裝配式建筑工程知識分享：鋼管混凝土內(nèi)部澆筑質(zhì)量檢測方法

1 概述

鋼管混凝土具有自重小、承載能力高、制作和施工方便等眾多特點,現(xiàn)廣泛的應(yīng)用于高層(超高層)、橋梁和大跨度空間等建筑物的受力體系中。但在施工過程中[1],由于工序控制得不嚴,難免會出現(xiàn)混凝土與鋼管壁脫空或鋼管內(nèi)的混凝土不密實,出現(xiàn)蜂窩、離析等質(zhì)量問題的風險。因此,對加強鋼管混凝土完整性的檢驗尤為重要。

2 鋼管混凝土缺陷情況

1)局部混凝土密實度差。由于施工時混凝土是在無振搗,無外壓力情況下靠自落填滿鋼管,造成鋼管底端混凝土中粗骨料集中,而鋼管頂端往往砂漿較多,骨料較少,形成鋼管上下兩端的混凝土骨料不均勻,造成局部密度差,抗壓強度低。

2)蜂窩離析。由于施工時混凝土的配比不合適,使水泥漿與粗骨料分離或靠混凝土自重使得填充不夠密實,容易產(chǎn)生蜂窩離析現(xiàn)象。有時鋼管中的空氣不能暢順排出孔外,使得空氣混充于混凝土中則產(chǎn)生很多小的孔洞,小孔洞集中時則易產(chǎn)生蜂窩。

3)孔洞。施工中選料不細致,混凝土中出現(xiàn)大的礫石,在無振搗的情況下,大礫石附近容易出現(xiàn)孔洞;有時鋼管壁內(nèi)有障礙物使得混凝土塌落不暢或受阻則更易出現(xiàn)孔洞現(xiàn)象。

4)鋼管壁與混凝土之間的收縮間隙。此類問題普遍發(fā)生在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中,其嚴重程度取決于施工方法以及混凝土配比。以坍落度大及收縮性大的混凝土尤甚。但即便是和易性再好的混凝土,隨著灌注后時間的推移也會或輕或重地產(chǎn)生此類缺陷,目前,這種鋼管壁與混凝土之間的收縮間隙給予鋼管混凝土結(jié)構(gòu)本身的影響程度仍在深入的研究中。

3 現(xiàn)有檢測方法

目前我國《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》和《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》及《超聲波檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》等現(xiàn)行的標準已經(jīng)對鋼管混凝土的內(nèi)部質(zhì)量如何進行檢測給出了一些具體的做法。目前國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的檢測鋼管混凝土內(nèi)部質(zhì)量方法主要有敲擊法,超聲波檢測法,射線檢測法等。

3.1 敲擊法

工地上最常用的混凝土質(zhì)量檢驗方法就是敲擊法,通過聲音來分辨管內(nèi)混凝土是否密實。有時會聽到鋼管柱與混凝土之間有空隙的聲音,說明二者之間有空隙。此法確實基于經(jīng)驗來進行判斷,且不能夠真正的得出混凝土與鋼管之間的空隙大小和分布范圍,隨機性較強,因此建議作為輔助性檢測手段。

3.2 超聲波檢測法

超聲波檢測法[2-5]:超聲波的測試頻率一般是在40Hz~100Hz之間,當其通過鋼管混凝土時,鋼管與混凝土和空隙對其速度、振幅、波形等會產(chǎn)生不同的影響,這就會在顯示儀器上表現(xiàn)出來,對比無缺陷的鋼管混凝土各種標定,從而確定管內(nèi)混凝土的狀況和質(zhì)量。

超聲波檢測鋼管混凝土質(zhì)量主要有以下三種方式:首波聲時法、波形識別法和首波頻率法。超聲波檢測法在實際工程中已經(jīng)推廣,也得到了比較成熟的理論與經(jīng)驗,但是也有一些問題尚未解決,如不能確定缺陷的性質(zhì)、易受人工操作的影響。而且對于鋼管混凝土內(nèi)鋼隔板與混凝土之間的質(zhì)量檢測問題,尚未有很好的解決辦法。

3.3 射線檢測法

射線檢測是基于被檢測件對透入射線的不同吸收來檢測零件內(nèi)部缺陷的檢測方法。目前主要是X射線照相檢測技術(shù)等。X射線照相檢測根據(jù)射線穿過不同材料時衰減量不同引起透射射線強度的變化,而呈現(xiàn)不同的影像,從而檢測出被測物體中存在的缺陷。其特點在于檢測效率高,可實現(xiàn)缺陷的在線檢測,且圖像處理以后可進行缺陷的自動評定。該方法缺點在于發(fā)現(xiàn)垂直射線方向的薄層缺陷,檢測費用較高,同時射線對人體模型有害,需作特殊防護。

4 鋼管混凝土缺陷音頻法對比研究

4.1 音頻檢測法定義與原理[7]

對比以上較為成熟的檢測方法,可以發(fā)現(xiàn),這些方法雖然都有自己的適用范圍,但是其缺點也較為明顯,為此特別需要對現(xiàn)有的檢測方法進行改進或者提出新的方法。目前有另外一類的鋼管混凝土無損檢測方法:音頻檢測法。

由于每種工件都有其固定的彈性模量與共振頻率特征,當工件受到激勵產(chǎn)生自由振動時就會發(fā)出與固有頻率相同的聲音,而工件的彈性模量、共振頻率等特征與其內(nèi)部質(zhì)量有關(guān),當構(gòu)件有缺陷時,其固有特性就會發(fā)生變化。由此可以通過測定工件在外界激勵下振動的音頻參數(shù)(固有頻率與內(nèi)耗)來檢測和評價工件的內(nèi)部質(zhì)量,這就是音頻檢測。

機械振動會引起聲輻射,在物體振動時,引起周圍空氣質(zhì)點振動,由于空氣具有可壓縮性,在質(zhì)點相互作用下,振動物體周圍的空氣就交替產(chǎn)生壓縮與膨脹,并逐漸向外傳播產(chǎn)生聲波,聲波由換能器轉(zhuǎn)換為電信號,即可對該電信號進行測量和分析。

4.2 音頻檢測的工作對象與目的

音頻檢測的對象為鋼管混凝土柱、梁、節(jié)點等部件。主要目的是檢測出存在于鋼管混凝土構(gòu)件中出現(xiàn)的局部混凝土密實度差、孔洞、鋼管壁與混凝土之間的收縮間隙等問題,并確定其分布情況與大小。

4.3 音頻檢測設(shè)備概念設(shè)計

音頻檢測法中最重要的就是有一套可靠、合理、方便的音頻檢測系統(tǒng)。參考國內(nèi)外相關(guān)文獻,其大致主要分成激勵源、構(gòu)件、音頻傳感器、信號調(diào)理線路、聲卡、計算機采集處理、結(jié)果顯示幾個構(gòu)成部分。

4.4 音頻檢測法主要步驟

從實際操作角度,音頻檢測法主要由以下步驟組成:1)初步判定可能存在有缺陷的鋼管混凝土構(gòu)件(利用錘擊法等經(jīng)驗方法)。2)對初判的構(gòu)件借助音頻檢測系統(tǒng)對構(gòu)件進行激勵,數(shù)據(jù)采集與處理,顯示與打印等工作。3)利用傳統(tǒng)的檢測方法,對個別較為重要或存在爭議構(gòu)件進行復(fù)查,結(jié)果相互對比,以進一步確認。4)利用檢測數(shù)據(jù),確定缺陷的位置、大小、性質(zhì)等情況。通過以上步驟,可以看出音頻無損檢測實現(xiàn)了自動化的信息收集,轉(zhuǎn)化,處理與顯示的整套過程,明顯提高了工作效率,而且受人工影響因素很小。依據(jù)國內(nèi)外應(yīng)用音頻檢測技術(shù)對金屬的無損檢測,其精度誤差在5%以內(nèi)。音頻檢測應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展較為緩慢,同濟大學通過采集可聽見的音頻信號,來反演混凝土強度缺陷等方面研究。通過實際工程檢驗,精度良好。音頻無損檢測法不僅具有操作方便,使用簡單的特點,而且采用專門程序?qū)Y(jié)果進行判定,精度較高。因此,其可以作為土木工程無損檢測的一種新型檢測方法來推廣使用。

裝配式建筑作為一種新興的建筑施工方法，其很多優(yōu)點都是傳統(tǒng)建筑無法比擬的。因此，在現(xiàn)代建筑業(yè)快速發(fā)展的時代，我們應(yīng)該轉(zhuǎn)變觀念和思路，投入更多的人力、物力來研究和發(fā)展裝配式建筑，使其成為現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展的主流方向，為現(xiàn)代人們提供更多更好的舒適安全、綠色環(huán)保的居住空間，促進現(xiàn)代建筑業(yè)的發(fā)展。以上內(nèi)容就是“裝配式建筑工程知識分享：鋼管混凝土內(nèi)部澆筑質(zhì)量檢測方法”，更多精彩內(nèi)容可繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校!點擊下方免費下載，可領(lǐng)取裝配式精華考點/課程講義。