裝配式混凝土結(jié)構(gòu)套筒灌漿飽滿度檢測試驗(yàn)研究

徐 柯 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計院，安徽 合肥 230032）

0 前言

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中，連接構(gòu)件與后澆混凝土的技術(shù)為影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵。采用套筒灌漿技術(shù)，可以在預(yù)制混凝土構(gòu)件時進(jìn)行金屬套筒預(yù)埋，然后通過插入鋼筋和灌注水泥灌漿料進(jìn)行應(yīng)力傳遞，滿足結(jié)構(gòu)的抗震性和承載力設(shè)計要求。但在實(shí)際使用該技術(shù)時，還要加強(qiáng)套筒灌漿飽滿度控制，才能使結(jié)構(gòu)具有耐久性和安全性。因此，還應(yīng)加強(qiáng)對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)套筒灌漿飽滿度檢測試驗(yàn)的研究，以便科學(xué)的進(jìn)行套筒灌漿飽滿度檢測。

1 套筒灌漿飽滿度檢測方法概述

按照《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要求套筒灌漿應(yīng)做到飽滿密實(shí)。但在實(shí)際施工的過程中，受出漿口不出漿、漿體回流等因素的影響，套筒灌漿可能出現(xiàn)不飽滿的問題。為保證灌漿質(zhì)量，還要加強(qiáng)套筒灌漿飽滿度檢測。而現(xiàn)階段在灌漿飽滿度檢測方面，主要可以采用兩種方法，即預(yù)埋鋼絲拉拔法和預(yù)埋傳感器法。

1.1 預(yù)埋鋼絲拉拔法

采用預(yù)埋鋼絲拉拔法，即在套管灌漿前在出漿口位置完成鋼絲預(yù)埋。灌漿并直至漿料凝固后，可以通過拉拔預(yù)埋鋼絲完成拉拔荷載值測定，必要時可以利用內(nèi)窺鏡對拉拔后留下的孔道進(jìn)行觀測，將探頭深入出漿口內(nèi)部確認(rèn)灌漿是否存在缺陷，完成判定結(jié)果的校核。采用該種方法，需要在漿體凝固后進(jìn)行飽和度檢測，可以用于進(jìn)行灌漿不飽滿套筒的治理和修補(bǔ)研究。實(shí)際檢測時，由于普通強(qiáng)度的鋼絲多為光圓鋼筋冷拉制成，性能不穩(wěn)，表面狀態(tài)不一致，存在拉拔力離散大的問題，因此還要采用高強(qiáng)鋼絲進(jìn)行檢測。拉拔的過程中，需要采用專業(yè)拉拔設(shè)備進(jìn)行拉拔操作，利用錨具對高強(qiáng)鋼絲進(jìn)行錨固，保證被拉鋼絲位于表面平整的混凝土基體表面，然后緩慢施加拉拔力，直至鋼絲被拔出。在整個過程中，需要對拉拔設(shè)備的力值變化進(jìn)行記錄，確定設(shè)備的峰值荷載。

1.2 預(yù)埋傳感器法

采用預(yù)埋傳感器法，需要在套筒出漿口的位置進(jìn)行阻尼振動傳感器的預(yù)埋，然后進(jìn)行灌漿操作。在灌漿的過程中，直至灌漿結(jié)束，都可以利用傳感器進(jìn)行波形采集，用于對灌漿飽滿度進(jìn)行判斷。一旦發(fā)現(xiàn)灌漿不飽滿，可以立即進(jìn)行處理。如針對單獨(dú)套筒，可以直接從灌漿口補(bǔ)灌。針對連通腔套筒，還要先從原連通腔進(jìn)行補(bǔ)灌，效果不佳方能從不飽滿灌漿口補(bǔ)灌。采用該種檢測方法，實(shí)際是對阻尼振動幅值衰減原理進(jìn)行運(yùn)用，即通過對灌漿前后傳感器振動幅值變化進(jìn)行檢測完成飽滿程序確定。實(shí)際檢測時，需要進(jìn)行灌漿傳感器的埋設(shè)，在傳感器周圍分別為空氣、水、流動砂漿和凝固砂漿時，設(shè)備周圍介質(zhì)彈性模量將不斷增大，設(shè)備振動阻尼系數(shù)不斷增大，振動幅值也會迅速衰減。根據(jù)衰減情況，則能對套筒內(nèi)灌漿高度和設(shè)備相對位置進(jìn)行判斷，確定灌漿飽滿度大小。

2 套筒灌漿飽滿度檢測試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)設(shè)計

采用預(yù)埋鋼絲拉拔法進(jìn)行檢測試驗(yàn)，需要選擇直徑達(dá)3mm和5mm的高強(qiáng)鋼絲，錨固長分別為20mm和30mm，灌漿料自然養(yǎng)護(hù)齡期分別為3d和7d。鋼絲的屈服荷載為21.4kN，強(qiáng)度為1092MPa，抗拉荷載和抗拉強(qiáng)度分別為22.1kN和1124MPa。在試驗(yàn)過程中，需要對基體拉拔參數(shù)進(jìn)行記錄，并利用特定錨固長度進(jìn)行飽滿度檢測，通過現(xiàn)場檢測確定方法的有效性。采用預(yù)埋傳感器進(jìn)行套筒灌漿飽滿度檢測，需要采用ZBL-1000灌漿飽滿度檢測儀。該儀器由傳感器和振動信號采集儀構(gòu)成，在應(yīng)用時需要在套筒出漿口進(jìn)行傳感器的插入，然后在灌漿過程中進(jìn)行振動信號的測試。對振動信號幅值變化進(jìn)行觀察，則能確定套筒灌漿飽滿程度。在灌漿操作中，采用超高強(qiáng)無收縮鋼筋全灌漿套筒，性能符合相關(guān)規(guī)定要求，灌漿料與水的拌合比為0.14，

2.2 試件制作

在試驗(yàn)過程中，為對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接部位現(xiàn)場灌漿施工進(jìn)行模擬，各組試驗(yàn)構(gòu)件由上、下兩部分構(gòu)成，分別代表預(yù)制構(gòu)件和后澆帶，需要在上部進(jìn)行灌漿套筒埋設(shè)，下部外伸鋼筋需要與上部套筒對應(yīng)，鋼筋直徑14mm，混凝土強(qiáng)度等級為C30。在基體拉拔試驗(yàn)中，共進(jìn)行9組、27根鋼絲拉拔，各工況鋼絲相同，試件長、寬、高分別為1500mm、1050mm、80mm。在下料過程中，需要維持統(tǒng)一長330mm，并利用架立筋進(jìn)行準(zhǔn)確錨固。在預(yù)埋傳感器檢測試驗(yàn)中，需開展2組試驗(yàn)，各組試驗(yàn)構(gòu)件內(nèi)進(jìn)行4個灌漿套筒預(yù)埋，其中1#和3#靠近灌漿側(cè)，另兩個遠(yuǎn)離灌漿側(cè)。第一組試驗(yàn)對1#、2#進(jìn)行完全灌漿，3#和4#進(jìn)行漏漿模擬，前者打開注漿孔進(jìn)行部分灌漿料放出，后者全部放出。第二組試驗(yàn)從3#進(jìn)行均勻注漿，待出漿口出漿后打開1#進(jìn)行漏漿模擬，然后利用3#進(jìn)行均勻補(bǔ)漿后完成封堵。

2.3 檢測結(jié)果

2.3.1 預(yù)埋鋼絲拉拔檢測結(jié)果

從預(yù)埋鋼絲拉拔檢測結(jié)果來看，在養(yǎng)護(hù)分別達(dá)到3d和7d的條件下，灌漿料抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到87MPa和93MPa，差別不大。但是在現(xiàn)場灌漿后，長時間養(yǎng)護(hù)缺乏有效防護(hù)，將造成部分預(yù)埋鋼絲被碰壞。因此在現(xiàn)場試驗(yàn)的過程中，為縮短檢測時間，可以選擇3d養(yǎng)護(hù)時間。在鋼絲直徑越大的情況下，拉拔荷載值與錨固長的線性規(guī)模更加顯著，直徑較小則數(shù)據(jù)離散性大，因此還應(yīng)選用直徑為5mm的鋼絲進(jìn)行拉拔檢測。在錨固長度增大的情況下，數(shù)據(jù)離散性逐步減小，所以需選擇30mm錨固長度對套筒內(nèi)灌漿飽滿度進(jìn)行有效反映。

拉拔荷載測試結(jié)果(kN) 表1

確定最佳拉拔試驗(yàn)條件后，對鋼絲直徑5mm、錨固長30mm、養(yǎng)護(hù)3d的3組試件7#、8#、9#拉拔荷載實(shí)測結(jié)果進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，荷載分別為3.156kN、2.818kN、1.423kN，計算結(jié)果為2.818kN。采用內(nèi)窺鏡進(jìn)行觀測可以發(fā)現(xiàn)，7#、8#鋼絲留下孔道內(nèi)灌漿飽滿，9#則存在明顯的空洞。從現(xiàn)場操作記錄來看，7#、8#試件在灌漿過程中采用完全灌漿，9#采用連通腔灌漿，并在灌漿管拔出前持壓不夠，導(dǎo)致部分漿體回流，造成了套灌漿不飽滿，繼而導(dǎo)致灌漿料強(qiáng)度下降。

圖1 內(nèi)窺鏡檢測結(jié)果

2.3.2 預(yù)埋傳感器檢測結(jié)果

從檢測結(jié)果來看，從第一組試驗(yàn)檢測結(jié)果來看，1#和2#擁有相同檢測結(jié)果，灌漿后傳感器檢測得到的振動信號幅值明顯衰減，說明套筒內(nèi)灌漿液面比出漿口高，傳感器被漿液包裹所以振動阻尼增大，套筒完全灌滿。3#和4#套筒擁有相似檢測結(jié)果，漏漿后得到的振動信號幅值衰減較小，主要是由于灌漿液面較低，傳感器振動阻尼減小，套筒未灌滿。在灌漿料硬化后，將各套筒出漿口打開進(jìn)行驗(yàn)證，證明測試結(jié)果正確。從第二組試驗(yàn)檢測結(jié)果來看，完全灌滿后各套筒傳感器檢測得到的振動信號均出現(xiàn)了幅值衰減的情況，套筒全部被灌滿。模擬漏漿的過程中，各套筒振動信號幅值衰減程度不同，但均有所減小，可以說明一處漏漿將導(dǎo)致各套筒灌漿不飽滿。通過補(bǔ)灌，各套筒振動信號幅值衰減重新增大，套筒全部被再次灌滿。從校驗(yàn)結(jié)果來看，檢測結(jié)果正確無誤。

圖2 第一組試驗(yàn)的試件現(xiàn)場驗(yàn)證結(jié)果

3 結(jié)論

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工的過程中，采用套管灌漿，可以利用預(yù)埋鋼絲拉拔法和預(yù)埋傳感器法進(jìn)行灌漿飽滿度檢測。從試驗(yàn)結(jié)果來看，采用2種方法均能準(zhǔn)確進(jìn)行飽滿度檢測。相比較而言，采用預(yù)埋鋼絲拉拔法需要結(jié)合內(nèi)窺鏡提高檢測精度，并花費(fèi)3d時間進(jìn)行試件養(yǎng)護(hù)，步驟相對復(fù)雜，但是能夠用于查找灌漿不飽滿的原因，可以在現(xiàn)場施工發(fā)現(xiàn)問題后使用；采用預(yù)埋傳感器法則能在灌漿后立即完成飽滿度檢測，可以滿足施工檢測的效率要求。