中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
在我國公路建設(shè)過程中，后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁已得到廣泛使用。采用后張法預(yù)制混凝土梁時，為保證梁體的預(yù)應(yīng)力效果及結(jié)構(gòu)的耐久性，需向含有預(yù)應(yīng)力筋 的孔道壓力注漿。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿不飽滿引起的預(yù)應(yīng)力筋的銹蝕、有效預(yù)應(yīng)力的損失，是對橋梁使用壽命的最大威脅，將直接影響預(yù)應(yīng)力橋梁的整體強度和耐久性。 國內(nèi)外對此相繼開展了一些研究，多數(shù)采用無損檢測技術(shù)，主要包括沖擊回波法（I E）、表面波頻譜成像法（SASW）、超聲波成像法（UT）、探地雷達法（GPR）、超聲相陣法等。但是，由于各種檢測方法的原理、范圍、精度等因素有所區(qū)別，工程界一直期待一種穩(wěn)定高效的檢測方法，使無損檢測技術(shù)能夠在橋梁檢測上發(fā)揮更大的作用。
針對這種情況，筆者首先分析了波紋管壓漿存在的問題以及引起問題的原因，提出了減少波紋管施工缺陷的方法。
最后，結(jié)合承德某高速工程，利用國內(nèi)外最先進的I E S 檢測技術(shù)，分析該技術(shù)用于預(yù)應(yīng)力波紋管壓漿缺陷檢測的可行性。
存在的缺陷及原因調(diào)查
波紋管壓漿不密實會銹蝕鋼絞線，使預(yù)應(yīng)力提前喪失，造成橋梁壽命縮短。波紋管形成缺陷主要是水泥漿未充滿整個波紋管，導(dǎo)致波紋管頂部有較大的月牙形空 隙，甚至有露筋現(xiàn)象。而另一現(xiàn)象則是壓漿漿體強度不夠，不能使壓漿體、鋼絞線、混凝土梁體形成統(tǒng)一整體。造成該質(zhì)量缺陷的主要原因有:1. 水泥漿與外加劑選用不當(dāng)，致使水灰比偏大。
2. 水泥漿配制時流動性和泌水率不符合要求，使部分波紋管被泌出的水分占據(jù)，水分被吸收或蒸發(fā)后造成空洞。
3. 施工人員壓漿操作不正確，壓漿速度太快或者是壓漿壓力偏低，在壓漿時未等出漿孔冒出濃漿即停止壓漿。
4. 壓漿時，由于壓漿不當(dāng)或機械故障等原因，導(dǎo)致壓漿中止，但對前面壓漿后的波紋管又未及時清洗，致使再次壓漿時，由于堵塞而無法正常進行，形成內(nèi)部空洞。
5. 對需要特殊處理的部位仍按一般操作進行壓漿，導(dǎo)致壓漿不密實。
6. 出漿孔位置不對，未在波紋管的最高點，因而在出漿孔有漿體外溢時，誤以為波紋管內(nèi)漿體己滿；另外，高處殘留空氣無法排出，導(dǎo)致壓漿失效，也會造成波紋管已壓實的假象。
7. 在進行梁體混凝土振搗時，振搗器碰到波紋管，波紋管開裂，使得混凝土漏入，阻斷波紋管，壓漿料不能通過。
預(yù)防處理措施
由于水泥漿灌入波紋管后還沒有切實可行的壓漿質(zhì)量檢測方法，因此施工中采取保證壓漿質(zhì)量的措施就顯得尤為重要。通?？梢詮囊韵聨追矫嫒胧譁p少缺陷。
?。?）改善壓漿漿體的收縮性漿體灌注以后，由于水分蒸發(fā)、水泥水化等因素的影響，漿體體積會產(chǎn)生一定的收縮，使已經(jīng)密實的波紋管產(chǎn)生空洞。
為了保證波紋管內(nèi)水漿密實，可以在水泥漿中加入少量的鋁粉，或者摻入7% 以內(nèi)的膨脹劑，使壓漿漿體在硬化過程中膨脹，但膨脹率不應(yīng)大于5%。
?。?）改善壓漿漿體的流動性波紋管壓漿采用純水泥漿，水灰比在0.40 ～ 0.45 之間，但是漿體易泌水收縮產(chǎn)生孔隙。為了提高波紋管壓漿的飽滿度和密實性，減少泌水和體積收縮，就需要改善漿體的組分，配制高性能壓漿材料。為了提高水泥漿的流動性，可在水泥漿中摻入適量的外加劑，根據(jù)相關(guān)研究，可以加入占水泥重0.7% 的FDN-2 高效減水劑，該減水劑的摻入解決了降低水灰比、用水量與提高漿體流動度之間的矛盾。這時水灰比可減至0.36 ～ 0.38，流動度控制在20s 以內(nèi)，水泥漿的泌水率最大不超過3%，拌和后3h 泌水率宜控制在2%。（3）壓漿用氣孔的正確設(shè)置按照相關(guān)要求，為了確保順利壓漿，需要在構(gòu)件兩端及波紋管相應(yīng)位置設(shè)置壓漿孔和排氣孔，孔距不宜大于12m，孔徑不宜小于16m m。排水孔一定要設(shè)在每跨曲線波紋管的最低點，開口向下，主要用于排除壓漿前波紋管內(nèi)沖洗用水或養(yǎng)護時進入波紋管的水分。泌水口設(shè)在每跨曲線波紋管的最高點處，開口向上，露出梁面的高度一般不小于3O c m，泌水管用于排除波紋管壓漿后水泥漿的泌水。壓漿前一定要對上述設(shè)置口進行嚴密檢查，所有設(shè)置均符合要求后再進行壓漿工序。
?。?）加強施工質(zhì)量管理若施工人員責(zé)任心不強，不重視該項工作，就可能發(fā)生波紋管注漿缺陷的問題。因此，要建立專門的壓漿施工隊伍或?qū)κ┕と藛T進行專業(yè)培訓(xùn)，使他們能夠嚴格執(zhí)行壓漿的各個步驟，并在施工現(xiàn)場建立工序負責(zé)制度，使各個環(huán)節(jié)都有專人負責(zé)，責(zé)任到人。
?。?）控制波紋管質(zhì)量波紋管剛度、強度、密封性、接縫咬合牢固等實驗指標(biāo)必須達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。不能出現(xiàn)漏漿、接頭滲漏及變形、銹蝕現(xiàn)象。安裝時，波紋管的連接采用大一號同型波紋管，接頭長度處于200mm ～300mm 之間，接頭兩端用密封膠帶或塑料熱縮管封裹。如今國內(nèi)外開始使用的塑料波紋管具有強度高、剛度大、密封性好、施工性好、耐腐蝕性強、波紋管摩阻力系數(shù)小的優(yōu)點，克服了金屬波紋管的缺點，是解決上述問題的理想途徑。
掃描式?jīng)_擊回波法（IES）檢測技術(shù)
?。?）檢測基本原理I E 方法一直被認為是一種對混凝土構(gòu)件進行無損檢測的強有力工具。該測試方法不僅符合美國A S T M St a n d a r dC1883-98 厚度確定標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求，也符合美國A S T M ACI228. 2R-98 確定空洞、蜂窩、裂縫、分層等缺陷標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求。
掃描式?jīng)_擊回波方法（I E S 法）是在I E 方法的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)的利用不同直徑的鋼球作為激發(fā)源發(fā)展為采用機械控制的激發(fā)源，同時將固定的單個傳感器變換為滾動式傳感器，將信號發(fā)射與接收同步進行，與此同時測試結(jié)果適時保存于主機處理器中，從而提高測試速度。
?。?）檢測缺陷判別標(biāo)準(zhǔn)用小錘或者沖擊器作為激振源在混凝土表面沖擊來產(chǎn)生應(yīng)力波，然后由放置在沖擊器附近的接收傳感器接收反射回來的壓縮波，經(jīng)過主 機分析用于計算混凝土的厚度、探測內(nèi)部的孔洞、裂縫、剝離等缺陷。對于無缺陷的平板、路面，沖擊回波試驗中就會得到一個板底面的發(fā)射波，這樣在已知壓縮波 的波速時，就可以計算板的厚度，從而推斷缺陷。
接收器接收到反射波后，通過快速傅立葉轉(zhuǎn)換時間域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)，然后確定回波的頻率峰值f，計算結(jié)構(gòu)的厚度和缺陷D=（b×VP）/2f（其中b 是形狀系數(shù)，對板/ 墻來說是0.96，對于梁和柱該值更小，根據(jù)厚度和寬度的比值確定，V P 是壓縮波波速）。測試結(jié)束后，經(jīng)過計算，生成三維圖形，對應(yīng)所測區(qū)域的厚度值，厚度從薄到厚依次對應(yīng)的顏色為黑色、紫色、藍色、綠色、黃色、橙色、紅色、白色，并且波紋管位置顏色與周圍顏色按上述順序相差一個間隔或多個間隔時，即可判定為波紋管內(nèi)部存在壓漿缺陷。
?。?）工程案例利用I E S 定位技術(shù)對承德某高速箱梁進行檢測，發(fā)現(xiàn)最上端注漿孔可能存在缺陷，在波紋管兩側(cè)端頭與彎角比較大的容易出現(xiàn)缺陷的地方設(shè)置測區(qū)，波紋管兩端測區(qū)長為1.5m，測線間距10cm ；拐彎區(qū)域測區(qū)長為1m，測線間距5cm，按照預(yù)先方案，測線從左向右，從下向上進行檢測。
檢測發(fā)現(xiàn)波紋管轉(zhuǎn)彎處以及波紋管右端壓漿情況良好，而波紋管左端測區(qū)內(nèi)存在問題，從波紋管左端測區(qū)右側(cè)開始，繼續(xù)布置I E S 測區(qū)檢測，直到檢測結(jié)果顯示存在壓漿密實部分，左端第二個測區(qū)檢測結(jié)果見圖2。在圖中，紅色彎曲部分即為波紋管走向，而波紋管位置白色部分因為與周圍顏色相差一個間隔，可以判定為該處為缺陷部分，處于測線10 ～50 之間。經(jīng)過測試計算，得到缺陷長度大約為190c m 左右。
初步分析為壓漿時波紋管內(nèi)部堵塞，造成通漿不暢，形成空洞部分。
