装配式混凝土结构套筒灌浆饱满度检测试验研究

徐 柯 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230032）

0 前言

在装配式混凝土结构中，连接构件与后浇混凝土的技术为影响结构质量的关键。采用套筒灌浆技术，可以在预制混凝土构件时进行金属套筒预埋，然后通过插入钢筋和灌注水泥灌浆料进行应力传递，满足结构的抗震性和承载力设计要求。但在实际使用该技术时，还要加强套筒灌浆饱满度控制，才能使结构具有耐久性和安全性。因此，还应加强对装配式混凝土结构套筒灌浆饱满度检测试验的研究，以便科学的进行套筒灌浆饱满度检测。

1 套筒灌浆饱满度检测方法概述

按照《装配式混凝土结构技术规程》、《钢筋套筒灌浆连接应用技术》等相关标准，要求套筒灌浆应做到饱满密实。但在实际施工的过程中，受出浆口不出浆、浆体回流等因素的影响，套筒灌浆可能出现不饱满的问题。为保证灌浆质量，还要加强套筒灌浆饱满度检测。而现阶段在灌浆饱满度检测方面，主要可以采用两种方法，即预埋钢丝拉拔法和预埋传感器法。

1.1 预埋钢丝拉拔法

采用预埋钢丝拉拔法，即在套管灌浆前在出浆口位置完成钢丝预埋。灌浆并直至浆料凝固后，可以通过拉拔预埋钢丝完成拉拔荷载值测定，必要时可以利用内窥镜对拉拔后留下的孔道进行观测，将探头深入出浆口内部确认灌浆是否存在缺陷，完成判定结果的校核。采用该种方法，需要在浆体凝固后进行饱和度检测，可以用于进行灌浆不饱满套筒的治理和修补研究。实际检测时，由于普通强度的钢丝多为光圆钢筋冷拉制成，性能不稳，表面状态不一致，存在拉拔力离散大的问题，因此还要采用高强钢丝进行检测。拉拔的过程中，需要采用专业拉拔设备进行拉拔操作，利用锚具对高强钢丝进行锚固，保证被拉钢丝位于表面平整的混凝土基体表面，然后缓慢施加拉拔力，直至钢丝被拔出。在整个过程中，需要对拉拔设备的力值变化进行记录，确定设备的峰值荷载。

1.2 预埋传感器法

采用预埋传感器法，需要在套筒出浆口的位置进行阻尼振动传感器的预埋，然后进行灌浆操作。在灌浆的过程中，直至灌浆结束，都可以利用传感器进行波形采集，用于对灌浆饱满度进行判断。一旦发现灌浆不饱满，可以立即进行处理。如针对单独套筒，可以直接从灌浆口补灌。针对连通腔套筒，还要先从原连通腔进行补灌，效果不佳方能从不饱满灌浆口补灌。采用该种检测方法，实际是对阻尼振动幅值衰减原理进行运用，即通过对灌浆前后传感器振动幅值变化进行检测完成饱满程序确定。实际检测时，需要进行灌浆传感器的埋设，在传感器周围分别为空气、水、流动砂浆和凝固砂浆时，设备周围介质弹性模量将不断增大，设备振动阻尼系数不断增大，振动幅值也会迅速衰减。根据衰减情况，则能对套筒内灌浆高度和设备相对位置进行判断，确定灌浆饱满度大小。

2 套筒灌浆饱满度检测试验

2.1 试验设计

采用预埋钢丝拉拔法进行检测试验，需要选择直径达3mm和5mm的高强钢丝，锚固长分别为20mm和30mm，灌浆料自然养护龄期分别为3d和7d。钢丝的屈服荷载为21.4kN，强度为1092MPa，抗拉荷载和抗拉强度分别为22.1kN和1124MPa。在试验过程中，需要对基体拉拔参数进行记录，并利用特定锚固长度进行饱满度检测，通过现场检测确定方法的有效性。采用预埋传感器进行套筒灌浆饱满度检测，需要采用ZBL-1000灌浆饱满度检测仪。该仪器由传感器和振动信号采集仪构成，在应用时需要在套筒出浆口进行传感器的插入，然后在灌浆过程中进行振动信号的测试。对振动信号幅值变化进行观察，则能确定套筒灌浆饱满程度。在灌浆操作中，采用超高强无收缩钢筋全灌浆套筒，性能符合相关规定要求，灌浆料与水的拌合比为0.14，

2.2 试件制作

在试验过程中，为对装配式混凝土结构连接部位现场灌浆施工进行模拟，各组试验构件由上、下两部分构成，分别代表预制构件和后浇带，需要在上部进行灌浆套筒埋设，下部外伸钢筋需要与上部套筒对应，钢筋直径14mm，混凝土强度等级为C30。在基体拉拔试验中，共进行9组、27根钢丝拉拔，各工况钢丝相同，试件长、宽、高分别为1500mm、1050mm、80mm。在下料过程中，需要维持统一长330mm，并利用架立筋进行准确锚固。在预埋传感器检测试验中，需开展2组试验，各组试验构件内进行4个灌浆套筒预埋，其中1#和3#靠近灌浆侧，另两个远离灌浆侧。第一组试验对1#、2#进行完全灌浆，3#和4#进行漏浆模拟，前者打开注浆孔进行部分灌浆料放出，后者全部放出。第二组试验从3#进行均匀注浆，待出浆口出浆后打开1#进行漏浆模拟，然后利用3#进行均匀补浆后完成封堵。

2.3 检测结果

2.3.1 预埋钢丝拉拔检测结果

从预埋钢丝拉拔检测结果来看，在养护分别达到3d和7d的条件下，灌浆料抗压强度分别达到87MPa和93MPa，差别不大。但是在现场灌浆后，长时间养护缺乏有效防护，将造成部分预埋钢丝被碰坏。因此在现场试验的过程中，为缩短检测时间，可以选择3d养护时间。在钢丝直径越大的情况下，拉拔荷载值与锚固长的线性规模更加显著，直径较小则数据离散性大，因此还应选用直径为5mm的钢丝进行拉拔检测。在锚固长度增大的情况下，数据离散性逐步减小，所以需选择30mm锚固长度对套筒内灌浆饱满度进行有效反映。

拉拔荷载测试结果(kN) 表1

确定最佳拉拔试验条件后，对钢丝直径5mm、锚固长30mm、养护3d的3组试件7#、8#、9#拉拔荷载实测结果进行分析可以发现，荷载分别为3.156kN、2.818kN、1.423kN，计算结果为2.818kN。采用内窥镜进行观测可以发现，7#、8#钢丝留下孔道内灌浆饱满，9#则存在明显的空洞。从现场操作记录来看，7#、8#试件在灌浆过程中采用完全灌浆，9#采用连通腔灌浆，并在灌浆管拔出前持压不够，导致部分浆体回流，造成了套灌浆不饱满，继而导致灌浆料强度下降。

图1 内窥镜检测结果

2.3.2 预埋传感器检测结果

从检测结果来看，从第一组试验检测结果来看，1#和2#拥有相同检测结果，灌浆后传感器检测得到的振动信号幅值明显衰减，说明套筒内灌浆液面比出浆口高，传感器被浆液包裹所以振动阻尼增大，套筒完全灌满。3#和4#套筒拥有相似检测结果，漏浆后得到的振动信号幅值衰减较小，主要是由于灌浆液面较低，传感器振动阻尼减小，套筒未灌满。在灌浆料硬化后，将各套筒出浆口打开进行验证，证明测试结果正确。从第二组试验检测结果来看，完全灌满后各套筒传感器检测得到的振动信号均出现了幅值衰减的情况，套筒全部被灌满。模拟漏浆的过程中，各套筒振动信号幅值衰减程度不同，但均有所减小，可以说明一处漏浆将导致各套筒灌浆不饱满。通过补灌，各套筒振动信号幅值衰减重新增大，套筒全部被再次灌满。从校验结果来看，检测结果正确无误。

图2 第一组试验的试件现场验证结果

3 结论

通过研究可以发现，在装配式混凝土结构施工的过程中，采用套管灌浆，可以利用预埋钢丝拉拔法和预埋传感器法进行灌浆饱满度检测。从试验结果来看，采用2种方法均能准确进行饱满度检测。相比较而言，采用预埋钢丝拉拔法需要结合内窥镜提高检测精度，并花费3d时间进行试件养护，步骤相对复杂，但是能够用于查找灌浆不饱满的原因，可以在现场施工发现问题后使用；采用预埋传感器法则能在灌浆后立即完成饱满度检测，可以满足施工检测的效率要求。