主站，所述通讯主站设有电力线载波通信主站模块，用于为所述压力检测模块提供电源以及信号采集；
所述通讯模块为电力线载波通信模块。
优选地，所述弹性材料为硅胶材料。
本发明还提供了一种基于孔道灌浆密实度检测装置的检测方法，包括以下步骤：
S1、沿着需要灌浆的孔道穿设所述孔道灌浆密实度检测装置；
S2、将孔道灌浆密实度检测装置的电源及通讯端接口与通讯主站连接，并读取所有压力检测模块的数据并保存；
S3、将水泥浆灌入所述孔道内；
S4、完成灌浆后再次读取所有压力检测模块的数据并保存；
S5、孔道内的水泥浆初凝时再一次读取所有压力检测模块的数据并保存；
S6、将三次读取的数据进行对比，判断孔道内是否存在注浆不充分的位置，如果存在注浆不充分，将该位置标示出来。
S7、完成检测。
优选地，步骤S1所述的沿着需要灌浆的孔道穿设所述孔道灌浆密实度检测装置，包括：所述孔道灌浆密实度检测装置沿着所述孔道的长度方向设置，且位于孔道的中上部位；
步骤S2、S5、S6所述的读取所有压力检测模块的数据，该数据内容至少包括：各个所述压力检测模块的身份识别信息以及压力值；
同一孔道灌浆密实度检测装置上，每一个压力检测模块的身份识别信息不能重复。
优选地，所述需要灌浆的孔道内设置多根相互平行的孔道灌浆密实度检测装置，多根平行的孔道灌浆密实度检测装置沿着该孔道的径向由下而上均匀排列。
本发明通过在一根连接绳索上固定若干个压力检测模块，并将这些压力检测模块用总线连接起来，每一个压力检测模块都能实现360度压力检测。使用时将其沿着孔道长度方向分布并靠上设置即可。该发明能够准确地检测每一个注浆不充分位置并能准确标定，其设计合理，结构巧妙，成本低廉，操作方便，稳定性好，体积小，重量轻，便于携带，也便于组装和检修，具有广泛的推广前景。
附图说明
图1是本发明提供的孔道灌浆密实度检测装置的总体结构示意图；
图2是本发明提供的孔道灌浆密实度检测装置中压力检测模块的剖视图；
图3是本发明提供的孔道灌浆密实度检测装置中压力检测模块的总体结构示意图；
图4是本发明提供的孔道灌浆密实度检测装置中压力传感器的结构示意图；
图5是仅采用一根孔道灌浆密实度检测装置进行孔道灌浆检测的示意图；
图6是采用六根孔道灌浆密实度检测装置进行孔道灌浆检测的示意图；
图7是图6的侧视图。
具体实施方式
为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的1~7图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。
如图1所示，一种孔道灌浆密实度检测装置，包括压力检测模块1和连接绳索2。连接绳索2采用容易弯曲且不容易腐蚀的材料制成，优选采用钢丝绳制成。连接绳索2上固定设置有多个压力检测模块1，压力检测模块1至少包括一个压力传感器13，用于检测孔道内的压力。此外，连接绳索2上固定设置有导线，导线分别将连接绳索上的所有压力检测模块1连接起来。
更具体地，压力检测模块1在连接绳索2上等间距一字排列，以便于能够均匀检测每一个区域。连接绳索2上至少固定设置有两根导线，用于为压力检测模块1提供电源以及通信。
其中，如图2~4所示，压力检测模块1还包括弹性囊，弹性囊采用弹性材料制成，优选采用硅胶材料制成。这种材料耐腐蚀，弹性好。
如图2和图3所示，弹性囊包括内筒10和外筒11，内筒10的外径小于外筒11的内径；内筒10的内径能够穿过连接绳索2。内筒10的两端分别与外筒11的两端密封连接，内筒10的外壁和外筒11的内壁构成一个密闭的空腔12，该空腔12内注有液体或气体。本实施例中，优选空腔12内注有水。压力传感器13固定在外筒11上，且压力传感器13的压力检测部伸入空腔12内，用于检测空腔12内的压力。当然，压力传感器13也可以固定在其他地方或者悬浮在空腔12内，只要能够感应并检测到空腔12内的压力即可。
如图4所示，压力传感器13包括感应仓130、弹性片131、形变感应元件132、支撑杆133、电路板134。感应仓130呈空腔圆柱体结构，其顶部敞口。感应仓130上面密封设置有弹性片131，弹性片131的底面固定设置有形变感应元件132。弹性片131与感应仓130之间的空间可以注入一定压力的气体或者将其抽真空，这样当外部有压力变化时，弹性片131也会跟着发生变形，从而将变形传导给形变感应元件132。形变感应元件132可以采用电阻应变片，这样的优点是电路成熟，成本低廉，便于生产。
感应仓130的底部固定设置有支撑杆133，支撑杆133的底部与电路板134固定连接。为了便于连线，支撑杆133可以做成空心结构，导线从空心中穿入。电路板134上焊接有控制单元135。支撑杆133穿过外筒11并将感应仓130伸入到空腔12内。
控制单元135包括微控制器和通讯模块，形变感应元件132与控制单元135连接，形变感应元件132产生的信号将被微控制器通过AD采集转换成数字信号，然后转换成压力值。
此外，为了能够使得该装置能够正常工作，还应当设有一台通讯主站3，通讯主站3设有电力线载波通信主站模块以及控制器，用于为压力检测模块1提供电源以及信号采集。同样的，控制单元135内的通讯模块也为电力线载波通信模块，其与电力线载波通信主站模块相互匹配对应。
如图5所示，这是仅采用一根孔道灌浆密实度检测装置进行孔道灌浆检测的示意图，下面具体介绍其检测方法：
第一步，首先沿着需要灌浆的孔道穿设孔道灌浆密实度检测装置。图中标记5是孔道，可以是PVC管道或者是波纹管，标记4是钢绞线，1是压力检测模块，2是连接绳索。这里需要说明的是，如果仅用一根装置检测，孔道灌浆密实度检测装置应当沿着孔道的长度方向设置，且位于孔道的中上部位。这样做的目的是，由于水泥浆受到重力作用，通常孔道的中下部比较饱满，很少存在空洞或者不充分填充的现象，不充分填充位置大多数集中在孔道的中上部甚至是顶部，因此将孔道灌浆密实度检测装置设置在孔道的中上部位极其重要。
第二步，将孔道灌浆密实度检测装置的电源及通讯端接口与通讯主站3连接，并读取所有压力检测模块1的数据并保存。这是在孔道灌浆密实度检测装置安装好之后灌浆前进行的基准检测，相当于自检测，用于判断装置中的所有压力检测模块1是否都良好，其未受压时的基础压力值是多少。这个基础压力值就是用来为后续的数据比较做准备。
第三步，将水泥浆灌入孔道内，这一步骤与传统工艺一样，没有新的改进。
第四步，完成灌浆后再次读取所有压力检测模块1的数据并保存。这一步读取的数据是再次确认每一个压力检测模块1内的压力传感器是否接收到压力，如果有压力，则与第一次读取的基础压力值会有所不同，也进一步说明装置可以正常使用。如果传感器出现异常，可以紧急处理，比如重新穿设或者更换等。
第五步，孔道内的水泥浆初凝时再一次读取所有压力检测模块1的数据并保存。这是最关键的一步，当水泥浆初凝后，其体积会发生一定的变化，由于每一个压力检测模块1内的弹性囊均采用硅胶材料制成，具有弹性，而且其空腔12内还注有液体，液体与压力传感器13的压力检测部相互接触，不管弹性囊的哪一个部位受到压力或者拉力，都会导致空腔12变形并使得空腔12内的压力变化，从而将压力或拉力通过液体传递给压力传感器13。这也是这个压力检测模块1有别于其他传感器的地方，其可以实现360度压力检测。
第六步，将三次读取的数据进行对比，判断孔道内是否存在注浆不充分的位置，如果存在注浆不充分，将该位置标示出来。由于每一个压力检测模块1的数据都是身份码ID和压力值，同一孔道灌浆密实度检测装置上，每一个压力检测模块1的身份识别信息不能重复。读取到的数据经过表格保存后就可以一一进行对比，比如身份码为1A的压力检测模块1其压力值放在表格的第一列，则第一列第一行保存的是基础压力值，第一列第二行则为第二次读取的灌浆时的压力值，第一列第三行则为最后一次初凝后的压力值，将这三个压力值进行对比即可知道压力的基本变化。当然，也可以多次读取，并不限于读取三次，三次只是方便说明。假设水泥浆中放入了膨胀剂，正常情况下初凝后水泥体积变大，埋没在水泥中的传感器压力值比基础压力值要大，如果发现传感器的压力值不大反而小或者变化不大，则说明该传感器处的水泥存在空洞或者填充不充分的现象，通过每一个传感器自身的身份识别码就可以很快判断其具***置，并为后续的操作进行指导。
第七步，完成检测。
上述仅采用一根检测装置的方式能够很快地确定水泥浆填充不充分的位置，但是对填充不充分的体积就不太敏感，为了解决这一问题，如图6和图7所示，可以在需要灌浆的孔道内设置6根相互平行的孔道灌浆密实度检测装置，多根平行的孔道灌浆密实度检测装置沿着该孔道的径向由下而上均匀排列。这样的结构可以非常方便地知道孔道内纵向的空洞大小，并能够准确地定位其位置，为后面提供密实度评价指标提供数据依据。
本发明通过在一根连接绳索2上固定若干个压力检测模块1，并将这些压力检测模块1用总线连接起来，每一个压力检测模块1都能实现360度压力检测。使用时将其沿着孔道长度方向分布并靠上设置即可。该发明能够准确地检测每一个注浆不充分位置并能准确标定，其设计合理，结构巧妙，成本低廉，操作方便，稳定性好，体积小，重量轻，便于携带，也便于组装和检修，具有广泛的推广前景。
Claims (10)
1.一种孔道灌浆密实度检测装置，其特征在于，包括压力检测模块（1）和连接绳索（2）；
所述连接绳索（2）上固定设置有多个所述压力检测模块（1）；
所述连接绳索（2）上固定设置有导线，所述导线分别与所述压力检测模块（1）电连接；
所述压力检测模块（1）包括压力传感器（13），用于检测孔道内的压力。
2.根据权利要求1所述的孔道灌浆密实度检测装置，其特征在于：
所述压力检测模块（1）在所述连接绳索（2）上等间距一字排列；
所述连接绳索（2）上至少固定设置有两根导线，用于为压力检测模块（1）提供电源以及通信。
3.根据权利要求2所述的孔道灌浆密实度检测装置，其特征在于：
所述压力检测模块（1）还包括弹性囊，所述弹性囊采用弹性材料制成；
所述弹性囊包括内筒（10）和外筒（11），所述内筒（10）的外径小于外筒（11）的内径；所述内筒（10）的内径能够穿过所述连接绳索（2）；
所述内筒（10）的两端分别与外筒（11）的两端密封连接，内筒（10）的外壁和外筒（11）的内壁构成一个密闭的空腔（12），该空腔（12）内注有液体或气体；
所述压力传感器（13）固定在所述外筒（11）上，且压力传感器（13）的压力检测部伸入所述空腔（12）内，用于检测空腔（12）内的压力。
4.根据权利要求3所述的孔道灌浆密实度检测装置，其特征在于：
所述压力传感器（13）包括感应仓（130）、弹性片（131）、形变感应元件（132）、支撑杆（133）、电路板（134）；
所述感应仓（130）呈空腔圆柱体结构，其顶部敞口；所述感应仓（130）上面密封设置有所述弹性片（131），弹性片（131）的底面固定设置有所述形变感应元件（132）；
所述感应仓（130）的底部固定设置有所述支撑杆（133），支撑杆（133）的底部与所述电路板（134）固定连接；
所述电路板（134）上焊接有控制单元（135）；
所述支撑杆（133）穿过所述外筒（11）并将感应仓（130）伸入到空腔（12）内。
5.根据权利要求4所述的孔道灌浆密实度检测装置，其特征在于：
所述控制单元（135）包括微控制器和通讯模块；
所述形变感应元件（132）与所述控制单元（135）电连接；
所述形变感应元件（132）为电阻应变片。
6.根据权利要求5所述的孔道灌浆密实度检测装置，其特征在于：
还包括通讯主站（3），所述通讯主站（3）设有电力线载波通信主站模块，用于为所述压力检测模块（1）提供电源以及信号采集；
所述通讯模块为电力线载波通信模块。
7.根据权利要求3所述的孔道灌浆密实度检测装置，其特征在于：
所述弹性材料为硅胶材料。
8.一种基于权利要求6所述孔道灌浆密实度检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、沿着需要灌浆的孔道穿设所述孔道灌浆密实度检测装置；
S2、将孔道灌浆密实度检测装置的电源及通讯端接口与通讯主站（3）连接，并读取所有压力检测模块（1）的数据并保存；
S3、将水泥浆灌入所述孔道内；
S4、完成灌浆后再次读取所有压力检测模块（1）的数据并保存；
S5、孔道内的水泥浆初凝时再一次读取所有压力检测模块（1）的数据并保存；
S6、将三次读取的数据进行对比，判断孔道内是否存在注浆不充分的位置，如果存在注浆不充分，将该位置标示出来；
S7、完成检测。
9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：
步骤S1所述的沿着需要灌浆的孔道穿设所述孔道灌浆密实度检测装置，包括：所述孔道灌浆密实度检测装置沿着所述孔道的长度方向设置，且位于孔道的中上部位；
步骤S2、S5、S6所述的读取所有压力检测模块（1）的数据，该数据内容至少包括：各个所述压力检测模块（1）的身份识别信息以及压力值；
同一孔道灌浆密实度检测装置上，每一个压力检测模块（1）的身份识别信息不能重复。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于：
所述需要灌浆的孔道内设置多根相互平行的孔道灌浆密实度检测装置，多根平行的孔道灌浆密实度检测装置沿着该孔道的径向由下而上均匀排列。
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