沖擊回波法檢測(cè)預(yù)制構(gòu)件管道壓漿密實(shí)性研究

侯 高 峰

(1.安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院,安徽 合肥 230088； 2.安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站,安徽 合肥 230088)

沖擊回波法檢測(cè)預(yù)制構(gòu)件管道壓漿密實(shí)性研究

侯 高 峰1,2

(1.安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院,安徽 合肥 230088； 2.安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站,安徽 合肥 230088)

介紹了沖擊回波法的基本原理及其在混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用，并結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)預(yù)制管道內(nèi)密實(shí)、全空及半空的狀態(tài)進(jìn)行了壓漿密實(shí)性檢測(cè)，指出沖擊回波法檢測(cè)預(yù)制管道壓漿密實(shí)性是一種可行的方法。

沖擊回波法，預(yù)制構(gòu)件管道，密實(shí)性檢測(cè)

0 引言

管道壓漿技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁等土木結(jié)構(gòu)中，而預(yù)制構(gòu)件內(nèi)管道壓漿密實(shí)性將直接影響預(yù)應(yīng)力構(gòu)件安全性能，也影響結(jié)構(gòu)的有效連接和耐久性[1-4]。但預(yù)制管道壓漿密實(shí)性無(wú)損檢測(cè)是工程界一個(gè)技術(shù)難題，目前壓漿質(zhì)量的檢測(cè)還沒(méi)有比較成熟的技術(shù)方法及相關(guān)規(guī)范。在相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)資料[5]～[9]中，檢測(cè)技術(shù)研究多應(yīng)用于橋梁施工領(lǐng)域，本文主要對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)預(yù)制管道密實(shí)性進(jìn)行研究。相比較于橋梁的管道，裝配式建筑采用預(yù)制構(gòu)件中的管道更小更短，檢測(cè)難度更大，目前尚無(wú)精準(zhǔn)有效的無(wú)損檢測(cè)方法、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)超聲波法，雷達(dá)法，超聲脈沖法和沖擊回波法的嘗試，發(fā)現(xiàn)沖擊回波法對(duì)裝配式預(yù)制構(gòu)件管道壓漿密實(shí)性就有很強(qiáng)的測(cè)試精度。

1 沖擊回波法歷史發(fā)展及基本原理[10-12]

沖擊回波法研究最早大約在20世紀(jì)80年代，后經(jīng)過(guò)Sansalone和Streett等不斷研究，于90年代末期，NIST 和康奈爾大學(xué)共同發(fā)布了IE法的標(biāo)準(zhǔn)草案，并于1998年成為ASTM標(biāo)準(zhǔn) [ASTM C 1383]。此后，IE法在混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)、混凝土早期強(qiáng)度測(cè)試及厚度測(cè)試等方面發(fā)揮了重要的作用。

沖擊回波法檢測(cè)原理是用一個(gè)短時(shí)的機(jī)械沖擊作為激振源在預(yù)制構(gòu)件管道的混凝土表面沖擊來(lái)產(chǎn)生壓縮波，應(yīng)力波傳播到結(jié)構(gòu)內(nèi)部。本次測(cè)試采用的灌漿密實(shí)度定位測(cè)試IEEV法，如果管內(nèi)灌漿密實(shí)，則該波順利向下傳播，遇到板底后反射回來(lái)被傳感器接收；如果管道灌漿存在缺陷時(shí)，一方面激振的彈性波在缺陷處會(huì)產(chǎn)生反射，同時(shí)在底部反射回來(lái)的彈性波的傳播時(shí)間也會(huì)比灌漿密實(shí)的地方長(zhǎng)，測(cè)試出的厚度變大。根據(jù)主頻和厚度變化情況，可確定管內(nèi)灌漿不密實(shí)的區(qū)域。如果要進(jìn)一步分析缺陷的大小等情況，可根據(jù)頻譜圖上的波形進(jìn)行分析。

2 試件及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究

采用的試件為某裝配式預(yù)制構(gòu)件廠家生產(chǎn)的預(yù)制剪力墻構(gòu)件，其為結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件，見(jiàn)圖1，其底部排列著兩排直徑約為3.5 cm的圓孔，高度約為40 cm的注漿管道，預(yù)制構(gòu)件吊裝后將注漿孔與對(duì)應(yīng)預(yù)留的結(jié)構(gòu)插筋相連，然后向注漿孔中壓入灌漿料，預(yù)留插筋與預(yù)制剪力墻間全部用灌漿料進(jìn)行連接。實(shí)驗(yàn)前，對(duì)試件進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，清除表面的浮漿及漿料等，使得IE傳感器與試件管道表面緊密接觸。

2.1 試件管道未注漿的全空狀態(tài)測(cè)試及開(kāi)孔檢查

將剪力墻的1個(gè)管道作為1個(gè)測(cè)線，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)了3條測(cè)線，每條測(cè)線上測(cè)試14個(gè)點(diǎn)，其中0點(diǎn)～6點(diǎn)(本系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)計(jì)數(shù)是從“0”開(kāi)始)為管道上的測(cè)試數(shù)據(jù)，7點(diǎn)～13點(diǎn)為密實(shí)區(qū)混凝土上的數(shù)據(jù)。

典型測(cè)線檢測(cè)結(jié)果如圖2所示：7點(diǎn)～13點(diǎn)為管道注漿密實(shí)時(shí)試件底部的正常反射時(shí)刻(即圖中用黑色線條輔助顯示)；0點(diǎn)～6點(diǎn)的反射明顯晚于試件注漿密實(shí)的反射時(shí)間(7點(diǎn)～13點(diǎn)的反射時(shí)間)，即0點(diǎn)～6點(diǎn)處的波產(chǎn)生了繞射，因此可判斷0點(diǎn)～6點(diǎn)為注漿不密實(shí)區(qū)域(注：圖中Y軸表示測(cè)試點(diǎn)數(shù)，X軸表示傳播時(shí)間；黑色豎線表示正常的梁底部反射，白色方框區(qū)域則表示不密實(shí)區(qū)域)?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了開(kāi)孔檢查，全空狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況完全一致。

2.2 試件管道滿(mǎn)注漿密實(shí)狀態(tài)測(cè)試及開(kāi)孔檢查

將剪力墻的1個(gè)管道作為1個(gè)測(cè)線，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)了5條測(cè)線，每條測(cè)線上測(cè)試16個(gè)點(diǎn)，其中0點(diǎn)～8點(diǎn)為管道上的測(cè)試數(shù)據(jù)，9點(diǎn)～16點(diǎn)為密實(shí)區(qū)混凝土上的數(shù)據(jù)。

典型測(cè)線檢測(cè)結(jié)果如圖3所示：9點(diǎn)～16點(diǎn)為管道注漿密實(shí)時(shí)試件底部的正常反射時(shí)刻，0點(diǎn)～8點(diǎn)管道上數(shù)據(jù)的反射時(shí)刻與9點(diǎn)～16點(diǎn)的反射時(shí)刻相同、一致，因此判斷0點(diǎn)～8點(diǎn)處注漿較好，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了開(kāi)孔檢查，全密實(shí)狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況完全一致。

2.3 試件管道半空狀態(tài)測(cè)試及開(kāi)孔檢查

將剪力墻的1個(gè)管道作為1個(gè)測(cè)線，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)了2條測(cè)線，每條測(cè)線上測(cè)試17個(gè)點(diǎn)，其中0點(diǎn)～7點(diǎn)為管道上的測(cè)試數(shù)據(jù)，8點(diǎn)～17點(diǎn)為混凝土上的數(shù)據(jù)。

典型測(cè)線檢測(cè)結(jié)果如圖4所示：8點(diǎn)～17點(diǎn)為管道注漿密實(shí)時(shí)試件底部的正常反射時(shí)刻，該區(qū)域?yàn)槿抗酀{的密實(shí)區(qū)；0點(diǎn)～7點(diǎn)處的波產(chǎn)生了明顯的繞射，該區(qū)域?yàn)槲醋{區(qū)域，因此判斷0點(diǎn)～7點(diǎn)為注漿不密實(shí)區(qū)域?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了開(kāi)孔檢查，半空狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況結(jié)果基本吻合。

3 檢測(cè)實(shí)例

以安徽省合肥市在建的裝配式建筑小區(qū)為例，選取帶有預(yù)制管道的預(yù)制剪力墻構(gòu)件，對(duì)已經(jīng)注漿的墻體的壓漿密實(shí)性進(jìn)行檢測(cè)，剪力墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C40，墻體尺寸長(zhǎng)×高×厚為2 720 mm×1 600 mm×200 mm，注漿孔道長(zhǎng)度為400 mm，注漿施工30 d，錨固鋼筋與原預(yù)留鋼筋通過(guò)孔道內(nèi)的灌漿料錨固。當(dāng)天為陰雨天，選擇的墻體表面有輕微的水跡。

采用沖擊回波IEEV法，將剪力墻的1個(gè)管道作為1個(gè)測(cè)線，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)了1條測(cè)線，每條測(cè)線上測(cè)試16個(gè)點(diǎn)，其中0點(diǎn)～8點(diǎn)為管道上的測(cè)試數(shù)據(jù)，9點(diǎn)～16點(diǎn)為密實(shí)區(qū)混凝土上的數(shù)據(jù)。

典型測(cè)線檢測(cè)結(jié)果如圖5所示： 9點(diǎn)～16點(diǎn)為管道注漿密實(shí)時(shí)試件底部的正常反射時(shí)刻，0點(diǎn)～8點(diǎn)管道上數(shù)據(jù)的反射時(shí)刻與9點(diǎn)～16點(diǎn)的反射時(shí)刻相同、一致，因此判斷0點(diǎn)～8點(diǎn)處注漿較好，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了鉆芯取樣驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況完全吻合，管道內(nèi)的灌漿料完全密實(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

1)通過(guò)模型的實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)測(cè)及開(kāi)孔檢查表明，沖擊回波法檢測(cè)預(yù)制構(gòu)件管道壓漿密實(shí)性是完全可行的方法，而且完全適用于裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件又小又短的管道密實(shí)性的檢測(cè)，這是一種檢測(cè)技術(shù)上的突破。2)目前管道壓漿密實(shí)性檢測(cè)上只是在全空、半空和全密實(shí)的狀態(tài)下測(cè)試完成的，能定性的判斷出是否密實(shí)，對(duì)于密實(shí)的程度、大小及形狀等仍需要進(jìn)一步的定量研究，同時(shí)要進(jìn)行大量的、反復(fù)的、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)和理論研究。3)沖擊回波法對(duì)于孔道表面的水跡、孔道內(nèi)的鋼筋、預(yù)制管道成孔內(nèi)定型箍筋及密集鋼筋等均不敏感，而僅對(duì)于測(cè)試區(qū)的密實(shí)性敏感，是一種完全優(yōu)于雷達(dá)法、超聲法檢測(cè)的測(cè)試方法。

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Study for grouting density inspection of prefabricate pipe grouting by means of shock echo method

Hou Gaofeng1,2

(1.AnhuiandHuaiRiverWaterResourcesResearchInstitute，Hefei230088,China；2.AnhuiProvinceCentreforQualitySupervision&TestofBuildingEngineering，Hefei230088,China)

This paper introduces the basic principle of the shock echo method and its application in nondestructive testing of concrete structure, and combined with engineering examples, based on the prefabricated pipe tightly, the whole state of empty and half empty, and the grouting compactness detection, point out the shock echo method to detect precast pipe grouting compactness is a feasible method.

shock echo method, prefabricated pipe, grouting density inspection

2015-08-24

侯高峰(1981- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2015)31-0035-02

TU311

A