装配式建筑浆锚灌浆质量超声检测技术

2021-05-17

智能城市 2021年6期

关键词：换能器波纹管剪力墙

（南京方正建设工程质量检测有限公司，江苏南京 210000）

1 超声法检测浆锚灌浆料的充盈度

1.1 基本原理

检测装配式建筑构件连接处的实际灌浆质量是工程质量控制的重点作业环节，但当前广泛应用的检测方法均存在不足，如成本耗费较高、灌浆料充盈度的检测精度较低等。

以往超声波技术普遍被应用于混凝土缺陷检测作业中，利用超声波检测灌浆料在预制剪力墙、连接施工节点的充盈度有助于推动检测技术的创新发展，可提高装配整体式混凝土建筑建设施工的质量、完善相关的质量检测技术体系[1]。

参照混凝土超声检测的技术原理，检测装配式建筑浆锚灌浆料充盈度普遍运用超声波技术，通过斜测或对测的方法进行检测，以浆锚节点为目标对象，可得到关键声学参量的测量结果，如波幅、声速或波形等。依据此类声学参量及存在的一系列相对变化等，可判断灌浆料实际充盈度，有效把控装配式建筑浆锚灌浆施工质量。

利用超声波技术实际检测灌浆料充盈度的过程中，虽然其技术原理可为混凝土检测方法提供参考，但与混凝土缺陷检测存在较大差异。现有的超声波检测设备虽符合混凝土缺陷检测的相关要求，但其在检测浆锚灌浆料充盈度方面并不完全适用，在实际检测作业过程中，需要根据灌浆料充盈度检测的具体要求进行具体分析，寻求适宜的检测技术方法。

1.2 换能器的频率、直径与检测缺陷灵敏度

利用超声波技术检测缺陷时，换能器会影响检测技术的灵敏度，通常情况下，检测混凝土缺陷的超声波频率段相对固定，一般在50～100 kHz左右。当前，大部分混凝土超声波检测设备在换能器方面的配置均为50 kHz，因此，在超声波波长等因素的影响下，检测钻芯位置时难以测出位于其后的大型孔洞。

以混凝土为例，在混凝土声速确定的前提条件下，如果使用的换能器频率为50 kHz，得到的波长较长，会增大超声波的瞬时延伸面，易越过缺陷。因此，在选择或设定换能器的直径与频率时，应重点考量缺陷检测工作的具体需求，如检测的缺陷大小、尺寸等。一般情况下，可将波长作为标准，设定超声波测定范围时，应确保能够检测的最小缺陷与标准间不存在过大差距。

当换能器处于50 kHz时，对缺陷检测具有迟钝感，灵敏度不高，若将换能器的频率转换为500 kHz，其波长会过短，限制测量距离与检测范围。现阶段，国内大部分的超声仪器附带的换能器均为50 kHz，直径在40 mm左右，在装配式建筑浆锚灌浆料充盈度检测中，如果需要检测的缺陷其直径尺寸小于换能器的直径，检测难度较大，缺陷尺寸越小，越难以被检测设备发现。

1.3 换能器的改制

检测浆锚灌浆料的充盈度与混凝土的缺陷检测存在较大差异，在技术方法、设备参数设置等方面均具有其特殊性，例如，相比混凝土中缺陷，灌浆料存在的缺陷较少。

在装配式建筑的预制剪力墙中，利用超声波测距浆锚节点时，其实际测距更短。对灌浆料中存在的细小缺陷进行探测或开展剪力墙短测距作业时，关键在于匹配、选用适宜的换能器设备。在经济条件允许的情况下，可以优先考虑更高性能的换能器，如频率高、辐射断面直径小等，可提高检测准确度。

改制旧换能器也是一种有效做法，需要技术人员深入研究灌浆料充盈度超声波检测的整个过程，得出满足实际应用需求的具体改制方法，充分利用淘汰的超声波检测仪。经过系统化的改制后，换能器的检测频率主要有3种，分别为100、250、500 kHz，其辐射端面的直径也明显增大。

选择换能器开展超声检测时可以发现，越高的运行频率产生的波长越短，在较短的传播距离下，超声波检测灵敏度会显著提高。现阶段，大部分装配式建筑工程检测预制剪力墙的距离普遍较短，一般在200 mm左右。通过检测多种频率规格换能器的实际应用情况可知，在直径为10 mm端面辐射距离下，换能器的使用效果呈现最佳状态，其能够发射频率为500 kHz、接收250 kHz的组合频率。相比混凝土缺陷检测中应用的换能器，改制后的换能器运行频率更高、波长更短、检测精准度更高。除了具备对装配式建筑浆锚施工节点灌浆料充盈度的检测功能外，还可以用于检测建筑内预制剪力墙的局部是否存在空腔，对墙底部水平黏结缝的位置其灌浆料是否充盈等进行准确检测与判定。

2 装配式建筑浆锚施工节点检测灌浆料充盈度的具体方法

依照不同高度，现阶段装配式建筑使用的浆锚主要分为长孔道、短孔道。短孔道的浆锚与套筒形状较为相似，在孔道的上部与下部，别设置了一个出浆口与注浆口。长孔道的浆锚具有较高的外形高度，一般不低于500 mm，以双排浆锚的形式将其设置在建筑剪力墙板后方。

制作浆锚孔的波纹管为薄铁皮材质，安置2根波纹管时，需要确保其下端平行于剪力墙的底面部分。将一根高、一根低的管道上端弯成直角形状，再向墙板侧面延伸。

设定超声波的测定点时，确保上下点两点间隔距离在50～100 mm，适当集中于水平弯起端的下方，按照1～5顺序进行编号。在实际检测过程中，对测法一般用于水平方向的检测，即发射与接收超声波的整个过程。为了获得更精准的浆锚灌浆检测数据，可附加补充斜测法，即对交叉形式下的测点进行发射与接收检测，根据获取的检测结果，判定建筑浆锚灌浆的实际充盈度，找出存在漏灌、充盈度不足等问题的波纹管。超声检测方法如图1所示。

图1 超声检测方法

3 装配式建筑浆锚灌浆质量超声检测实例

3.1 现场检测

以某装配式建筑工程浆锚灌浆质量检测为例，在检测现场内，以从左到右的顺序与浆锚竖孔对应，设置4条超声波测线，以1、2、3、4的形式予以编号。为了能够与超声数据进行对比，可在实际检测过程中增加测点的布置。如果设置10个测点，可以依照1～10顺序编号测点，将1～4测点设置在波纹管，隔离浆锚节点。在两根位置不同波纹管的伸出口处布置4号、5号测点，在超声路径中其会经过1个浆锚孔。在波纹管低端伸出口下方设置余下测点，在超声路径中会经过2个浆锚孔。超声测点编号如图2所示。

图2 超声测点编号

3.2 数据处理分析

通过归纳总结试验数据可知，在四条超声波测线上，形成超声测点40个。1～3号波纹管上方形成测点12个，4、5号得到的测点共8个，位于两根高低波纹管的横向伸出口间。相比上一阶段，声速平均值较低，波幅平均值有所下降。6～10号处测得的测点共20个，处于两根波纹管伸出口下方。相比上一阶段，声速平均值更低，波幅平均值显著下降。

除去1～5号超声测点，分析6～10号测点数据可知，在剪力墙、对应单个浆锚孔位置，大部分数值显著偏小。依照混凝土缺陷检测的超声波技术应用规则，以从大到小的顺序对得到的20个声速值进行排序，可判定在整个拟定排序的后半部分内，存在可疑测点4个，最大声速值为4.274 m/s，属于可疑数据之一。

按照其他标准数据得出声速平均值，可以计算得出异常情况声速的判断值。与波列视图对应，在测点数据显著偏小的情况下，其前期的波形并未产生较大的起伏，趋向于水平态的直线。

在判别灌浆料充盈度时，应以关键的声学参量作为基本原则，包括波幅、声速与波形等。通过深入分析可知，浆锚灌浆质量存在可疑的为1号、4号测点对应的孔道。

3.3 实体开凿验证

在完成浆锚灌浆料充盈度检测一周后，依照相应的报告结果，实施实体开凿剪力墙的验证环节，通过开凿处理存在可疑性的缺陷部位，验证其是否存在充盈度不足等问题。在实际开凿过程中，需要首先记录超声测点在剪力墙前方、后方的具体布设位置及设定的开凿部位。4号测点为低伸出口的波纹管浆锚孔，通过开凿验证可以发现，其存在充盈度不足的问题。1号测点位于剪力墙后方，即伸出口较高的波纹管浆锚孔，开凿验证显示，浆锚孔内漏灌了部分灌浆料，使波纹管内钢筋呈现裸露状态。