CN1837802A - 电探法钢筋混凝土和预应力混凝土施工质量监控的技术 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电探法钢筋混凝土和预应力混凝土施工质量监控的技术，其特征在于采用电探法来检测混凝土拌合物和水泥浆的水灰比及抗压强度，通过量化指标现场监控混凝土的浇筑质量，防止欠振造成混凝土出现空洞、蜂窝、露筋等问题，及过振出现混凝土离析的现象；通过对预应力管道压浆过程管内空气、积水、稀浆排除情况的监控，水泥浆稠度的定量检测及凝固过程泌水等情况的监控，达到确保压浆质量，消除严重质量隐患的目的。

Description

电探法钢筋混凝土和预应力混凝土施工质量监控的技术
本发明涉及钢筋混凝土和预应力混凝土施工质量的现场检测和监控技术。
钢筋混凝土和预应力混凝土施工质量问题主要表现在于：
1)混凝土强度现场控制难，离析、泌水、雨水及施工用水等也会影响到混凝土局部的实际水灰比和强度；
2)混凝土浇筑质量差，振捣不足会造成空洞、蜂窝、露筋等问题，过振则会出现混凝土离析、麻面等现象，变截面梁、预应力锚头及预应力管道下方、钢筋密集区等都是混凝土难于浇筑的部位；
3)尤其是弯索和长索的预应力管道，由于压浆不密实，管内存在空气、积水，及水泥浆泌水等，使管道顶部和索芯形成了空腔，在压力、温差、加气膨胀剂气体等的作用下，常形成连通到压浆孔或排浆孔的通道，对高应力状态的钢索受力和腐蚀构成严重影响。
这些问题不但影响结构物的外观，更影响结构的强度、承载力和耐久性。由于缺乏有效的现场实时检测和监控手段，一直以来是困扰土建工程施工质量的重要原因；预应力管道压浆不密实也是预应力混凝土结构严重的质量通病。
本发明的目的是提供一种原理简单、方法可靠、使用方便、能深入到钢筋骨架和预应力管道内实施检测的钢筋混凝土和预应力混凝土施工质量监控技术，采用电探法来检测混凝土拌合物和水泥浆的水灰比及抗压强度，通过量化指标现场监控混凝土的浇筑质量，防止欠振造成混凝土出现空洞、蜂窝、露筋等问题，及过振出现混凝土离析的现象；通过对预应力管道压浆过程管内空气、积水、稀浆排除情况的监控，水泥浆稠度的定量检测及凝固过程泌水等情况的监控，达到确保压浆质量，消除严重质量隐患的目的。
本发明的特征在于电探仪(1)通过导线(2)连接到由固定电极(13)组成的传感器(3)，将传感器(3)送入到混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)中，测量混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)的电阻或电阻率，根据混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)的配合比不同其电阻或电阻率也不同的原理，来检测混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)的配合比变化情况，分析其配合比、水灰比、强度及浇筑质量，达到对钢筋混凝土和预应力混凝土施工质量进行检测和监控的目的。
不同的介质有不同的电阻或电阻率，会引起测量电路电测值(如电压、电流等参数)发生相应变化。相同配合比的混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)有一定的电阻或电阻率，用固定电极(13)组成的传感器(3)，当混凝土拌合物(4)、水泥浆(5)因配合比，或浇筑时泌水、添加了外加水时，混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)的电测值会发生相应变化，且与配合比及水灰比具有相应的变化关系，与混凝土或水泥浆的28天抗压强度也具有相关关系，因此可利用电探法能用于检测混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)的水灰比及抗压强度。混凝土拌合物(4)的粗骨料、细骨料比例增大时，介质的电阻值增大；混凝土拌合物(4)的水泥浆含量增加时，介质的电阻值减少，因此混凝土拌合物(4)的粗骨料、细骨料、水泥浆分离产生离析现象时，会明显影响到电测值的变化，利用电测值变化能定性检测混凝土拌合物的浇筑质量状态，防止混凝土出现麻面、蜂窝、空洞、露筋、离析等问题，起到施工监控的作用。利用电测值变化用于检测预应力管道内部空气和积水的排除情况、水泥浆的水灰或稠度的变化情况，科学控制压浆闭孔时间。
本发明的特征在于传感器(3)安装在杆件(6)的一端，杆件(6)可为空心结构，导线(2)可从杆件(6)的中间通过，用***方式随机检测模板(7)深部处的混凝土拌合物(4)的浇筑质量。因此采用电探法监控混凝土浇筑质量，能利用探杆深入到狭小的模板(7)、钢筋(11)骨架内部实施随机检测。
混凝土浇筑施工质量监控的另一方式是将一个或多个传感器(3)通过采用双面胶(8)、绑扎等固定方式安装在模板(7)的内壁上、预应力锚头(9)表面、预应力管道(10)外壁下面、钢筋(11)的密集区等混凝土难于浇筑的部位处，定点检测混凝土拌合物(4)的浇筑质量。
应用电探法监控预应力管道的压浆质量，其特征在于将传感器(3)送入到预应力管道(10)内部，用于检测预应力管道(10)内部空气(14)、积水(12)的排除情况及水泥浆(5)的压浆质量，定性鉴别水泥浆稠度，科学控制压浆闭孔时间。将传感器(3)送入到预应力管道(10)内部，还可监控压浆前管道内部积水(12)的排除情况；还可用于检测混凝土浇筑或管道压浆过程管道是否漏浆或窜浆，以免造成管道堵塞。将两个以上电极(13)或传感器(3)预先安装在塑料预应力管道(15)下凹断面的顶部或底部等部位的内侧面上，导线(2)从混凝土(16)通过，有利于提高对特征部位塑料预应力管道(15)上，两个电极(13)区域间空气(14)、积水(12)的排除情况监控的灵敏度、和对水泥浆(5)的压浆质量检测的准确性，并可跟踪监控水泥浆(5)凝固过程是否发生泌水或收缩现象。
图1是用***式监控混凝土浇筑施工质量示意图。
图2是用埋入式监控混凝土浇筑施工质量示意图。
图3是预应力管道压浆施工质量监控示意图。
图4是定点监控预应力管道压浆施工质量示意图。
本发明利用不同的介质有不同的电阻或电阻率，会引起测量电路电测值(如电压、电流等参数)发生相应变化的原理，电探仪(1)通过导线(2)连接到由固定电极(13)组成的传感器(3)，当混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)的配合比变化时，其电阻或电阻率也发生对应的变化，可用来预测混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)的水灰比及抗压强度；当混凝土发生离析时其电测值也发生变化，利用电测值变化分析混凝土浇筑振捣的程度，防止因欠振出现蜂窝、空洞、露筋等问题；及过振造成混凝土离析，起到混凝土浇筑施工质量监控的作用。将传感器(3)安装在杆件(6)的一端，可***到狭小的模板、钢筋骨架内部实施随机检测，能检测到模板深处混凝土的浇筑质量，及因离析、泌水或外加水等，造成混凝土拌合物水灰比局部失控的现象，确保结构外观和混凝土整体强度均能满足要求。传感器(3)通过固定安装的方式，能用于定点监控预应力锚头(9)、预应力管道(10)下方、钢筋(11)密集区等混凝土难于浇筑部位的混凝土浇筑质量。将传感器(3)送入到预应力管道(10)的出口处或深部，可监控压浆前管道内部积水(12)的排除情况；也可用于检测混凝土浇筑或管道压浆过程管道是否漏浆或窜浆，以免造成管道堵塞；压浆时用于检测管道内部空气(14)、积水(12)、稀浆的排除情况和水泥浆(5)固化过程是否出现泌水、收缩等缺陷。电探法钢筋混凝土和预应力混凝土施工质量监控的技术操作简便、快速，能及时发现问题，及时改变施工工艺，对于提高工程质量，减少施工缺陷具有重要意义。
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
实施例一：***式混凝土浇筑施工质量监控
如附图1所示本结构为30mT梁，由于梁高腹板窄，T梁马蹄、腹板经常出现蜂窝麻面现象，时有混凝土回弹强度低于设计要求现象，混凝土浇筑施工质量难于保障。
1.混凝土强度预测的标定
目的：用设计配合比配制的混凝土拌合物(4)为标准，标定因泌水、离析、外加水作用后使其水灰比变化与电测值、混凝土抗压强度相应变化的关系。
标定方法：用设计配合比配制的混凝土拌合物(4)做为标准的混凝土拌合物，将传感器(3)***到混凝土拌合物(4)中，设定并固定电探仪(1)的状态，实测标准的混凝土拌合物的电测值Vr0，再按不同水灰比等级对应增加的水量分别加入到标准的混凝土拌合物中并适当拌和，分别测量并记录对应的电测值Vri。同时制作相同水灰比的混凝土试件，测定其对应的混凝土抗压强度R0、Ri。如：
某工程混凝土水灰比与电测值的标定结果
  水灰比(W/C)   0.50   0.567   0.633   0.70   0.90   0.967   1.167
  电测值(Vri)   20   18   16   14   10   8   5
  混凝土强度(Mpa)   31.9   26.7   22.6   19.2   12.1   10.4   6.4
分析电测值与混凝土拌合物水灰比、混凝土抗压强度的相关关系，做为施工监控时预测混凝土强度的依据，并确定检测时的特征报警点。如设定：
预测混凝土强度为0.95R时对应的Vr值为强度报警点，定义为Vra。
严格要求时可设定预测混凝土强度为1.05R时对应的Vr值为报警点。
2.混凝土离析程度检测的标定
目的：用设计配合比配制的混凝土拌合物(4)为标准，标定因粗骨料与水泥砂浆离析时的变化情况。
标定方法：用设计要求的配合比配制的混凝土拌合物(4)为标准的混凝土拌合物，用筛网筛分出表面粘有水泥浆的粗骨料和水泥砂浆，统一用混凝土强度标定时的仪器设备状态为标准，将传感器(3)***到混凝土合物(4)中，实测标准混凝土拌合物的电测值Vr0、粘有水泥浆的粗骨料的电测值VlIV、水泥砂浆的电测值VhIV。
将水泥砂浆按重量分为四份、分别累加到粘有水泥浆的粗骨料中并拌均，分别测读VlIII、VlII、VlI做为空洞、蜂窝程度的判别等级依据：
蜂窝I级100％粘有水泥浆的粗骨料+75％水泥砂浆对应的Vr值，定义为VlI；
蜂窝II级100％粘有水泥浆的粗骨料+50％水泥砂浆对应的Vr值，定义为VlII；
蜂窝III级100％粘有水泥浆的粗骨料+25％水泥砂浆对应的Vr值，定义为VlIII；
蜂窝IV级100％粘有水泥浆的粗骨料+0％水泥砂浆对应的Vr值，定义为VlIV。
将粘有水泥浆的粗骨料按重量分为四份、分别累加到水泥砂浆中并拌均，分别测读VhIII、VhII、VhI做为混凝土离析程度的判别等级依据：
离析I级75％粘有水泥浆的粗骨料+100％水泥砂浆对应的Vr值，定义为VhI；
离析II级50％粘有水泥浆的粗骨料+100％水泥砂浆对应的Vr值，定义为VhII；
离析III级25％粘有水泥浆的粗骨料+100％水泥砂浆对应的Vr值，定义为VhIII
离析IV级0％粘有水泥浆的粗骨料+100％水泥砂浆对应的Vr值，定义为VhIII。
宜制作相同配合比的混凝土试件，测定其对应的混凝土抗压强度，并分析其相关关系，以便监控时用相对强度指标来实施监控。
3.混凝土浇筑施工质量现场监控
将电探仪(1)调节到标定时设定的状态，或在确认其品质与设计要求相符合的混凝土拌合物(4)中调节到标准状态。将传感器(3)***到混凝土拌合物(4)中实施检测，混凝土浇筑过程的电测值变化从低到高可分为三个阶段，采用混凝土强度预测的标定结果和混凝土离析程度检测的标定结果作为施工监控时的依据。
a.欠振阶段
实测电测值低于VlI时，判为混凝土密实度不足，可能形成蜂窝等缺陷，应加强振捣。
b.振实阶段
混凝土拌合物振实时电测值应等于或接近Vr0值。若振实时电测值稳定且高于Vrb，认为混凝土强度偏离设计要求，应进一步查找原因，及时排除。
c.过振阶段
振实后振捣部位及上方的电测值逐渐升高至VhI值，而振捣部位下方的电测值可能低于VlI时为过振，应停止该部位的振捣，严重离析的混凝土拌合物强度低，容易产生收缩裂缝，应予处理。
实施例二：埋入式混凝土浇筑施工质量监控
如附图2所示，由于预应力锚头(9)、预应力管道(10)下方不容易用***式方法监测，改用埋入式定点监控法监控，分别在预应力锚头(9)、预应力管道(10)外壁下面混凝土最难振实处用双面胶(8)各粘贴一个传感器(3)，并分别用导线(2)连接到电探仪(1)的通道上。
其余同实施例一。
实施例三：预应力管道压浆施工质量监控I
如附图3所示，本结构为30mT梁，采用后张法施工，压浆后检查发现压浆孔和排浆孔水泥浆不饱满，在顶部各有一气孔。在腹板侧面开腔检查，发现管道上方有一弦长约2cm、矢高1cm的空腔，有水流出，说明管道压浆工艺存在严重不足。
压浆质量监控的标定
按设计要求的配合比配制水泥浆(5)做为标准的水泥浆，设定电探仪(1)状态，将传感器(3)***到水泥浆(5)中，实测标准的水泥浆的电测值Ur0，如混凝土强度检测的标定方法，再按不同水灰比等级对应增加的水量分别加入到标准的水泥浆中并适当拌均，分别测量并记录对应的电测值Uri。同时制作相同水灰比的水泥浆试件，测定其对应水泥浆28天抗压强度Ru0、Rui。分析电测值与水泥浆水灰比、水泥浆抗压强度的对应关系，并确认施工控制的强度报警值。
同时测定施工用水、带有钙离子的养生水、完全凝固水泥浆的的电测值，及空气中传感器表面粘有水泥浆时的电测值，作为监控时的依据。
将传感器(3)安放在对应于T梁跨中预应力管道(10)下凹处的底部和顶部，底部测点主要用于检测压浆前管内积水的排除情况，顶部测点主要用于管内空气、积水、稀浆的排除情况的监控，及用于水泥浆的凝固状态监控，如分析水泥浆泌水、收缩脱空等。另一个传感器(3)安放在预应力管道(10)的出浆口处，用于检测压浆时出口处空气、积水、稀浆的排除情况；压浆至管内顶部测点和出浆口处测点的电测值均大于或等于施工控制的强度报警值，确认压浆己饱满密实，再稳压1.5Mpa至2分钟后停止压浆。之后跟踪检测管内顶部测点的变化情况，电测值逐步减少至接近水泥浆完全固化时的状态，表明管道压浆质量合格，且凝固过程无泌水、收缩现象。
其余同实施例一。
实施例四：预应力管道压浆施工质量监控II
如附图4所示，为一特大桥箱梁，本节段索长120m，采用真空压浆工艺，压浆后检查发现部份压浆孔和排浆孔水泥浆不饱满，顶部存在一气孔，其中一根索两端锚头压浆两天后压浆孔和排浆孔仍有水渗出，表明管道压浆工艺仍存在严重不足。
将两个电极(13)预先安装在在塑料预应力管道(15)节段上，两个电极(13)的距离30cm，在塑料预应力管道(15)节段上模拟实际状态，同实施例三的标定方法，标定电测值与水泥浆水灰比、水泥浆抗压强度的对应关系，并测定有钢绞线存在时的影响，确认施工控制的强度报警值。同时标定施工用水、带有钙离子的养生水、完全凝固水泥浆的的电测值，及空气中电极表面粘有水泥浆时的电测值，作为监控时的依据。
在结构的塑料预应力管道(15)下凹断面的顶部等特征部位的内侧面上，安装两个距离30cm的电极(13)，导线(2)从混凝土(16)通过，连接到电探仪(1)的通道上实施检测。
其余同实施例一和实施例三。

Claims (5)

1.本发明的特征在于电探仪(1)通过导线(2)连接到由固定电极(13)组成的传感器(3)，将传感器(3)送入到混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)中，测量混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)的电阻或电阻率，根据混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)的配合比不同其电阻或电阻率也不同的原理，来检测混凝土拌合物(4)或水泥浆(5)的配合比变化情况，分析其配合比、水灰比、强度及浇筑质量，达到对钢筋混凝土和预应力混凝土施工质量进行检测和监控的目的。
2.如权利要求1所述，其特征在于传感器(3)安装在杆件(6)的一端，杆件(6)可为空心结构，导线(2)可从杆件(6)的中间通过，用***方式随机检测模板(7)深部处的混凝土拌合物(4)的浇筑质量。
3.如权利要求1所述，其特征在于传感器(3)通过双面胶(8)等固定安装在模板(7)的内壁上、预应力锚头(9)表面、预应力管道(10)外壁下面、钢筋(11)的密集区等混凝土难于浇筑的部位处，定点检测混凝土拌合物(4)的浇筑质量。
4.如权利要求1所述，其特征在于将传感器(3)送入到预应力管道(10)内部，用于检测预应力管道(10)内部空气(14)、积水(12)的排除情况及水泥浆(5)的压浆质量。
5.如权利要求1所述，其特征在于将电极(13)直接安装在塑料预应力管道(15)的内侧面上，导线(2)从混凝土(16)通过，检测两个电极(13)间塑料预应力管道(15)内部空气(14)、积水(12)的排除情况、水泥浆(5)的压浆质量和凝固情况。
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