TIP热法桩身完整性测试设备应用案例和数据分析(三)
热法桩身完整性测试(TIP)是通过测温电缆与数据采集盒(TAPs)来完成的。TIP测试系统由美国PDI公司与FGE联合生产,通过埋设于混凝土内部的测温电缆,测试并记录混凝土凝固过程中的温度。
测温电缆由一系列测温传感器组成,沿电缆每隔30cm布置1个。对于下述案例的D形墙,我们绑扎了7根电缆,长度与钢筋笼长度相同,在钢筋笼下放前完成绑扎。墙内共安装了两个1A型钢筋笼。钢筋笼下到指定深度后,在每根电缆上连接采集盒,在浇筑混凝土之前即开始数据采集。
在混凝土凝固过程中,水泥水化产生热量,使得桩身内部温度升高。每隔15分钟,TAP数据采集盒会自动记录电缆上每个传感器测量的温度值,生成温度沿深度方向的曲线。当温度达到峰值后,将TAP连接到TIP主机,下载测试数据以便进行进一步分析。
TIP测试数据可以用来分析评价混凝土质量以及钢筋笼的位置。测温电缆沿深度方向的温度平均值与整体混凝土浇筑量直接相关。通过不同深度处的传感器的温度的平均值,可以评价墙体的完整性。如果测量的平均温度沿深度方向是连续一致的,就认为墙体的尺寸与质量是均匀的。如果局部出现温度值升高,则可怀疑出现扩径,而如果局部温度值降低,则怀疑缩颈或混凝土质量有问题。如果截面超过10%出现异常,则可在多根电缆的同一深度位置看到信号异常。因为土壤和泥浆不会发热,所以如果出现夹泥等问题,也会出现温度值降低的现象。
通过单根电缆温度与所有电缆温度平均值的差异,可以判断钢筋笼的偏位情况。如果电缆温度偏高,则表明该电缆更接近桩中心,或者靠近扩径位置;而如果电缆温度偏低,则表明该电缆接近桩土交界面,或者靠近缺陷。查看径向对称的两根电缆的温度,如果一根电缆温度高于平均值,而另一根温度低于平均值,那么可以判断钢筋笼发生了偏移。
墙体信息
基础编号:006
浇筑日期:26/11/2020
结构设计尺寸(mm):6670 x 1000
钢筋笼尺寸 x2(mm):2885 x 815
安装传感器的钢筋笼长度(m):20.7
浇筑混凝土墙体深度(m):21.4
设计混凝土浇筑量(m3):138.4
实际混凝土浇筑量(m3):148
有效混凝土浇筑量(m3):n/a
超灌:7.2%
PPL(mOD):90.575
Panel Concrete Level(mOD):87.875
Panel Cut-Off Level(mOD):87.875
Panel Base Level(mOD):66.475
Cage Base Level(mOD):67.2
结果
一、实测数据
TIP测试结果包括实测温度-深度曲线。如果测温度点足够多,温度轮廓图可以完整展示不同时间点,每一个传感器沿深度方向的温度。
分析的最佳时间点基本在温度峰值点与峰值温度一半时间点。该项目温度峰值时间为浇筑后82小时。
总体来说,因为电缆位置不同,以及在墙体开挖过程中不可避免的会造成钢筋笼的偏位,所以TIP测试的温度偏差±2.2℃被认为是正常的。只有在某一深度处出现突然的温度降低,才认为是异常点。
温度测试结果如图1-5所示。图1-3为以下时间点测试的14根电缆的温度-深度曲线:安装后第一次测试(图1),峰值温度一半时间(图2),峰值温度(图3)。电缆的布置如图7所示。
图1 混凝土浇筑过程中(浇筑3小时后)
图2 峰值温度一半时间~所有电缆
图3 峰值温度曲线~所有电缆
图4是墙体两侧的温度曲线与所有电缆平均曲线叠加视图。图5是墙体两侧边缘电缆的曲线。墙体详细钢筋分布图参见图6。
图4 墙体两侧峰值温度曲线
图5 墙体边缘曲线
图6 钢筋分布图
图7 电缆分布图
图8确认电缆详情,图9为安装过程的照片。
图8 电缆详情
图9 安装照片
二、调整与假设
结构顶部温度曲线的偏移是由于混凝土与空气界面热量损失造成的。而底部的偏移则是由于混凝土与土壤界面的热量损失造成的。均匀桩的温度曲线在偏移区域是符合双曲正切曲线的,把双曲正切曲线与实测温度曲线叠加,通过两者的差异,可计算出偏移区域的有效曲线。
三、数据解读
(1)从实测的温度-深度曲线来看,墙体未出现明显异常。
(2)在深度13m处,出现明显的温度上升,在该位置钢筋笼外侧安装有一个塑料接线盒。因此,阻碍了这里的热量向周围土体发散,从而造成温度升高。
(3)墙体边缘数据在接近底部的位置有异常,不过这与实际开挖方式是吻合的。
(4)从总体的测温结果来看,墙体在测试深度范围内没有出现突然的温度降低,表明没有明显异常。所有14根电缆在检测期间工作正常。