CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面缺陷快速无损评价方法技术

本发明专利技术公开了一种CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面缺陷快速无损评价方法，在CRTSⅢ型板的轨道板表面，采用冲击回波法沿横向和/或纵向对轨道板进行连续测量得到每一个测量点对应的频域曲线，根据缺陷识别函数以及频域曲线中波形最大振幅主峰及第2大振幅主峰对应的频率值以及振幅值，评判界面缺陷类型和数量。本发明专利技术提供的测试方法具有快速、简单及结果可靠等特点，可为板式无砟轨道自密实混凝土充填层的施工质量控制及其运营过程中的状态评估提供一种高效、科学的手段。

Rapid Nondestructive Evaluation Method for Interface Defects between CRTS III Plate Filling Layer and Track Plate

The invention discloses a fast non-destructive evaluation method for the interface defect between filling layer and track plate of CRTS III plate. On the surface of track plate of CRTS III plate, the frequency domain curve corresponding to each measuring point is obtained by continuous measurement of track plate along transverse and/or longitudinal direction by shock-echo method, and the maximum amplitude main peak and the second largest amplitude main peak pair of waveform in the defect identification function and frequency domain curve are used. The corresponding frequency and amplitude are used to judge the type and number of interface defects. The test method provided by the invention has the characteristics of fast, simple and reliable results, and can provide an efficient and scientific means for the construction quality control of the self-compacting concrete filling layer of slab ballastless track and the state evaluation in the operation process.

【技术实现步骤摘要】
CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面缺陷快速无损评价方法
本专利技术属于CRTSⅢ型板检测评价
，具体涉及一种CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面缺陷快速无损评价方法。
技术介绍
作为我国具有完全自主知识产权的轨道结构型式，CRTSⅢ型板式无砟轨道结构采用自密实混凝土(SCC)充填层技术。SCC充填层位于底座板和蒸养混凝土轨道板之间，起支撑、调整及粘结等作用，并要求与轨道板形成复合板结构。显然，SCC充填层与轨道板间的界面粘结质量是整个无砟轨道结构耐久性及其服役品质关键控制因素之一。SCC充填层具有面积大(5600mm×2500mm)、厚度小(90mm)的特点。充填层新拌混凝土是由密度不同的固、液、气多相组成的混合体系，浇筑后的混凝土拌合物存在离析的趋势，若浆体、水或气泡上浮将累积在轨道板底部，从而容易导致充填层与轨道板之间的粘结质量不良，特别是当新拌自密实混凝土工作性不良时，更易出现这类情况。在CRTSⅢ型板式无砟轨道结构充填层实际施工实践中发现，浇筑施工后的自密实混凝土充填层容易出现质量缺陷，如充填层自密实混凝土与轨道板之间的粘结界面容易累积气泡、表面产生酥软的浮浆层等。这些质量缺陷将严重影响粘结界面的质量，从而影响整个轨道结构的服役性能。正是由于充填层施工工艺的特殊性及影响因素的复杂性、多样性，SCC充填层与轨道板之间界面处仍不时存在缺陷。因此，SCC充填层施工后的质量检验显得尤为重要。SCC充填层具有隐蔽性，难以在施工过程中或施工后对其质量进行监测和检验；同时，SCC充填层不仅被密集配筋的蒸养混凝土轨道板覆盖，而且只一个检测操作面，难以采用地质雷达、超声波等常用无损检测方法进行准确检验。目前仅靠现场揭板检查等破损方法来检验SCC充填层的施工质量，这种检测方法不仅费时、费力、费钱，而且由于检测数量偏低，易出现漏判。参考文献：[1]龙广成.自密实混凝土.中国铁道科学出版社，2013.7。[2]《高速铁路CRTSIII型板式无砟轨道自密实混凝土》(Q/CR596-2017)，中国铁道出版社，2017。[3]ASTMC1383-15StandardTestMethodforMeasuringtheP-WaveSpeedandtheThinknessofConcretePlatesUsingtheImpact-EchoMethod.[4]ChengC,SansaloneM.Determiningtheminimumcrackwidththatcanbedetectedusingtheimpact-echomethodPart1:Experimentalstudy[J].MaterialsandStructures,1995,28(2):74-82.
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面缺陷快速无损评价方法，以解决现有有损检测评价方法效率低、检测数量有限、费用大等问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面缺陷快速无损评价方法，包括如下步骤：S1：在CRTSⅢ型板的轨道板表面，采用冲击回波法沿横向和/或纵向对轨道板进行连续测量得到每一个测量点对应的频域曲线；S2：界面缺陷评估S21：对频域曲线中波形最大振幅主峰及第2大振幅主峰对应的频率值x1、x2的比值取自然对数，判断界面是否存在缺陷，其中：当自然对数值为正数时，该测量点对应的粘结界面粘结良好；当自然对数值为负数时，该测量点对应的粘结界面为缺陷界面，定义该位置为缺陷位置；S22：界面缺陷类型评判对频域曲线中波形最大振幅主峰及第2大振幅主峰对应的振幅值y1、y2的比值取自然指数，判断界面缺陷类型：当自然对数值与自然指数值的乘积处在(-2.5，0)时，粘结界面缺陷为局部小气泡群；当自然对数值与自然指数值的乘积处在(-8，-2.5)时，粘结界面缺陷为局部气泡疏松薄层或水纹；当自然对数值与自然指数值的乘积处在(-15，-8)时，粘结界面缺陷为离缝；当自然对数值与自然指数值的乘积小于等于-15时，粘结界面缺陷为连续蜂窝状泡孔群。进一步的，界面缺陷大小评价按以下步骤进行：第一步：在步骤S1中采用冲击回波法同时得到横向和/或纵向测量位置处的厚度值曲线，所述厚度值曲线由各测量点轨道板厚度值和/或轨道板与自密实混凝土充填层总厚度值构成；第二步：根据S22步骤中缺陷界面对应的测量点构成的厚度值曲线，在轨道板表面找到对应的位置，以该位置为中心，在其两侧按间距d进行n次冲击回波测量，直至测量得到的边侧厚度值曲线上的点全部为无缺陷位置的点，根据该缺陷位置对应的厚度值曲线长度L1、冲击回波测量次数n以及间距d，得到该缺陷位置对应的缺陷面积S1，第三步：重复第一步，得到每一个缺陷位置的缺陷面积Si，其中i＝1,2….m；第四步：界面缺陷评价当第三步得到的单一缺陷位置面积Si≥50cm2时，评估该CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面不合格；当第三步得到的单一缺陷位置面积Si≤50cm2，但缺陷面积之和时，评估该CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面不合格。进一步的，间距d为1.5-2.5cm。进一步的，冲击回波法按以下步骤将进行：沿蒸养轨道板表面布置8个横向测试区域和4个纵向测试区域，驱动测量小车沿每一个测试区的轴线进行测量；测量小车行进速度为10cm/s-15cm/s，冲击波频率为5000-15000Hz。进一步的，测量小车底部的电磁振荡器冲击持续时间tc<0.75tr；其中，tr为应力波从发射经缺陷反射传回到测试面的总时间。进一步的，横向测试区域的长度为2500mm；纵向测试区域的长度为5600mm。进一步的，应力波在轨道板中的传播速度为4600-5000m/s。进一步的，轨道板表面保持干燥无积水。进一步的，轨道板采用蒸养轨道板。本专利技术以我国大规模高速铁路建设为背景，提出了CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面缺陷快速无损评价方法，对CRTSⅢ型板式无砟轨道结构施工质量控制提供很好的技术支撑。本检测方法的科学性、有效性及其与现有检测方法的比较：本检测方法是基于高速铁路无砟轨道结构充填层的水平板式结构的实际特点，并结合实际现场灌注自密实混凝土的施工工艺，通过大量工程现场试验，合理评估CRTSⅢ板式无砟轨道充填层的自密实混凝土和蒸养轨道板粘结性能，因而本评价方法具有显著的合理性和科学性。同时，原有的现场揭板破损试验，虽然可以实际观察充填层与轨道板之间粘结界面的质量状态，但揭板试验必须破坏现有的轨道结构，而且费时费力，工作量巨大。由于揭板数量有限，未进行揭板的充填层与轨道板粘结界面的质量无法确认，容易产生漏判。传统的超声、地质雷达等方法因轨道结构的特殊性、复杂性无法适用。本检测方法是一种无损检测方法，更有针对性地反映CRTSⅢ板式无砟轨道充填层的自密实混凝土和蒸养轨道板粘结性能。因而，本检测方法具有更强的针对性，弥补了原有方法中的不足，能够快速的检测出CRTSⅢ板式无砟轨道充填层的自密实混凝土和蒸养轨道板粘结性能，为CRTSⅢ板式无砟轨道自密实混凝土充填层的施工质量控制提供了有力支撑。检测方法的敏感性：实践表明，本检测方法对CRTSⅢ板式无砟轨道充填层的自密实混凝土和蒸养轨道板粘结性能检测敏感性高。本检测方法通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面缺陷快速无损评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在CRTSⅢ型板的轨道板表面，采用冲击回波法沿横向和/或纵向对轨道板进行连续测量得到每一个测量点对应的频域曲线；S2：界面缺陷评估S21：对频域曲线中波形最大振幅主峰及第2大振幅主峰对应的频率值x1、x2的比值取自然对数，判断界面是否存在缺陷，其中：当自然对数值为正数时，该测量点对应的粘结界面粘结良好；当自然对数值为负数时，该测量点对应的粘结界面为缺陷界面，定义该位置为缺陷位置；S22：界面缺陷类型评判对频域曲线中波形最大振幅主峰及第2大振幅主峰对应的振幅值y1、y2的比值取自然指数，判断界面缺陷类型，当自然对数值与自然指数值的乘积处在(‑2.5，0)之间时，粘结界面缺陷为局部小气泡群；当自然对数值与自然指数值的乘积处在(‑8，‑2.5)之间时，粘结界面缺陷为局部气泡疏松薄层或水纹；当自然对数值与自然指数值的乘积处在(‑15，‑8)之间时，粘结界面缺陷为离缝；当自然对数值与自然指数值的乘积小于等于‑15时，粘结界面缺陷为连续蜂窝状泡孔群。

【技术特征摘要】
1.CRTSⅢ型板充填层与轨道板界面缺陷快速无损评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在CRTSⅢ型板的轨道板表面，采用冲击回波法沿横向和/或纵向对轨道板进行连续测量得到每一个测量点对应的频域曲线；S2：界面缺陷评估S21：对频域曲线中波形最大振幅主峰及第2大振幅主峰对应的频率值x1、x2的比值取自然对数，判断界面是否存在缺陷，其中：当自然对数值为正数时，该测量点对应的粘结界面粘结良好；当自然对数值为负数时，该测量点对应的粘结界面为缺陷界面，定义该位置为缺陷位置；S22：界面缺陷类型评判对频域曲线中波形最大振幅主峰及第2大振幅主峰对应的振幅值y1、y2的比值取自然指数，判断界面缺陷类型，当自然对数值与自然指数值的乘积处在(-2.5，0)之间时，粘结界面缺陷为局部小气泡群；当自然对数值与自然指数值的乘积处在(-8，-2.5)之间时，粘结界面缺陷为局部气泡疏松薄层或水纹；当自然对数值与自然指数值的乘积处在(-15，-8)之间时，粘结界面缺陷为离缝；当自然对数值与自然指数值的乘积小于等于-15时，粘结界面缺陷为连续蜂窝状泡孔群。2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，界面缺陷大小评价按以下步骤进行：第一步：在步骤S1中采用冲击回波法同时得到横向和/或纵向测量位置处的厚度值曲线，所述厚度值曲线由各测量点轨道板厚度值和/或轨道板与自密实混凝土充填层总厚度值构成；第二步：根据S22步骤中缺陷界面对应的测量点构成的厚度值曲线，在轨道板表面找到对应的位置，以该位置为中心，在其两侧按间距d进行n次冲击回波...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙广成，姜伟，谢友均，吴建贤，郭建光，李文旭，徐利锋，闫铣钢，
申请(专利权)人：中国铁路总公司，昌九城际铁路股份有限公司，中南大学，
类型：发明
国别省市：北京,11