目前，預應力孔道注漿密實性檢測方法主要分為兩類，一類是傳統的鉆孔內窺鏡法，該方法屬于局部破損檢測方法，具有直觀且可靠性高的特點，但其會對預應力索結構造成不可恢復的損傷，因此一般只用于無損檢測方法的結果驗證;另一類方法為無損檢測方法，主要有沖擊彈性波法、雷達法、超聲波成像法、X射線法、紅外熱成像法和沖擊回波法，以上方法在使用條件、檢測精度、便利性等方面還存在各自的局限性。
為此，筆者重點開展了X射線數字成像法檢測預應力索孔道注漿密實性的試驗研究，并通過試驗梁的開鑿驗證，以期說明該方法的有效性和可靠性。
預應力孔道注漿主要問題分析
預應力孔道注漿缺陷的成因主要有兩個方面，一方面是孔道注漿工藝的問題，另一方面是注漿材料的問題。
灌漿缺陷的主要類型有：預應力孔道完全沒有注漿料;預應力管道只有部分灌漿，其余部分沒有灌漿;預應力管道沒有完全包裹預應力索;預應力管道內注漿不飽滿存在液態水;預應力管道內漿液部分不飽滿，注漿與管道之間存在微小縫隙。
數字X射線檢測基本原理
數字X射線檢測原理為：X射線通過被檢測工件時，部分射線被工件吸收和散射后被數字平板探測器接收，探測器發生光電效應激發產生電子，電子經過A/D轉換并放大后，由計算機進行處理，最終通過數字圖像的形式進行呈現。
混凝土構件X射線數字成像檢測布置如圖1所示。該成像方式的優勢為直接將接收的X射線轉化為圖像，減少了普通膠片多次轉化產生的圖像模糊現象，可在同樣的透照電壓條件下大幅縮短透照時間，有利于現場快速檢測和滿足輻射安全要求。
圖1 混凝土構件X射線數字成像檢測布置示意
試驗驗證
試驗對象為預應力索孔道試驗梁，如圖2所示，試驗梁的整體尺寸為：長10 m，寬1.2 m，高0.22 m，預應力索孔道為塑料波紋管和金屬波紋管，波紋管外徑為77 mm，內徑為70 mm，內穿7根直徑為15.2 mm的鋼絞線。
圖2 試驗梁外觀
試驗梁采用C50的細石混凝土澆筑，鋼筋均勻分布于試驗梁兩側，根據設計的位置確定波紋管中心位置在試驗梁的兩個側面，兩側分別布置X射線機和平板探測器，保證X射線的中心與平板探測器中心點的連線穿過波紋管中心。
試驗采用3005型X射線機，其管電壓為300 kV，管電流為5 mA，采用輻射角為40°的定向輻射窗口。平板探測器型號為CareVision 1500P，尺寸為434 mm×355 mm，像素矩陣為2816×2304，像素間距為154 μm。
選擇焦距時主要考慮幾何不清晰度和一次透照區，其中幾何不清晰度主要限制了最小焦距，一次透照區根據對比度來確定。射線實時成像一般采用放大透照布置，得到的缺陷圖像會產生一定程度的放大，其幾何不清晰度Ug=df (M-1)，其中df為射線源的焦點尺寸;M為放大系數。
由于混凝土材料為不均勻的混合性材料，其對射線的散射較嚴重，所以為保證整體成像質量，幾何不清晰度應不大于0.5 mm，根據上述計算公式，透照厚度為220 mm，射線機焦點直徑為1 mm，得到其焦距大于660 mm，為兼顧一次透照區域范圍，試驗采用700 mm的焦距。經多次實際檢測，最終確定采用285 kV的管電壓，透照時間為18 s。
試驗梁的X射線數字成像檢測結果如圖3所示，1#孔道為金屬波紋管，2#孔道為塑料波紋管，3#孔道為塑料波紋管，4#孔道為金屬波紋管，每次透照均在平板探測器側布置像質計。
圖3 試驗梁的X射線數字成像檢測結果
圖3a和b為缺陷處的成像結果，c和d為同一水平位置孔道的成像結果，數字成像結果可清晰識別像質計的5號絲。從圖3可以明確看到金屬波紋管的位置，金屬波紋管實際壁厚約為0.3 mm，波紋高度約為2~3 mm;塑料波紋管的波紋高度約為4~5 mm，壁厚約為2 mm;且可明顯看到對應波紋管的邊界位置。金屬波紋管吸收的射線能量大于混凝土吸收的射線能量，成像結果中金屬波紋管邊界為一條黑色的細線;塑料波紋管吸收的射線能量小于混凝土吸收的射線能量，其在成像結果中為白色的波紋線。由于金屬波紋管對射線能量衰減較大，透照范圍內可識別金屬波紋管的波紋特性。
預應力索孔道在注漿飽滿狀態下，其壓漿料強度略高于普通混凝土，在同樣的透照厚度下，其吸收射線能量較大，正常飽滿狀態下，透照方向上無預應力索區域透過的能量較混凝土本體透過的能量更小，成像結果顯示為預應力孔道內空隙處比混凝土處更白一些。因此，為判斷預應力索孔道內是否存在空洞，需對以上圖像進行歸一化處理，保證每次處理后，混凝土本體(不含鋼筋位置)的灰度保持一致，然后再根據歸一化后對應的數值進行對比。透照區域內若存在孔道內空洞，其透照厚度差異約為30%，整體成像灰度值低于本體的60%以上。
為驗證1#孔道和2#孔道對應的透照結果與實際情況是否符合，采用局部破損法，直接從試驗梁一側打開預應力索孔道，依據實際局部破損驗證結果，如圖4所示，可見數字X射線檢測結果與實際情況相符。
圖4 試驗梁局部破損法驗證
結語
數字X射線實時成像系統和普通X射線膠片法比較，其清晰度略低，但易實現較高的對比度。由于探測器的靈敏度較高，盡管透照后的射線能量較低，預應力索孔道位置及預應力索位置仍可較清晰成像，將普通膠片檢測需要的曝光量減少至原來的1/15，大大減少了對環境的輻射影響，而且數字射線能夠現場實時成像，可隨時調整檢測參數和布點位置，極大地提高了檢測效率。
