一种快速检测 PC 灌浆套筒假性饱满的方法研究

吴 青

（通标标准技术服务（上海）有限公司，上海 201319）

0 引言

随着国家对装配式建筑的大力推广，装配整体式混凝土结构大量应用于工业、民用建筑，但是装配式建筑区别于现浇结构的关键在于构件之间的连接。目前装配整体式结构主要受力构件之间的连接依靠灌浆套筒，所以灌浆套筒的灌浆质量对结构整体稳定性起着至关重要的作用。目前对于灌浆套筒饱满度检测的方法主要有：预埋钢丝拉拔法、预埋传感器法、X 光射线法、直接取样法等［1］。区别几种检测方法：预埋钢丝拉拔法和预埋传感器法需要在套筒灌浆之前提前预埋钢丝和传感器，在实际应用上有很大的不确定性；X 光射线法属于特种作业方法，操作设备有诸多局限性，不便于广泛推广；直接取样法可以直观反应灌浆套筒内部灌浆质量，会对结构产生不可逆的结构性损伤，不可以作为普测的检测方法。鉴于上述原因，本文通过研究一种快速检测 PC 灌浆套筒假性饱满的方法，可以普测而且快速、有效、定性地筛选出非饱满灌浆套筒，再结合其他几种可以定量检测套筒灌浆饱满度的检测方法，可以有针对性对批次灌浆套筒灌浆质量做出评判，可以很好地为装配整体式混凝土结构套筒灌浆质量检测充当排头兵。

1 方法研究概况

装配整体式混凝土结构 PC 构件灌浆套筒灌浆原理如图 1 所示。灌浆料通过一定压力从灌浆口进、从排浆口出，工程现场操作工人大多通过观察排浆口出浆情况初步判定灌浆饱满与否，但是现有灌浆套筒饱满度检测研究数据显示，即使灌浆套筒排浆口出浆但灌浆套筒内灌浆料也有可能不饱满，因为灌浆套筒一般与连通腔配合使用，当连通腔密封不好时，套筒内灌浆料会出现回流漏浆现象。当出现这种回流漏浆现象时，由于排浆口处于水平状况，这一段灌浆料从外面看排浆口是处于饱满密实状态，但是钢筋连接部位灌浆料由于重力作用导致液面下降从而出现空洞现象如图 2 所示。这种现象定义为假性饱满，假性饱满就是装配整体式混凝土结构 PC 构件灌浆套筒从排浆口看是处于饱满状况，然而套筒内部由于漏浆原因而出现无法被直观发现的空洞。本方法研究就是通过回弹仪对灌浆套筒排浆口进行弹击，通过观察回弹仪弹击情况反映判别是否出现露浆而导致的假性饱满现象，为后续定量检测套筒灌浆饱满度提供快速筛选方法。

图1 灌浆套筒原理

图2 漏浆空洞现象（假性饱满）

2 回弹仪选择及方法研究

采用回弹仪弹击灌浆套筒排浆口，如果灌浆套筒内部灌浆质量如图 1 所示为饱满状态，弹击产生的冲击力无法使内部饱满的灌浆料移动，冲击能量反弹到回弹仪会使回弹仪得到回弹数值；如果灌浆套筒内部灌浆质量如图 2 所示为假性饱满状态，回弹仪冲击能量会使排浆口处灌浆料松动且往里明显移动；由于排浆口灌浆料与套筒内壁存在不同大小的摩擦力，所以必须选用合适冲击能量的回弹仪；冲击动能太小，内部灌浆料无法松动且移动，冲击动能太大，会使排浆口处灌浆料破碎。

目前常用冲击动能为 2.207 J 的中型回弹仪（见图 3）和冲击动能为 5.5 J 的重型回弹仪（见图 4）。通过市场调研，发现灌浆套筒排浆口内径为 8～10 mm，而灌浆套筒排浆口是通过 PVC 管引伸至 PC 构件表面。本次研究装配整体式混凝土结构 PC 构件选用剪力墙结构，剪力墙常见厚度为 200 mm，内部灌浆套筒多采用梅花状布置，因而灌浆套筒内部中心线距 PC 构件排浆口外边缘距离为 80～150 mm。研究模拟实际现场施工情况，选用内径为 8 mm、长度 120 mm 的 PVC 管（见图 5），选择 0.12 水灰比灌浆料，制作 30 个灌浆料试验样品，在龄期达到 1、3、7、14、28 d 后，分别用两种回弹仪进行弹击，观察 PVC 管内灌浆料是否可以松动，记录移动距离，不同龄期两种回弹仪回弹结果如表 1 所示。

图3 2.207 J 中型回弹仪

图4 5.5 J 重型回弹仪

图5 灌浆料试样

通过表 1 发现，①灌浆料试件内的灌浆料移动距离随着龄期的增长而变小；②冲击动能为 2.207 J 的中型回弹仪在灌浆料 28 d 龄期的时候弹击没有发现明显移动，而冲击动能为 5.5 J 的重型回弹仪在各个龄期段都有明显移动；③各个龄期段冲击能量为 5.5 J 的重型回弹仪弹击灌浆料的移动距离远大于冲击动能为 2.207 J 的中型回弹仪弹击移动距离；通过对比，选择冲击动能为 5.5 J 的重型回弹仪作为本次研究的首选回弹仪类型。

表1 灌浆料试样两种回弹仪不同龄期弹击结果

本次研究采用内径为 8 mm PVC 管作为试验样品载体，而冲击动能为 5.5 J 的重型回弹仪配套弹击杆直径为 16 mm，远远大于 PVC 排浆口内径，为了满足弹击条件，对弹击杆端部进行截面改造缩小如图 6 所示。

3 工程现场验证

通过实验室研究数据发现该方法是可行有效的，选择某一工程项目进行实践验证，验证范围为某一层装配整体式混凝土结构 PC 剪力墙灌浆套筒（见图 7），该层灌浆料龄期＞28 d。首先对灌浆套筒编号后量取每个排浆口孔内灌浆料液面距离 PC 构件边缘的距离；其次考虑到排浆口的橡木塞安装质量无法协调统一，排浆口孔内灌浆料液面不一定垂直于回弹仪弹击方向，所以在每个排浆口连续弹击三次（见图 8），只记录第三次弹击数据作为回弹值；最后如果第一次或者第二次弹击使灌浆套筒内灌浆料松动且往里移动，则量取弹击后排浆口孔内灌浆料液面距离 PC 构件边缘的距离并记录。观察弹击后排浆口孔内灌浆料液面变化。验证结果如表 2 所示。

图7 验证 PC 剪力墙灌浆套筒

图8 现场验证弹击测试

表2 工程现场验证结果汇总

由表 2 发现，总共检查了 5 个 PC 剪力墙构件 35 个排浆口，发现 6 处弹击后有明显松动现象，而且灌浆套筒内灌浆料往套筒内移动明显，为了验证这 6 处灌浆套筒内部是否存在假性饱满空洞，随机抽取两个点（二层墙 F×4-5 第 4 个排浆口、二层墙 13×B-D 第 1 个排浆口）按照 CECS 21：2000《超声法检测混凝土缺陷技术规程》进行超声法检测内部缺陷（见图 9、图 10），超声法检测结果如表 3 所示［2］。

表3 超声法检测内部缺陷结果汇总

图9 二层墙 F×4-5第 4 个排浆口

图10 二层墙 13×B-D第 1 个排浆口

从表 3 很明显地发现两个排浆口 1、2 号测点声时明显大于其他 3 个测点，声速和幅度明显低于其他 3 个测点，可以明显判别 1、2 号测点区域内部灌浆质量缺陷，与回弹仪弹击结果相吻合［3］。

4 结论

本次方法研究试验证明采用冲击能量为 5.5 J 的重型回弹仪配合定制的小直径弹击杆检测装配整体式混凝土结构灌浆套筒假性饱满的方法可行有效，在定性非定量的前提下，该方法有简单、快捷、直观等优点，在实际应用中，可以实现普测的目的，初步快速准确地筛选出有问题的非饱满灌浆套筒，再结合其他几种可以定量检测套筒灌浆饱满度的检测方法，可以大大提高装配整体式混凝土建筑施工质量。Q