前言

 

　　先张法预应力混凝土管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。因其适用面广、混凝土强度高、桩身承载能力高、抗弯性能好、工期短、经济效益好等特点，得到广泛应用。成品管桩的质量，直接影响到整个工程的基础是否牢靠。本文主要探讨针对工程现场的成品管桩的破桩检测的方法，并分析无损检测与破损检测的差异。

 

　　一、预应力钢棒

 

　　预应力钢棒采用低松弛预应力混凝土用螺旋槽钢棒（代号PCB-1420-35-L-HG），其质量应符合《预应力混凝土用钢棒》GB/T5223.3-2005的有关规定，几何特性及理论质量符合表1要求。

 

　　表1低松弛预应力混凝土用螺旋槽钢棒几何特性及理论质量

 

　　对于成品管桩，必须进行破桩，取出预应力钢棒，并将表面清理干净，测量其外轮廓直径。若怀疑钢棒有“深凹槽”等偷料现场，也可以测定其横截面积或质量。

 

　　1、预应力钢棒横截面积测量

 

　　在管桩中截取预应力钢棒一根，长度不小于300mm，表面清理干净。测量所取钢棒长度，精确至1mm，称钢棒质量，精确至0.1g，按（1）式计算钢棒的横截面积，精确至0.1mm²。

 

　　…………………………（1）

 

　　—钢棒的横截面积（mm²）

 

　　—钢棒质量（g）

 

　　—钢棒长度（mm）

 

　　—钢的密度（g/cm³）

 

　　2、预应力钢棒外轮廓直径测量

 

　　在管桩中截取预应力钢棒一根，长度不小于300mm，表面清理干净。考虑到预应力钢棒的截面形状，在所取预应力钢棒中部的同一截面的三个不同方向上测量外轮廓直径，取平均值，精确至0.01mm。

 

　　二、螺旋筋

 

　　螺旋筋宜采用低碳钢热轧圆盘条、混凝土制品用冷拔低碳钢丝，其质量应分别符合《低碳钢热轧圆盘条》GB/T701-2008、《混凝土制品用冷拔低碳钢丝》JC/T540-2006的有关规定，直径允许偏差符合表2的要求。

 

　　两种不同螺旋筋的直径允许偏差不同，在检测中应加以区分。

 

　　国标《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-2009中螺旋筋最小直径为4mm，加密区长度为2000mm，加密区螺旋筋的螺距为45±5mm，非加密区螺距为80±5mm，而省图集《预应力混凝土管桩》苏G03-2012中螺旋筋最小直径为5mm，加密区长度为2000mm，加密区螺旋筋的螺距为45±5mm，非加密区螺距为75±5mm。对两者的差别，在检测中应加以区分。

 

　　1、螺旋筋直径测量

 

　　在管桩中截取螺旋筋一段，长度不小于300mm，表面清理干净。在所取螺旋筋中部的同一截面的两个相互垂直的方向上测量直径，取平均值，精确至0.01mm。

 

　　2、螺旋筋螺距平均值测量

 

　　①加密区螺旋筋螺距平均值：

 

　　在管桩端部0～2000mm范围内沿纵向破碎混凝土，使得预应力钢棒及螺旋筋完全裸露。用钢卷尺测量管桩端部至0～2000mm范围离端部最远的一环螺旋筋的距离L1，精确至1mm。数0～L1范围内的螺旋筋环数N1，按式（2）计算加密区螺旋筋螺距平均值M1：

 

　　…………………………（2）

 

　　②非加密区螺旋筋螺距平均值：

 

　　在管桩中部2000mm范围内沿纵向破碎混凝土，使得预应力钢棒及螺旋筋完全裸露。用钢卷尺测量裸露出的螺旋筋中第一环至最后一环的距离L2，精确至1mm，并数螺旋筋环数N2，按式（3）计算非加密区螺旋筋螺距平均值M2：

 

　　…………………………（3）

 

　　三、端板

 

　　国标《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-2009及省图集《预应力混凝土管桩》苏G03-2012中，端板最小厚度根据钢棒直径选用，而国家图集《预应力混凝土管桩》10G409中端板最小厚度与钢棒直径无一一对应关系，在检测中应加以区分。如PHC400A95的管桩，在国标及省图集中，端板最小厚度为18mm，而在国家图集中则为20mm。

 

　　1、端板厚度测量

 

　　在管桩端头取下端板一片，表面清理干净。在端板中部离内径2～3cm的范围内测量端板厚度，每隔90°测量一个点，共测量4个点，取平均值，精确至0.1mm。

 

　　四、混凝土保护层厚度

 

　　国标《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-2009中规定：外径300mm管桩预应力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于25mm，其余规格管桩预应力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于40mm。

 

　　1、混凝土保护层厚度测量

 

　　在管桩中部同一截面三处不同部位破碎混凝土，使得预应力钢棒裸露，清理表面，用深度游标卡尺测量混凝土保护层厚度，精确至0.1mm。

 

　　五、混凝土抗压强度

 

　　管桩由离心工艺成型，强度等级高，不适宜用回弹法检测实体强度，可以采用钻芯法检测。

 

　　在管桩的两端及中部钻取直径70mm的混凝土芯样各一个，共3个，所取芯样中不得含有预应力钢棒。芯样加工时，必须将芯样内侧的浮浆、水泥净浆及砂浆层切掉，用磨平机对芯样两端进行磨平处理，控制高径比1.0～1.2。芯样自然风干后，进行抗压强度试验，加载速度控制在0.2MPa/s～0.4MPa/s。

 

　　芯样试件混凝土抗压强度推算值的计算见式（4），结果精确至0.1MPa。

 

　　…………………………（4）

 

　　…………………………（5）

 

　　…………………………（6）

 

　　…………………………（7）

 

　　式中：

 

　　—芯样试件混凝土抗压强度推算值（MPa）；

 

　　—芯样抗压试验时测得的最大压力（N）；

 

　　—芯样的平均直径（mm）；

 

　　—芯样高径比修正系数；

 

　　—芯样内含钢筋修正系数，当芯样内不含钢筋时，去=1；

 

　　—芯样高径比；

 

　　—芯样的高度（mm）；

 

　　—芯样内含钢筋的直径（mm）；

 

　　—芯样内含钢筋轴心与芯样端面较近一端的距离（mm）。

 

　　试验结果评定：

 

　　同一制品中钻取并加工成符合要求的芯样数量为3个。

 

　　若3个芯样所测得的芯样试件混凝土抗压强度推算值符合式（8）和式（9）规定，则判定该制品的混凝土强度合格。

 

　　…………………………（8）

 

　　…………………………（9）

 

　　式中：

 

　　－3个芯样的芯样试件混凝土抗压强度推算值的平均值（MPa）；

 

　　—3个芯样的芯样试件混凝土抗压强度推算值中的最小值（MPa）；

 

　　—混凝土立方体抗压强度标准值（MPa），如C80混凝土，=80MPa。

 

　　若钻取的3个芯样所测得的芯样试件混凝土抗压强度推算值不符合式（8）和式（9）的规定，则判定该制品的混凝土强度不合格。

 

　　若钻取的3个芯样所测得的芯样试件混凝土抗压强度推算值只符合式（8）和式（9）中的一项规定，则应在该制品上再钻取9个芯样进行试验。

 

　　若测得的芯样试件混凝土抗压强度推算值能满足式（10）和式（11）条件，则判定该制品的混凝土强度合格。

 

　　…………………………（10）

 

　　…………………………（11）

 

　　式中：

 

　　—钻取的12个芯样的芯样试件混凝土抗压强度推算值的平均值（MPa）；

 

　　—钻取的12个芯样的芯样试件混凝土抗压强度推算值中的最小值（MPa）。

 

　　若测得的芯样试件混凝土抗压强度推算值不能同时满足式（10）和式（11）条件，则判定该制品的混凝土强度不合格。

 

　　六、无损检测与破损检测的比较

 

　　钢筋探测仪、测厚仪等无损检测的设备因其使用灵活、操作方便快捷等特点在建筑行业广泛应用，笔者也将其运用到管桩检测中，并与破损检测的方法进行了比较。

 

　　在螺旋筋间距的检测中发现，当螺旋筋间距过密时，无损检测的方法无法分辨，往往检测结果与破损检测后差异巨大。例如国标中0～2000mm的加密区螺旋筋间距为45±5mm，破损检测出42环，间距为49mm，能满足45±5mm的要求，而无损检测往往因部分区域相邻的几环箍筋过密只能检测出1环，特别是靠近端头的部分，如少检测出3环，间距则变为53mm，不满足45±5mm的要求。经验发现，多数厂家为成本考虑，螺旋筋螺距都在正偏差范围内，即45～50mm，无损检测很容易因少检测出的几环而得出错误的结论。因此不推荐用无损的方法检测螺旋筋螺距。

 

　　在端板厚度的检测中发现，目前市场上仍有少量的“凹槽”端板，在成品管桩上，从外表上无法区分，另外端板在制作过程中对外表面有平整度要求，而内表面无此要求。若将端板从管桩上卸下来，内外表面均能看到，在选择测点时也可以避开毛刺等不平整的区域，测点具有代表性。而用无损的方法直接在管桩上检测，因无法得知端板内表面的情况，测点选择不具备代表性。另外还有一种半破损检测的方法，即在管桩端头内壁，敲掉少量混凝土，露出部分端板进行检测，这种方法同样存在测点不具备代表性的问题。

 

　　在混凝土保护层厚度的检测中发现，钢筋探测仪检测到的保护层厚度，实际上是距混凝土表面最近的钢筋表面的到混凝土表面的距离，此钢筋可能是预应力钢棒，也可能是螺旋筋。因管桩螺旋筋间距较密，在实际检测中发现，数据有5mm左右的波动，受到螺旋筋的影响，且对结果有质的影响。另外钢筋探测仪的精度不满足国标中的要求，因此不推荐用无损的方法检测混凝土保护层厚度。

 

　　在钻芯检测混凝土强度时，可以用钢筋探测仪扫描出钢筋位置，避开钢筋取芯。

 

　　结束语

 

　　针对工程现场已进场的成品管桩，可以通过破损检测的方法检测预应力钢棒、螺旋筋、端板厚度、混凝土保护层厚度、混凝土强度来判断产品生产过程中有无偷工减料的问题。无损检测可以作为一种辅助检测的手段进行初步判断，获得直观、准确的数据必须通过破损的方法。

 

　　参考文献：

 

　　[1]GB13476-2009先张法预应力混凝土管桩

 

　　[2]10G409预应力混凝土管桩

 

　　[3]苏G03-2012预应力混凝土管桩

 

　　[4]GB/T19496-2004钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法