装配式建筑灌浆饱满度成套检测技术的研发

2021-01-29昆山市建设工程质量检测中心江苏昆山215337

安徽建筑 2021年1期

（昆山市建设工程质量检测中心，江苏昆山 215337）

1 预制装配式建筑概述

预制装配式建筑是指建筑的部分或全部构件及部品在预制厂生产完成，再运输到施工现场，采用可靠的连接方式和安装机械将构件组装起来，形成具备设计使用功能的建筑物。与现浇结构施工相比，预制装配式结构具有施工方便、工程进度快、周围环境影响小、建筑构件质量容易得到保证等优点。装配式混凝土结构对推进城市建设进程、提高工程质量、促进节能减排、改善人居环境、转变建造业生产方式等有积极意义。

2 套筒灌浆连接的特点及出现的问题

现阶段，国内装配式混凝土结构中，竖向受力钢筋的连接方式主要采用套筒灌浆连接，具有施工快捷、受力简单、附加应力小、适用范围广、易吸收施工误差等优点。该连接技术是通过在混凝土预制构件内预埋的套筒中插入钢筋，并高压灌注具有高强度和微膨胀性的灌浆料而实现受力钢筋的连接，从其连接原理可知，其有效锚固长度与套筒内部灌浆饱满度密切相关，是影响连接接头质量和受力性能的关键，直接影响装配式混凝土结构的承载性能及抗震性能。

在国外，如德国、日本等发达国家其主要是通过工人系统的培训、合理的工法和有效的管理，实现对钢筋套筒灌浆连接质量的保证。在国内，由于发展时间相对较短、预制构件生产质量不佳、对现场人员培训不足、质量监管缺位等原因，工程中时常存在灌浆结束前持压不够充分、灌浆口封堵不够及时，导致漏浆过多，以及连通腔发生漏浆，致使套筒内灌浆料回流等情况，出现了各种“灌不满”的情况，即灌浆饱满度不符合要求，严重影响结构安全。

3 现有的套筒灌浆饱满度检测技术

由于钢筋套筒灌浆连接属于隐蔽工程且构造复杂，检测时，常受混凝土、套筒、灌浆料、钢筋等多介质的耦合影响，套筒内灌浆饱满度的检测成为亟需解决的难题。近年来，行业内技术人员对此开展了多项研究，提出了预埋阻尼振动传感器法、预埋钢丝拉拔法等预埋类检测方法以及超声CT法、冲击回波法和便携式X射线法等无损检测方法。其中，预埋阻尼振动传感器法和预埋钢丝拉拔法的原理：利用检测伸入套筒内的预埋件，在套筒出浆口位置附近是否被灌浆料填充，是定性地判断灌浆饱满度（即饱满性），无法实现定量检测。此外，若灌浆料回流后，在传感器核心元件上残留灌浆料，可能导致误判，且预埋阻尼振动传感器为消耗品、检测成本高，不利于大量推广。预埋钢丝拉拔法虽在一定程度上降低了预埋件的成本，但是检测结果离散很大，可靠性较差。原理上冲击回波法是可行的，而实际使用情况表明，该方法在一定程度上确实能够探测灌浆不饱满缺陷，但定量检测结果与实际情况偏差较大，总体而言可靠性不足。超声CT法具有操作方便快捷等优点，但检测结果会受到套筒与外部混凝土之间或套筒与内部灌浆料之间微小脱空的影响，导致误判，一定概率将灌浆饱满检测灌浆缺陷。便携式X射线法的检测设备其穿透能力非常有限，目前只能够满足套筒居中布置或梅花形布置的套筒灌浆饱满度检测，且预制剪力墙厚度为200mm以下。此外，该方法检测效率低、检测成本高，也不利于推广。

综上，现有的灌浆饱满度检测方法或多或少存在明显的不足，不足以在工程上推广及解决问题。

4 套筒灌浆饱满度成套检测技术的研发及其优点

2017年10月，昆山市建设工程质量检测中心创新团队为攻克套筒灌浆饱满度检测的难题，开展了大量理论和试验研究，经过两年多的技术攻关，成功研发出了“装配式建筑套筒灌浆饱满度检测成套关键技术”，并授权了国家发明专利。

4.1 方法的特点及其原理

该技术开发了快速定性检测的出浆口超声法和定量检测的内窥镜法，在进行装配式结构灌浆饱满度检测时，先采用出浆口超声法对大量构件进行快速的定性检测，然后，采用内窥镜法对筛查出来灌浆不饱满的构件进行精准的定量检测，得到灌浆不饱满的缺陷长度。

该技术中出浆口超声法的原理是激发超声波后，超声波沿着出浆孔道向预制构件背面传播，当套筒灌浆饱满时，超声波在预制构件背面发生反射，当套筒灌浆不饱满时，超声波的传播路径被精简为单一的灌浆料，超声波将在出浆孔道内靠近套筒一侧的灌浆料缺损端部发生反射，此时超声换能器可以接收到反射回波信号。根据上述原理研发了检测设备“出浆口超声仪”，如图1所示。

图1 研发的出浆口超声仪

内窥镜法的原理是将内窥镜的侧视三维立体测量镜头通过检测孔道伸入套筒内腔，在灌浆不饱满的工况下，利用内窥镜的三维高清成像和尺寸测量技术，能够实现对套筒内腔直观、清晰地观察和对灌浆缺陷长度的精准测量，从而换算得到灌浆饱满度。

4.2 方法的技术优势

该技术创造了套筒灌浆饱满性检测的出浆口超声法和饱满度检测的内窥镜法。①巧妙地将灌浆饱满性检测问题归结为出浆孔道内浆料是否连续的问题，采用超声波反射原理实现快速有效检测，并开发专用设备。②将灌浆饱满度定量检测的问题转化为黑匣子内的尺寸测量问题，利用具备三维立体测量功能的内窥镜解决上述难题。另外，配套开发的检测孔道制备方法甚是精妙，采用组合塞，方便快捷且不需要改变套筒构造和灌浆工艺，制备的耗材为塑料吸管，其成本几乎可忽略不计。③完美地将这两种方法结合起来，优势互补，实现高效检测、精准检测的目的。

此外，该检测方法适用于灌浆施工的预制混凝土柱、梁、剪力墙，也不受套筒规格型号的限制；另外，通过扩展检测孔道的成孔方式形成了出浆孔道钻孔内窥镜法和套筒壁钻孔内窥镜法等，大大增强了方法的灵活性。由于该方法设备采用直流电、没有登高作业以及将内窥探头伸入检测孔道等过程，均无任何安全风险，故在安全性上最为可靠。现场检测及结果见图2、图3、图4所示。

4.3 方法的标准化

目前，该技术已通过论证和工程验证，技术成熟，形成了涵盖检测原理、检测步骤、结果判定等一套完整检测技术，为业内首创，技术水平达到国际领先，已授权多项国家发明专利，被业内专家普遍认可，并被写入江苏省地方标准《装配式混凝土结构检测技术规程》（DB32/T 3754—2020）之中，于2020年5月1日已开始实施且大量应用。