CN210465310U - 一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置，通过在灌浆金属套筒内布置电缆，以及外接的TDR测试仪发生器激发电磁波信号在电缆上传递，从而当电缆周围环境介质发生变化，电缆的阻抗也会发生变化，进而通过接收器接收到的电磁波反射信号也发生变化，并在示波器上显示，最后保存于TDR测试仪以及计算机；最终通过计算机可实时对TDR测试仪采集的电磁波信号进行读取和分析，从而有效的检测出灌浆金属套筒存在缺陷的区域以及缺陷的密实程度实现灌浆金属套筒内水泥浆料密实程度以及缺陷位置的检测。相较于其他的检测方法，本实用新型不但检测精度高，而且便于实现，具有一定的使用价值。
Description
技术领域
本实用新型属于装配式建筑检测领域，具体涉及一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置。
背景技术
随着我国经济和城市化的快速发展，建筑工业化进程也在加快，传统现浇建筑技术由于资源配置不合理、施工机械化程度低、施工作业环境较差，已不能满足于建筑行业发展需求。装配式建筑作为近些年来发展的一种施工高效快速、节能环保、质量有保证的标准化绿色建筑形式，受到了建筑行业的重视，并得到了国家和地区建筑行业相关部委的大力支持推广。
装配式建筑的抗震性和完整性是制约其发展的重要影响因素，为提高装配式建筑的抗震性和完整性，须确保装配式建筑构件之间具有可靠的连接。常用的装配式建筑连接方式主要是钢筋套筒灌浆连接，该连接方式有效的保证了装配式建筑的完整性，因此也相应地提高了装配式建筑的抗震性，广泛用于房建装配式剪力墙、桥梁装配式箱梁及桥梁墩台等建筑结构中。
钢筋套筒主要由装配式建筑构件连接钢筋与套筒组成。当前，常规的检测灌浆金属套筒内灌浆密实程度的检测方法是对灌浆金属套筒连接接头试件采用单向拉伸、高应力反复拉压试验、大变形反复拉压试验等方法；但由于套筒灌浆料缺陷具有隐蔽性，这类常规的方法对套筒灌浆料密实程度进行检测都不能很好的知道灌浆套筒具体的缺陷位置，以便施工人员可针对性的进行加固。在无损检测方法上，超声波法、冲击回波法、红外热成像法等都无法对套筒灌浆料密实度缺陷位置和程度做出准确判断，检测精度较低；X射线工业CT法，虽然可清晰获取灌浆金属套筒内部结构、密实度和缺陷分布影像，实现灌浆金属套筒灌浆密实度检测，但由于该方法试验设备过于庞大复杂，检测仪器造价高，同时这类方法还存在射线辐射与环境污染等问题，这对人体有害，因此也未能在工业上得到应用。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于电磁波时域反射的套筒灌浆密实程度检测装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置，包括灌浆金属套筒、TDR测试仪以及计算机；所述灌浆金属套筒由中空金属套筒、橡皮塞、电缆、水泥浆料、预埋钢筋以及连接钢筋所组成；所述中空金属套筒的上、下两侧分别设有出浆口与灌浆口，所述橡皮塞用于密封出浆口，且所述橡皮塞上设有供电缆穿入的通管；所述电缆穿入通管直至与中空金属套筒的底部齐平或者穿出中空金属套筒，且所述电缆在竖直方向上无弯折；所述中空金属套筒的上、下两端分别嵌有预埋钢筋以及连接钢筋；所述中空金属套筒内连接好电缆、预埋钢筋以及连接钢筋后，通过所述水泥浆料从灌浆口进入，灌满中空金属套筒，并凝固；所述TDR测试仪由电磁波信号发生器、接收器和示波器所组成；所述TDR测试仪连接靠近出浆口一端的电缆以及计算机；所述TDR测试仪通过电磁波信号发生器在电缆上激发电磁波，并通过接收器接收电缆上反射回来的信号，最后实时在示波器上显示，并将电磁波时域反射曲线图保存到计算机以及TDR测试仪上。
作为上述方案的改进，所述预埋钢筋与连接钢筋在同一直线上。
进一步，所述预埋钢筋和连接钢筋的直径以及材料均相同。
进一步，所述预埋钢筋的顶端高于灌浆口。
本实用新型一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置对灌浆金属套筒可按如下步骤进行检测：
①用与待检测灌浆金属套筒相同的水泥浆料制出对照组灌浆金属套筒，然后用X射线CT检测方法，确定对照组灌浆金属套筒内的水泥浆料密实；
②通过TDR测试仪检测出对照组灌浆金属套筒的电磁波时域反射曲线图，记录为曲线A保存于计算机以及TDR测试仪上；
③通过TDR测试仪获取待检测灌浆金属套筒的电磁波时域反射曲线图，记录为曲线B保存于计算机以及TDR测试仪上；
④将曲线A和曲线B进行比较，如果曲线A与曲线B存在某一域曲线的趋势不一致，则认为得到曲线B的待检测灌浆金属套筒不密实，且曲线区域不一致的地方即为灌浆不密实的区域；如果曲线A和曲线B两条曲线的趋势完全一致，则认为得到曲线B的待检测灌浆金属套筒密实。
进一步，如果曲线B较曲线A趋势不一致的地方曲线突变的波形有一段较为平缓，且曲线B与曲线A趋势不一致的时间段越长则待检测灌浆金属套筒沿套筒的纵向缺陷越大。
进一步，如果曲线B较曲线A趋势不一致的地方曲线突变的波形较陡，且峰值越大则待检测灌浆金属套筒沿套筒径向缺陷越大。
进一步，所述待检测灌浆金属套筒在应用时，根据缺陷位置在灌浆金属套筒外侧进行钢筋加固。
X射线CT检测方法是：运用X射线可穿透物体的物理特性来照射被测物体，当X射线束穿过被检测物体时，X射线在物体内会产生衰减，且衰减程度会因材质不同而不同，根据X射线这种性质，结合CT三维成像技术，可对物体内部构造重构，实现对物体内部构造的判别，清晰直观地获得物体的结构、密度特征和缺陷分布。
TDR测试仪的原理是：TDR测试仪激发电磁波信号，激发的电磁波信号可在与TDR测试仪相接的电缆中传输；同时电缆传输路径上的电磁波信号在遇到电缆周围环境的介质发生改变时，其阻抗就会发生变化，并产生反射；产生的电磁波反射信号通过TDR测试仪接收器接收并实时反映到示波器上，形成电磁波时域反射曲线图，并保存于TDR测试仪以及计算机。因此，电磁波时域反射曲线图上的信息包含了电缆阻抗变化位置及阻抗变化程度，通过对电磁波时域反射曲线图的分析，可以对电缆阻抗变化位置和程度实现有效判定。
灌浆金属套筒内的电缆周围出现灌浆密实度缺陷时，电缆周围介质环境发生改变，进而会导致电缆阻抗发生变化，此时，电磁波信号会发生反射，为此可运用TDR测试仪来对电缆上传输且包含灌浆密实度缺陷信息的电磁波信号进行采集，得到灌浆金属套筒的电磁波时域反射曲线图。
本实用新型的有益效果是：通过TDR测试仪发生器激发电磁波信号在电缆上传递，同时电磁波信号在电缆上传输时，如果电缆周围环境介质发生变化，电缆的阻抗也会发生变化，进而通过接收器接收到的电磁波反射信号也发生变化，并在示波器上显示，最后保存于TDR测试仪以及计算机；最后通过计算机或者TDR测试仪可实时对TDR测试仪采集的电磁波信号进行读取和分析，从而有效的检测出灌浆金属套筒的密实程度。
附图说明
下面结合附图和实施例对实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的总体结构示意图；
图2是本实用新型的时域反射原理图；
图3是本实用新型的灌浆金属套筒纵向缺陷程度曲线示意图；
图4是本实用新型的灌浆金属套筒径向缺陷程度曲线示意图；
图5是本实用新型的橡皮塞结构示意图。
具体实施方式
如图1-5所示，一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置，包括灌浆金属套筒、TDR测试仪9以及计算机10；所述灌浆金属套筒由中空金属套筒3、橡皮塞7、电缆8、水泥浆料4、预埋钢筋2以及连接钢筋1所组成；所述中空金属套筒3的上、下两侧分别设有出浆口6与灌浆口5，所述橡皮塞7用于密封出浆口6，且所述橡皮塞7上设有供电缆8穿入的通管；所述电缆8穿入通管直至与中空金属套筒3的底部齐平或者穿出中空金属套筒3，且所述电缆8在竖直方向上无弯折；所述中空金属套筒3的上、下两端分别嵌有预埋钢筋2以及连接钢筋1；所述中空金属套筒3内连接好电缆8、预埋钢筋2以及连接钢筋1后，通过所述水泥浆料4从灌浆口5进入，并灌满中空金属套筒3后凝固；所述TDR测试仪9由电磁波信号发生器、接收器和示波器所组成；所述TDR测试仪9连接靠近出浆口6一端的电缆8以及计算机10；所述TDR测试仪9通过电磁波信号发生器在电缆8上激发电磁波，并通过接收器接收电缆8上反射回来的信号，最后实时在示波器上显示，并将电磁波时域反射曲线图保存到计算机10以及TDR测试仪9上。
通过TDR测试仪9发生器激发电磁波信号在电缆8上传递，同时电磁波信号在电缆8上传输时，如果电缆8周围环境介质发生变化，电缆8的阻抗也会发生变化，进而通过接收器接收到的电磁波反射信号也发生变化，并在示波器上显示，最后保存于TDR测试仪9以及计算机10；最后通过计算机10或者TDR测试仪9可实时对TDR测试仪9采集的电磁波信号进行读取和分析，从而有效的检测出灌浆金属套筒的密实程度。
如图1所示，为了方便固定电缆8，同时使电缆8可以简单的穿过金属套筒，并竖直的布置于中空金属套筒3内，所述出浆口6可拆卸的封堵有橡皮塞7，且所述橡皮塞7上设有供电缆8穿过的通孔。另外，为了保证预埋钢筋2、连接钢筋1和套筒的定位精度和安装精度，所述预埋钢筋2与连接钢筋1在同一直线上。同时，为了确保预埋钢筋2和连接钢筋1连接力学性能一致，所述预埋钢筋2和连接钢筋1的直径以及材料均相同；也为了确保预埋钢筋2有足够嵌入金属套筒内的深度，所述预埋钢筋2的顶端高于灌浆口5。
如图1-5所示，本实用新型一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置对灌浆金属套筒可按如下步骤进行检测：
①用与待检测灌浆金属套筒相同的水泥浆料4制出对照组灌浆金属套筒，然后用X射线CT检测方法，确定对照组灌浆金属套筒内的水泥浆料4密实；
②通过TDR测试仪9检测出对照组灌浆金属套筒的电磁波时域反射曲线图，记录为曲线A保存于计算机10以及TDR测试仪9上；
③通过TDR测试仪9获取待检测灌浆金属套筒的电磁波时域反射曲线图，记录为曲线B保存于计算机10以及TDR测试仪9上；
④将曲线A和曲线B进行比较，如果曲线A与曲线B存在某一域曲线的趋势不一致，则认为得到曲线B的待检测灌浆金属套筒不密实，且曲线区域不一致的地方即为灌浆不密实的区域；如果曲线A和曲线B两条曲线的趋势完全一致，则认为得到曲线B的待检测灌浆金属套筒密实。
如果曲线B较曲线A趋势不一致的地方曲线突变的波形有一段较为平缓，且曲线B与曲线A趋势不一致的时间段越长则待检测灌浆金属套筒沿套筒的纵向缺陷越大。如果曲线B较曲线A趋势不一致的地方曲线突变的波形较陡，且峰值越大则待检测灌浆金属套筒沿套筒径向缺陷越大，从而可以确定待检测灌浆金属套筒的缺陷程度。在检测完待检测灌浆金属套筒后，在灌浆金属套筒的实际应用中，我们也可以针对检测结果，在相应的缺陷位置进行针对性的采取一系列的加固措施，如：在灌浆套筒外侧补加钢筋、在灌浆套缺陷位置钻孔，并补充水泥浆料4，或者直接将缺陷过于严重的灌浆金属套筒直接更换等措施。
如图2所示，TDR测试仪9传输线的工作原理是：TDR测试仪9激发电磁波信号，在t0时刻激发的电磁波信号在与TDR测试仪9相接的电缆8中传输，此时记激发的电磁波信号为Vin，记电缆8中传输的电磁波信号为Vtr，根据传输线理论和时域反射法原理，当电缆8传输路径上的阻抗连续时，Vin＝Vtr；t1时刻电磁波信号Vtr在阻抗不连续处会有部分沿着传输路径发生反射，并产生反射电磁波信号Vre，其余部分电磁波信号Vtr继续沿电缆传输，直至电缆端部才全部反射回来，同时记录这一时刻t2；除此之外，所述TDR测试仪9还会实时采集电缆8上电磁波信号的变化，并在示波器上显示电磁波的波形，形成电磁波时域反射曲线图；工作人员通过对电磁波时域反射曲线图的分析，可以对电缆8阻抗变化位置和程度实现有效判定。
图3表示灌浆金属套筒在纵向上密实度正常、存在轻微缺陷以及存在严重缺陷的电磁波信号U随时间T的变化关系曲线A、曲线B以及曲线C，从这三条曲线工作人员就可以看出，待检测灌浆金属套筒在曲线趋势发生变化处的波峰大小为UA<UB<UC，由此可知得到曲线C的待检测灌浆金属套筒纵向上的缺陷大于得到曲线B的待检测灌浆金属套筒。
如图4表示灌浆金属套筒在径向上密实度正常、存在轻微缺陷以及存在严重缺陷的的电磁波信号U随时间T的变化关系曲线a、曲线b以及曲线c，从这三条曲线工作人员就可以看出，待检测灌浆金属套筒在曲线趋势发生变化处的波形峰值大小为Ua<Ub<Uc，由此可知得到曲线c的待检测灌浆金属套筒径向上的缺陷大于得到曲线b的待检测灌浆金属套筒。
以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (4)
1.一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置，包括灌浆金属套筒、TDR测试仪(9)以及计算机(10)；其特征在于，所述灌浆金属套筒由中空金属套筒(3)、橡皮塞(7)、电缆(8)、水泥浆料(4)、预埋钢筋(2)以及连接钢筋(1)所组成；所述中空金属套筒(3)的上、下两侧分别设有出浆口(6)与灌浆口(5)，所述橡皮塞(7)用于密封出浆口(6)，且所述橡皮塞(7)上设有供电缆(8)穿入的通管；所述电缆(8)穿入通管直至与中空金属套筒(3)的底部齐平或者穿出中空金属套筒(3)，且所述电缆(8)在竖直方向上无弯折；所述中空金属套筒(3)的上、下两端分别嵌有预埋钢筋(2)以及连接钢筋(1)；所述中空金属套筒(3)内连接好电缆(8)、预埋钢筋(2)以及连接钢筋(1)后，通过所述水泥浆料(4)从灌浆口(5)进入，灌满中空金属套筒，并凝固；所述TDR测试仪(9)由电磁波信号发生器、接收器和示波器所组成；所述TDR测试仪(9)连接靠近出浆口(6)一端的电缆(8)以及计算机(10)；所述TDR测试仪(9)通过电磁波信号发生器在电缆(8)上激发电磁波，并通过接收器接收电缆(8)上反射回来的信号，最后实时在示波器上显示，并将电磁波时域反射曲线图保存到计算机(10)以及TDR测试仪(9)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置，其特征在于：所述预埋钢筋(2)与连接钢筋(1)在同一直线上。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置，其特征在于：所述预埋钢筋(2)和连接钢筋(1)的直径以及材料均相同。
4.根据权利要求1所述的一种基于电磁波时域反射的灌浆金属套筒密实度检测装置，其特征在于：所述预埋钢筋(2)的顶端高于灌浆口(5)。
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