一种大体积混凝土施工质量检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大体积混凝土施工质量检测方法及系统，通过在有脱空缺陷的钢管混凝土构件模型上根据其内侧灌浆质量的不同布置不同的测点，对钢管混凝土构件模型进行声学仿真模拟，分析所得到的时域信息、频域信息，从时域信号中提取出了能量特征参数E

【技术实现步骤摘要】
一种大体积混凝土施工质量检测方法及系统


[0001]本专利技术属于混凝土质量检测领域，具体涉及一种大体积混凝土施工质量检测方法及系统。

技术介绍

[0002]大体积混凝土构件体量较大，常常需要浇筑数千甚至上万立方米混凝土，浇筑完成后，粉煤灰、水泥等胶凝材料逐渐水化而产生大量的热量，同时混凝土的导热系数小，散热能力差，内部聚集大量热量导致混凝土温度急剧升高。而预制混凝土结构可划分为预制木结构、预制钢结构和预制混凝土结构，预制混凝土结构是指将传统建造方式下需要现场浇筑的墙、柱、粱等构建在工厂内进行预制，再通过满足力学性能要求的连接形式进行现场组装连接，结合少量的现场浇筑而形成的混凝土结构。
[0003]目前，由于注浆口或出浆口封堵不严密导致水泥浆流出，从而形成套筒横向脱空缺陷，套筒中部脱空，由于套筒注浆过程中套筒内存在残留空气未排出或者注浆料内存在残留空气未排出，导致灌浆结束后套筒内依然存在气泡，进而在套筒内形成中部脱空。然而，套筒内钢筋偏心缺陷，钢筋与套筒对接时没有对齐，钢筋弯曲或者倾斜堵住了出浆口或者注浆口，导致灌浆不充分造成内部脱空缺陷，形成套筒内的钢筋偏心缺陷，基于上述原因，亟待提出一种灌浆构件的灌浆质量检测方法，以保证大体积混凝土如建筑与桥梁的安全性能。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种大体积混凝土施工质量检测方法及系统，根据声波在待测构建内传播时会经过不同声阻材料分界面，声波的声速、频率等声学参数会产生变化，接收端接收到的声学信号也会激发段信号不同，通过分析接收信号中的首波声时值、波速等时域信号特征来判断声波在混凝土内的传播状态，从而分析混凝土内部不可见部分的质量问题，具体采用以下技术方案来实现。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种大体积混凝土施工质量检测方法，包括以下步骤：
[0006]获取大体积混凝土施工中的钢管混凝土构件的尺寸信息，建立钢管混凝土构件的有限元模型；
[0007]对钢管混凝土构件的有限元模型进行加载计算确定钢管混凝土构件模型的检测点；
[0008]根据检测点以钢管混凝土构件脱空中央处及其对侧位置激发声波制作应力传播云图，以检测声波传播路径；
[0009]根据声波传播路径确定钢管混凝土有限元模型存在脱空缺陷的位置与不存在脱空缺陷的云图，并确定钢管混凝土构件的灌浆缺陷，以得到钢管混凝土施工的脱空缺陷和灌浆缺陷的质量检测结果，其中，云图包括声波时域图和频域图。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，根据声波传播路径确定钢管混凝土有限元模型
存在脱空缺陷的位置与不存在脱空缺陷的云图，包括：
[0011]通过分析有、无脱空缺陷位置的钢管混凝土试件模型的声波传播，一部分应力波经过钢管壁提前到达对侧钢管处，另一部分经过空洞、混凝土与钢管壁的交界处进入混凝土内，之后到达对侧钢管处；
[0012]未脱空的位置激发的应力波一部分经过钢管壁提前到达对侧钢管处，另一部分经过钢管壁直接直接进入混凝土内，再从对侧空洞、混凝土、钢管壁交界处进入钢管壁到达测点对侧钢管壁，之后这些声波会继续在钢管混凝土构件模型内经过复杂的传播过程直至衰减结束。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，确定钢管混凝土构件的灌浆缺陷，以得到钢管混凝土施工的脱空缺陷和灌浆缺陷的质量检测结果，包括：
[0014]建立灌浆模型的有限元模型，获取钢管混凝土构件蜂窝模型尺寸参数和材料参数；
[0015]对钢管混凝土构件蜂窝模型的网格划分，采用半正弦函数作为激发函数，使用100kHz的激发频率激励声波信号，提取声波接收点的竖向加速度作为声波测试的时域信号；
[0016]将时域信号图进行快速傅里叶变换得到蜂窝缺陷下的钢管混凝土构件有限元仿真模型回波信号的频域图，根据时域图和频域图确定声波的衰减特性判断出钢管混凝土构件内存在蜂窝缺陷。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，根据检测点以钢管混凝土构件脱空中央处及其对侧完好位置激发声波制作应力传播云图，包括：
[0018]对钢管混凝土构件模型中的八个不同检测点位置激发应力波进行有限元计算，采用100kHz的激发频率激发应力波，提取接收点的竖向加速度作为声波测试的时域信号；
[0019]选取钢管混凝土构件模型中的首波声时值，先将其以最大值绝对值为标准做归一化，再将原始波形预设时间的数据进行绝对值积分得到各检测点对应的能量特征参数；
[0020]根据有脱空位置的检测点测得的能量特征参数大于无脱空处检测点测得的能量特征参数大，确定钢管混凝土构件内是否存在灌浆缺陷。
[0021]作为上述技术方案的进一步改进，将其以最大值绝对值为标准做归一化，再将原始波形预设时间的数据进行绝对值积分得到各检测点对应的能量特征参数，包括：
[0022]将积分设定为能量特征参数E
U
，E
U
为一个无量纲的量用于反映一段时间内声波的能量累计情况，能量特征参数E
U
的计算式为A
U
(t)为原始信号归一化所得中间函数，t
U
为累计计算时间，A
U
(t)的计算式为式中A(t)为原始信号幅度函数，|A|
max
为原始信号中最大幅值绝对值的数值。
[0023]作为上述技术方案的进一步改进，对钢管混凝土构件的有限元模型进行加载计算确定钢管混凝土构件模型的检测点，包括：
[0024]运用固体模块分析钢管混凝土构件声波传播特性，对模型进行加载，使用预设位移来模拟应力波，使用脉冲波函数进行加载，脉冲波函数的表达式为
[0025]模型使用瞬态求解器进行求解，信号的激发点与接收点相距3cm，激发方向接收方向均指向圆心，激发频率f设置为100KHz，经过计算得到最大时间步长，调整时间步长并设置激发点和接收点位置，提取接收点的竖向加速度作为声波测试的时域信号。
[0026]作为上述技术方案的进一步改进，建立钢管混凝土构件的有限元模型，包括：
[0027]根据固体力学模块设置仿真模拟的基本参数，并设置相应的模型尺寸参数并使用布尔运算建立好有脱空缺陷的钢管混凝土构件模型；
[0028]设置模型对应材料的参数，使用符合要求的网格尺寸对完成尺寸参数与材料参数设置的模型进行网格划分并对有限元模型进行材料属性赋值，以得到钢管混凝土构件的有限元模型。
[0029]作为上述技术方案的进一步改进，获取大体积混凝土施工中的钢管混凝土构件的尺寸信息，包括：
[0030]根据采集的混凝土构件的尺寸信息制作灌浆套筒剪力墙试件模板，将试件制作采用的木模板浇筑面刷油用于后续脱模，再将其拼接固定；
[0031]按照事先设计将套筒固定在模板中，将混凝凝土搅拌浇筑在模板中并进行振捣密实；
[0032]混凝土有相应强度后拆除木模板，混凝土养护至标准养护期后，对套筒进行灌浆。
[0033]作为上述技术方案的进一步改进，获取大体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大体积混凝土施工质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取大体积混凝土施工中的钢管混凝土构件的尺寸信息，建立钢管混凝土构件的有限元模型；对钢管混凝土构件的有限元模型进行加载计算确定钢管混凝土构件模型的检测点；根据检测点以钢管混凝土构件脱空中央处及其对侧位置激发声波制作应力传播云图，以检测声波传播路径；根据声波传播路径确定钢管混凝土有限元模型存在脱空缺陷的位置与不存在脱空缺陷的云图，并确定钢管混凝土构件的灌浆缺陷，以得到钢管混凝土施工的脱空缺陷和灌浆缺陷的质量检测结果，其中，云图包括声波时域图和频域图。2.根据权利要求1所述的大体积混凝土施工质量检测方法，其特征在于，根据声波传播路径确定钢管混凝土有限元模型存在脱空缺陷的位置与不存在脱空缺陷的云图，包括：通过分析有、无脱空缺陷位置的钢管混凝土试件模型的声波传播，一部分应力波经过钢管壁提前到达对侧钢管处，另一部分经过空洞、混凝土与钢管壁的交界处进入混凝土内，之后到达对侧钢管处；未脱空的位置激发的应力波一部分经过钢管壁提前到达对侧钢管处，另一部分经过钢管壁直接直接进入混凝土内，再从对侧空洞、混凝土、钢管壁交界处进入钢管壁到达测点对侧钢管壁，之后这些声波会继续在钢管混凝土构件模型内经过复杂的传播过程直至衰减结束。3.根据权利要求1所述的大体积混凝土施工质量检测方法，其特征在于，确定钢管混凝土构件的灌浆缺陷，以得到钢管混凝土施工的脱空缺陷和灌浆缺陷的质量检测结果，包括：建立灌浆模型的有限元模型，获取钢管混凝土构件蜂窝模型尺寸参数和材料参数；对钢管混凝土构件蜂窝模型的网格划分，采用半正弦函数作为激发函数，使用100kHz的激发频率激励声波信号，提取声波接收点的竖向加速度作为声波测试的时域信号；将时域信号图进行快速傅里叶变换得到蜂窝缺陷下的钢管混凝土构件有限元仿真模型回波信号的频域图，根据时域图和频域图确定声波的衰减特性判断出钢管混凝土构件内存在蜂窝缺陷。4.根据权利要求1所述的大体积混凝土施工质量检测方法，其特征在于，根据检测点以钢管混凝土构件脱空中央处及其对侧完好位置激发声波制作应力传播云图，包括：对钢管混凝土构件模型中的八个不同检测点位置激发应力波进行有限元计算，采用100kHz的激发频率激发应力波，提取接收点的竖向加速度作为声波测试的时域信号；选取钢管混凝土构件模型中的首波声时值，先将其以最大值绝对值为标准做归一化，再将原始波形预设时间的数据进行绝对值积分得到各检测点对应的能量特征参数；根据有脱空位置的检测点测得的能量特征参数大于无脱空处检测点测得的能量特征参数大，确定钢管混凝土构件内是否存在灌浆缺陷。5.根据权利要求4所述的大体积混凝土施工质量检测方法，其特征在于，将其以最大值绝对值为标准做归一化，再将原始波形预设时间的数据进行绝对值积分得到各检测点对应的能量特征参数，包括：将积分设定为能量特征参数E
U
，E
U
为一个无量纲的量用于反映一段时间内声波的能量
累计情...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，李艳艳，孔亚美，邱文会，
申请(专利权)人：河南金诺混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：