本发明专利技术公开了一种基于压电材料的钢管混凝土构件质量阻抗法监测施工工法，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。本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，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。本专利技术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。【专利说明】
本专利技术涉及一种钢管混凝土构件质量监测施工工法，特别涉及一种基于压电材料、能一次施工同时检测钢管混凝土构件的混凝土填充密实度以及钢管界面的粘结质量、可在线应用的施工工法。
技术介绍
我国超高层建筑建设正处于快速发展期。钢管混凝土柱以其优良的结构性能在超高层建筑中的应用日益广泛，且钢管混凝土构件的截面越来越大。这类大截面钢管混凝土柱的钢管内壁往往会布置一定数量的原有隔板和竖向加劲肋，原有隔板与钢管交接部位以下的混凝土无法直接有效振捣，混凝土终凝后是否会出现不密实现象，甚至空洞或者脱空成为普遍担忧的问题。再者，钢管内大体积混凝土产生的水化热大，核心混凝土的收缩是否会导致核心混凝土与钢管壁之间界面剥离，有外包的钢筋混凝土结构与钢管外壁之间界面是否剥离，成为另一个需要关注的问题。基于压电材料的检测原理可以简单的概括为，通过信号源产生一定频率和幅值的信号来驱动埋设在混凝土内部一定位置的封装好的智能骨料以及钢管混凝土构件或钢管外表面一定位置的PZT基片，通过PZT的反压电效应在结构构件中产生应力波，应力波将在结构混凝土内部以及各界面传播，通过埋设在混凝土内部一定位置的封装好的智能骨料以及钢管混凝土构件或钢管外表面一定位置的PZT基片来测量该位置的应力波，由于应力波在混凝土中传播时，如果存在微裂缝或者混凝土的非密实区域或者空洞或者界面剥离等缺陷时，会造成 应力波能量传播的损失，通过分析该应力波的特性的变化，可以实现对混凝土质量的检测以及混凝土性能随时间的变化情况以及混凝土与钢管粘结界面的长期监测。利用压电材料的反压电效应，将PZT基片用水泥包裹，做成智能材料，预埋在钢管混凝土构件内部，在信号的驱动下作为激发器；利用压电材料的正压电效应，将PZT基片粘贴在钢管混凝土构件外表面或钢管外壁上，作为接收信号的传感器。检测内部核心区混凝土浇筑质量时，采用智能骨料发射信号，另一个智能骨料接收信号的方法；检测钢管内壁与内部核心混凝土界面粘结质量时，采用智能骨料发射信号，粘结在钢管外壁上的PZT基片接收信号的方法；检测钢管外壁与外包钢筋混凝土界面粘结质量时，采用粘贴在钢管外壁上的PZT基片发射信号，贴置在钢管混凝土构件外表面的PZT基片接收信号的方法。采用基于小波包信号分析的方法对接收到的信号进行分析，评定内部混凝土浇筑质量和界面粘结质量。PZT的检测技术可以对混凝土的水化反应过程以及混凝土缺陷以及钢管混凝土结构中混凝土与钢管的界面结合性能或者剥离进行有效检测。目前对于钢管混凝土构件质量监测施工工法停留于试验阶段，实际应用中实用性比较差；简单的预埋PCT传感器和智能骨料，检测准确度低；一般是针对单一指标的检测方法，在实施其他检测方法的时候需拆除原施工PCT部件并重新进行施工，物料回收率低，浪费严重，利用率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，解决目前钢管混凝土构件检测停留于试验阶段、实际应用中实用性差的问题，同时解决现有监测方法只针对单一指标、若检测其他指标需重新布置施工、物料回收率低、利用率低的问题；还解决现有技术只用一种方法进行监测准确率低的问题和不能应用于在线监测的问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 一种，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: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处或结构变换处的横截面作为检测截面； 步骤三、钢管预处理:预先在距所检测截面Im处的管壁上预留30mm的排气孔，在钢管的内壁焊接用于固定智能骨料的焊接钢板，使原有隔板和焊接钢板在钢管截面上平行排列且均匀环绕检测截面一周，且以检测截面的中心点形成一一对应；将检测截面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:依据待测量钢管的规格、原有隔板和焊接钢板的排布密度大小选择PZT基片面积； 步骤五、制作PZT反应器: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: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反应器和智能骨料:在步骤二选好的检测截面上，用AB胶将智能骨料固定于原有隔板或焊接的焊接钢板上并绑扎牢固，在钢管外侧一一对应布置PZT反应器，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、PZT反应器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反应器和智能骨料进行分类，分类方式如下: 1)阻抗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作为激发器连接波动，与之在截面内中心对称的其他智能骨料作为传感器连接高频信号采集系统，采集数据； 2)阻抗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作为激发器连接波动，对应钢管外壁的PZT反应器作为传感器连接高频信号采集系统，采集数据； 将作为激发器的PZT反应器或智能骨料的BNC接头与波动连接，作为传感器的PZT反应器或智能骨料的BNC接头与高频信号采集系统相连接，高频信号采集系统经过高压放大器后与电脑分析终端相连接； 步骤九、混凝土灌注施工:向钢管内灌注混凝土 ； 步骤十、数据采集:启动阻抗分析仪、高频信号采集系统、高压放大器和电脑分析终端，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，通过波动对激发器进行信号刺激，通过高频信号采集系统收集数据，并在不同采集日期进行多次数据采集，选择频段为100KHz-400KHz和10000KHz-12000KHz多次扫频，采集不同传感器7在不同频段的阻抗图形，并在不同采集日期进行多次数据采集； 步骤十一、数据分析:结合现有技术，分析所得阻抗图形的吻合度，以及在不同频段的均方根偏差值，通过比较相同截面不同频段的阻抗图形和均方根误差值，可以得到同一截面测点的阻抗信号在不同频段变化趋势，判断钢管混凝土柱界面粘结状况； 步骤十二、利用波动法对结果进行验证:将检测系统中的阻抗分析仪改为任意函数发生器，采集数据并结合已有技术分析结果，与之前阻抗法结果进行比较，对原结果进行验证，所述任意函数发生器为扫频信本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于压电材料的钢管混凝土构件质量阻抗法监测施工工法，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）或焊接的焊接钢板（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）阻抗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）连接阻抗分析仪（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）阻抗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）连接阻抗分析仪（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PZT反应器（4）或智能骨料（5）的BNC接头与阻抗分析仪（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：启动阻抗分析仪（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，通过阻抗分析仪（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，选择频段为100KHz?400KHz和10000KHz?12000KHz多次扫频，采集不同传感器7在不同频段的阻抗图形，并在不同采集日期进行多次数据采集；步骤十一、数据分析：结合现有技术，分析所得阻抗图形的吻合度，以及在不同频段的均方根偏差值，通过比较相同截面不同频段的阻抗图形和均方根误差值，可以得到同一截面测点的阻抗信号在不同频段变化趋势，判断钢管混凝土柱界面粘结状况；??步骤十二、利用波动法对结果进行验证：将检测系统中的阻抗分析仪（8）改为任意函数发生器，采集数据并结合已有技术分析结果，与之前阻抗法结果进行比较，对原结果进行验证，所述任意函数发生器为扫频信号发生器和正弦信号发生器，分别采集数据。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗晓生，李婉琴，孙维振，徐永东，李晓，颜庭韵，马永红，
申请(专利权)人：中建二局第一建筑工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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