基于压电材料的钢管混凝土构件质量波动法监测施工工法

摘要

本发明公开了一种基于压电材料的钢管混凝土构件质量波动法监测施工工法，依据PZT基片工作原理，对智能骨料和PZT反应器进行多截面、多层次布置。本发明施工工法解决了目前钢管混凝土构件质量检测方法停留于试验阶段，实用性差的问题，有利于数据的采集及对比分析；实现一次施工同时检测多种混凝土构件质量指标，如混凝土填充密实度和管壁混凝土界面粘结质量；且利用阻抗法对结果进行验证，操作简单且检测准确度高；物料可再次回收，利用率高；检测可与工程同步进行，不会影响上部主体结构的施工，减少工期成本的投入，可实时进行在线监测；特别适用于评定钢管混凝土构件的混凝土浇筑质量和界面粘结质量。

主权项

一种基于压电材料的钢管混凝土构件质量波动法监测施工工法，包括如下步骤：步骤一、制定检测方案，确定需要检测的质量指标和相应的检测方法；步骤二、选择检测截面（14）：确定要检测的钢管混凝土构件及部位，沿钢管的长向方向，间隔相同距离选取原有隔板（2）处或结构变换处的横截面作为检测截面（14）；步骤三、钢管（1）预处理：预先在距所检测截面（14）1m处的管壁上预留30mm的排气孔，在钢管（1）的内壁焊接用于固定智能骨料（5）的焊接钢板（3），使原有隔板（2）和焊接钢板（3）在钢管截面上平行排列且均匀环绕检测截面（14）一周，且以检测截面（14）的中心点形成一一对应；将检测截面（14）处钢管外壁的油漆打磨掉，用磨砂纸磨平；步骤四、选择PZT基片：依据待测量钢管（1）的规格、原有隔板（2）和焊接钢板（3）的排布密度大小选择PZT基片面积；步骤五、制作PZT反应器（4）：用无水酒精擦干PZT基片，待干燥后，在PZT基片表面涂硅胶防水层做防水处理，将PZT基片一端与屏蔽导线焊接连接，屏蔽导线的另一端连接BNC接头，即为PZT反应器；步骤六、制作智能骨料（5）：用混凝土制作包埋体，所述包埋体为圆柱形或方形水泥块，将步骤五制作的PZT反应器（4）的基体部分封存于包埋体中，屏蔽导线及BNC接头露在包埋体外面，即做成智能骨料；步骤七、布置PZT反应器（4）和智能骨料（5）：在步骤二选好的检测截面（14）上，用AB胶将智能骨料（5）固定于原有隔板（2）和焊接的焊接钢板（3）上并绑扎牢固，在钢管外侧一一对应布置PZT反应器（4），钢管内的屏蔽导线从钢管壁上预留的排气孔导出，并贴紧内壁固定，钢管外的屏蔽导线按各检测截面（14）分别归类绑扎并牢固固定于钢管外壁上，最后将所有智能骨料（5）、PZT反应器（4）以及屏蔽导线进行编号；步骤八、连接外部检测设备：依据检测指标的不同对安装布置完成的PZT反应器（4）和智能骨料（5）进行分类，分类方式如下：1）波动法检测钢管混凝土构件内的混凝土填充密实度时，选择钢管内间隔的智能骨料（5）作为激发器（6）连接任意函数发生器（8），与之在截面内中心对称的其他智能骨料（5）作为传感器（7）连接高频信号采集系统（9），采集数据；2）波动法检测钢管混凝土构件混凝土钢管内界面的粘结质量时，将内部全部智能骨料（5）作为激发器（6）连接任意函数发生器（8），对应钢管外壁的PZT反应器（4）作为传感器（7）连接高频信号采集系统（9），采集数据；将作为激发器（6）的智能骨料（5）的BNC接头与任意函数发生器（8）连接，作为传感器（7）的PZT反应器（4）或智能骨料（5）的BNC接头与高频信号采集系统（9）相连接，高频信号采集系统（9）经过高压放大器（10）后与电脑分析终端（11）相连接；步骤九、混凝土灌注施工：向钢管（1）内灌注混凝土；步骤十、数据采集：启动任意函数发生器（8）、高频信号采集系统（9）、高压放大器（10）和电脑分析终端（11），进行常规预热、系统自检并进行参数设置后，选择发生器信号函数类型，通过任意函数发生器（8）对激发器（6）进行信号刺激，通过高频信号采集系统（9）收集数据，并在不同采集日期进行多次数据采集；步骤十一、数据分析：对所得数据进行小波包分解重构后得其能量值，计算此截面的损伤指标值，分析不同日期内损伤指标值的变化情况；依据不同日期内损伤指标值变化情况，评定混凝土填充质量和钢管界面粘结质量；步骤十二、利用阻抗法对结果进行验证：将检测系统中的任意函数发生器（8）改为阻抗分析仪，采集阻抗数据并分析结果，与之前波动法结果进行比较，对原结果进行验证；所述步骤三中的钢管（1）为圆柱形或方形，所述圆柱形钢管在每个检测截面（14）上的原有隔板（2）和焊接钢板（3）共6个，所述方形钢管每个检测截面（14）上的原有隔板（2）和焊接钢板（3）每条边上2个，共8个；所述步骤七中在布置PZT反应器（4）时，所述钢管混凝土构件是外包钢筋混凝土结构（13），除钢管壁上的PZT反应器（4）和钢管内部的智能骨料（5）外，在每个检测截面（14）的最外表面上的对应位置也安装PZT反应器（4），用于检测钢管外壁的界面粘结质量，外表面的PZT反应器（4）、钢管壁上的PZT反应器（4）和钢管内部对应的智能骨料（5）三者连成一条通过该横截面中心的直线。