基本信息
- 项目名称：
- 基于电磁场强度测试的灌注桩
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目拟将低压直流电源获得的高压高频的交流电分别接在待测钢筋笼和探测器两端，然后将探测器和移动电极一起沿事先打在灌注桩边的竖直钻孔下放，并记录测试仪读数绘制磁场强强度随深度变化曲线。 在钢筋笼的深度范围内，电磁场强度变化不大；而在超出钢筋笼长度时，电磁场强度为会随探头和电极深度加大而迅速衰减。因此，在电磁场强度随深度变化曲线上的拐点深度即对应钢筋笼的长度。
- 详细介绍：
- 立项背景： 灌注桩具有承载力高、施工工艺相对简单等优点而广泛用于各种建筑工程中，因此其质量检测就显得尤为重要，而现有的检测方法或多或少存在着精度低、检测条件苛刻、易受外界条件干扰等缺点而缺少实用性。 检测方法： 检测前先在被测灌注桩旁侧土中钻取平行于桩的钻孔 ， 钻孔距桩边距离一般不大于 1 米 ， 孔深宜比设计钢筋笼长 3 ～ 5m调试检测仪器 。 将直流电源通过逆变电路获得的高压高频交流电两级分别接在待测钢筋笼和探测器两端 ， 并将带有移动电极的探测器沿钻孔放下。 由计算机处理并记录数据，分析图形。（原理图见申报文本）
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 仪器拟由下列几部分构成： 1、逆变电源：其作用是将低压的（一般为几伏特-十几伏特）的直流电源，逆变为高压（一千伏特左右）的交流电源；2、电场或磁场强度测试探头，用来测试人工电极之间电场或磁场强度的变化；3、电场或磁场强度测读仪表；4、各连接电缆线； 3）采用模型试验和现场工程桩检测试验进行有效性、准确性验证。 目标： 实现灌注桩钢筋笼长度的准确可靠检测，为工程质量判断提供更加科学可靠的手段。 技术特点及创新点： 1 、 采用逆变器 ， 用低压直流电源产生高压交流电 ， 安全方便 。 2 、 通过控制电源电压 ， 采用人工高压高频电磁场 ， 抗干扰强 ，检测可靠，可以减小外界因素（地质条件，地下预埋件等）的干扰，实验精度较高。 3 、采用 R65 磁感应传感器和 PNI11096 驱动器测量范围大 ， 精度高。 4 、本研究方法的应用领域和推广前景较大，预期可以很好地解决现场灌注桩钢筋笼长度检测这一工程难题。
科学性、先进性
- 本方法是一种基于电磁场强度测试的现场灌注桩钢筋笼长度检测方法 ： 利用已成型的灌注桩旁钻取平行于灌注桩的孔 ， 使用装有移动电极的测试探头在孔与钢筋笼之间施加由逆变器产生的高压高频交流电 ； 同时由测试探头确定该位置的磁感应强度 ，通过数据处理后 ， 由磁感应强度的变化来判断钢筋笼长度 。 本方法与现存检测技术相比，主要有以下优势： 1 、原理清晰可靠。具有清晰明确的电学原理 ， 同时具有较好的理论基础 2、检测成本较低 。由于只需要在灌注桩附近钻一个孔 ， 降低了检测成本和难度 ； 而由于装置制作简单 ， 面对目前国外有所使用的瞬变电磁感应法的测试仪器，本检测仪器也具有较大价格优势。 3、干扰较小。 干扰较大是目前很多方法的通病 ， 钻孔电磁波法受地质条件影响较大 ， 而电法则要求 5 倍桩长范围 内 没有较大的导电物质 ， 磁法也受到地磁场强度不高的限制 。 本检测方法借鉴了金属裂纹检测中的交流电法 ， 可以取得更加强的磁场信号 ， 降低了其他外界条件的影响。
获奖情况及鉴定结果
- 暂无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 合作开发
作品可展示的形式
- 实物、产品；现场演示；图片；录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、 技术特点和优势：1. 仅需要一个钻孔 ， 节省工作量和钻孔费用 。2. 使用高压高频电磁场，减少受外界因素（地质条件，地下预埋件等等）的干扰。 二、 适应范围及推广前景的技术性说明 1. 适应领域 ： 1) 广泛适用于建筑物密集的城市 ， 2) 地质环境较为复杂的不适宜电法和磁法测定的地区 。 2. 推广前景 ： 1) 一体化设计 ， 将精密测量及直观显示电路有机结合 ， 集成度高 ， 轻便易携带 ； 2) 深度自动计数 ， 测试结果自动记录成图 ， 自动化程度高 ， 测试速度快 ； 3) 精密测量电路及独创的测试方法使测试结果准确可靠。 3. 市场分析和社会效应预测： 由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行 ，最容易出现质量问题。若该项研究成功完成 ， 可以使质量检测人员能方便 、 经济可靠地检测灌注桩中钢筋笼的长度 ，从而为提高我国工程的整体质量提供必要技术支持 。 这不仅对于我国的工程建筑业 ， 乃至于对整个社会民生都会有深远的影响。
同类课题研究水平概述
- 目前进行钢筋笼长度检测的检测方法整体上可以分为电磁波法、电法、磁法、瞬变电磁感应法四大类。 一、 电磁波法 电磁波法主要指钻孔电磁波法。电磁波在传播过程中如果遇到导体，便会受到干扰，导致电磁波本身的强度发生变化，如果在灌注桩的另一侧用接收探头进行接收，便可以根据接收到的电磁波强度变化判断灌注桩中钢筋笼的长度。 钻孔电磁波法试验结果不理想，影响钻孔电磁波吸收系数的因素太多诸如仪器性能、软件、频率及地下介质的裂隙分布、含水程度 、矿物质含量等；钻孔电磁波法的另一个缺点是检测时需要二个钻孔。总体来说钻孔电磁波法影响因素较多，测量精度低，实施部方便，并不是一种理想的检测方法。 二、 电法 如果对钢筋笼充电，在钢筋笼周围便会出现等位线簇，而在平行于钢筋笼剖面上将会出现宽缓的电位值和电位梯度零值段，而在钢筋笼底端附近，电位急剧下降，电位曲线出现拐点，电位梯度曲线相应地出现极小值。 用电法通过测量通电的灌注桩中产生的电位和电位梯度测量灌注桩中钢筋笼的长度，只需在灌注桩旁布置一个钻孔，但其缺点有，主要是电法测量对于测量场地要求高，只有在灌注桩周围没有较大的导电物质才能得到较理想的结果，测量精度较低。 三、 磁法 由于地磁场在一定空间、时间内几乎不变，因此可利用桩中或桩旁钻孔，测量沿钻孔深度方向的磁场强度，则磁场强度 的变化特征反映了磁化强度的变化特征，而后者与钢筋笼的钢筋数量和分布密切相关。 工程中可以用磁梯度探头在桩侧附近的探孔中测出磁梯度值(△Z)随深度变化的曲线，依据曲线特征判定钢筋笼长度。 磁法原理清晰，但是地磁场本身强度很低，钢筋笼经地磁场磁化后强度也很低，所以磁法精度较低，容易受到外界条件的干扰。 四、 瞬变电磁感应法 瞬变电磁法属时间域电磁感应方法，其数学物理基础是导电介质在阶跃变化的激励磁场激发下引起涡流场的问题。二次磁场信号是一条负指数衰减曲线，其幅度大小决定于介质的电阻率大小，由于钢筋是良导体，具有较强的瞬变电磁信号，因此在有无钢筋笼处电阻率会有明显的跳跃，据此可判定钢筋笼的长度。 用瞬变电磁感应法检测钢筋笼长度的论文未在权威刊物上出现，因此目前国内还不宜推广用瞬变电磁感应测井法来检测钢筋笼的长度。
