预埋钢丝拉拔法检测灌浆饱满度应用研究*

史岩民，李向民，高润东，王卓琳，许清风，周 奎

(1.上海理工大学环境与建筑学院，上海 200093；2.上海市建筑科学研究院有限公司上海市工程结构安全重点实验室，上海 200032)

0 引言

预埋钢丝拉拔法是灌浆前在套筒出浆孔预埋不锈钢光圆高强钢丝，灌浆结束自然养护3d后对预埋钢丝进行拉拔，直至钢丝被完全拔出，通过拉拔荷载值判定灌浆饱满度的方法[1]，JGJ/T 485—2019《装配式住宅建筑检测技术标准》[2]、T/CECS 683—2020《装配式混凝土结构套筒灌浆质量检测技术规程》[3]、DG/TJ 08—2252—2018《装配整体式混凝土建筑检测技术标准》[4]等均对该方法进行了有关规定。预埋钢丝拉拔法操作简单，钢丝可重复使用，既适用于施工单位自检，又适用于第三方检测评估。结合套筒灌浆连接与螺栓灌浆连接，介绍预埋钢丝拉拔法在实际工程中的应用，为相关检测人员应用该方法提供参考。

1 预埋钢丝拉拔法

1.1 基本原理

基于钢丝与灌浆料之间的黏结锚固性能提出预埋钢丝拉拔法，拉拔荷载值F计算如下：

F=τuπdla

(1)

式中：τu为黏结应力；d为钢丝直径；la为锚固长度。

将钢丝插入套筒或出浆孔时，理想状态下，灌浆料由饱满状态逐渐回落时，灌浆料包裹钢丝的周长由πd逐渐变为0，从而导致拉拔荷载值逐渐减至0，因此，可通过拉拔荷载值判定灌浆饱满度。

1.2 检测设备与工作机制

检测设备由预埋钢丝、拉拔仪组成，其中预埋钢丝采用φ5不锈钢光圆高强钢丝(见图1)，抗拉强度≥600MPa，可重复使用。大量调查结果表明，不同型号套筒出浆孔内钢筋表面距出浆孔外边缘的距离约为30mm，因此锚固长度宜选为30mm，可与套筒出浆孔构造特征相符(孔道情况参照执行)。考虑锚固长度范围内灌浆料对钢丝的锚固作用，可有效反映套筒灌浆饱满度。出浆孔外接PVC管内灌浆料对钢丝的锚固作用不予考虑，通过透明塑料管将钢丝与灌浆料隔开。橡胶塞与预埋钢丝集成设计，用于封堵套筒出浆孔。如无法通过预埋钢丝拉拔法有效判定灌浆饱满度，可将内窥镜探头伸入钢丝拉拔后留下的孔道内，进行饱满度校核。

图1 预埋钢丝

2 现场检测流程与判定准则

2.1 检测流程

1)根据预制构件表面出浆孔距套筒或孔道内靠近出浆孔一侧钢筋表面的垂直距离及钢丝锚固段长度，确定钢丝隔离段长度与橡胶塞在钢丝上的位置。

2)将钢丝沿套筒或出浆孔插入，橡胶塞与出浆孔留有一定空隙，待灌浆料流出时，通过橡胶塞封堵出浆孔，封堵后须确保钢丝锚固长度符合要求。

3)灌浆结束时，灌浆孔封堵应及时、快速。

4)灌浆结束后进行自然养护，应做好现场防护工作，避免钢丝受到扰动。

5)进行预埋钢丝拉拔，拉拔仪应与预埋钢丝对中连接，加载方向应与钢丝轴线方向重合，加载速度应控制为0.15～0.50kN/s，应连续均匀施加荷载，直至钢丝被完全拔出，并记录极限拉拔荷载值，精确至0.1kN。

2.2 判定准则

取同批测点(灌浆料、水灰比、灌浆方式、灌浆单位、养护条件相同)极限拉拔荷载值中3个较大值的平均值，将该平均值的60%记为a，40%记为b。当测点极限拉拔荷载值>a且≥1.5kN时，可判定测点对应套筒灌浆饱满；当测点极限拉拔荷载值

对于需批量检测并判定的项目，可结合项目特点、现场情况等，并综合考虑以下要求后确定检测数量与位置：①GB/T 50344—2019《建筑结构检测技术标准》[6]中表3.3.10规定的建筑结构抽样检测最小样本容量或GB/T 50784—2013《混凝土结构现场检测技术标准》[7]中表3.4.4规定的检验批最小样本容量；②《装配式住宅建筑检测技术标准》[2]中第4.4.3条规定的检测数量与位置；③《装配式混凝土结构套筒灌浆质量检测技术规程》[3]中第3.3.3条规定的检测数量与位置。

对于灌浆不饱满的套筒或螺栓孔道，首先通过钻孔设备沿钢丝拉拔留下的出浆孔道进行扩孔，然后通过注射器及外接细管进行注射补灌。补灌时扩孔孔道内径与注射器外接细管外径之差应≥4mm，注射器内灌浆料液面最低位置应高于套筒或螺栓孔道顶端位置。注射补灌步骤为：①向注射器内倒入灌浆料；②将注射器外接细管放入扩孔孔道内；③缓慢推动注射器活塞进行注浆，如果一次注浆量不足，可重复以上步骤；④注射补灌至出浆孔灌浆料流出，边注射边拔出注射器，并及时封堵出浆孔。已有研究表明[8-9]，注射补灌后的接头性能满足JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》[10]的要求，且灌浆饱满密实。

3 现场检测结果分析

3.1 套筒灌浆连接

某装配式混凝土剪力墙结构采用套筒灌浆的方式进行连接，外墙为预制夹心保温剪力墙，厚310mm，其中，外叶墙厚60mm，保温层厚50mm，内叶墙厚200mm，套筒全部布置在内叶墙，并按梅花形布置。选择某片外墙进行检测，该墙体共有7个套筒，在每个套筒出浆孔处预埋钢丝并灌浆，自然养护3d后进行预埋钢丝拉拔，拉拔结束后使用内窥镜进行校核。

套筒灌浆饱满度检测结果如表1所示，由表1可知，极限拉拔荷载值中3个较大值的平均值为3.2kN，该平均值的60%为1.92kN，该平均值的40%为1.28kN。内窥镜校核结果如图2所示，由图2及表1可知，根据拉拔荷载值判定结果与根据内窥镜判定结果一致。

表1 套筒灌浆饱满度检测结果

图2 套筒灌浆内窥镜校核结果

3.2 螺栓灌浆连接

某装配式混凝土剪力墙结构采用螺栓灌浆的方式进行连接，外墙为预制混凝土剪力墙，厚200mm，螺栓孔道居中布置。选择某片外墙进行检测，该墙体共有7个螺栓孔道，在每个螺栓孔道出浆孔处预埋钢丝并灌浆，自然养护3d后进行预埋钢丝拉拔，拉拔结束后使用内窥镜进行灌浆饱满度校核。

螺栓灌浆饱满度检测结果如表2所示，由表2可知，极限拉拔荷载值中3个较大值的平均值为4.2kN，该平均值的60%为2.52kN，该平均值的40%为1.68kN。内窥镜校核结果如图3所示，由图3及表2可知，螺栓孔道L3极限拉拔荷载值相对平均值的范围为40%～60%，仅根据极限拉拔荷载值无法有效判定灌浆是否饱满，需结合内窥镜进行校核，进一步判定为灌浆不饱满；对于其他螺栓孔道，根据拉拔荷载值判定结果与根据内窥镜判定结果一致。

表2 螺栓灌浆饱满度检测结果

图3 螺栓灌浆内窥镜校核结果

4 结语

1)预埋钢丝拉拔法作为事中预埋、事后检测方法，既适用于施工单位自检，又适用于第三方检测评估，可有效控制并评估施工质量。

2)预埋钢丝拉拔法适用于套筒灌浆连接、螺栓灌浆连接等多种形式的灌浆饱满度检测，基于拉拔荷载值并结合内窥镜校核结果进行判定，结果可靠稳定。

3)应用预埋钢丝拉拔法检测到套筒或螺栓孔道灌浆不饱满时，可通过扩孔注射补灌的方式进行修复，从而实现检测与修复的有效闭环。