基于沖擊回波法檢測套筒灌漿缺陷試驗研究

史超男 劉夢溪

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑管理學(xué)院，江蘇 徐州221000）

隨著我國建筑工業(yè)化的不斷發(fā)展，裝配式建筑憑借其經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保、施工安全等優(yōu)點(diǎn)在國內(nèi)迅速崛起。但是隨著裝配式建筑迅速發(fā)展，質(zhì)量的監(jiān)管必須跟上行業(yè)的發(fā)展步伐。目前裝配式結(jié)構(gòu)面臨的最大問題是豎向構(gòu)件連接處是否可靠，而豎向連接是否可靠主要取決于套筒內(nèi)灌漿的飽滿度，需要有可靠的檢測技術(shù)來檢驗現(xiàn)場灌漿的飽滿度。為此，申報了江蘇省住房城鄉(xiāng)建設(shè)廳2019 年度江蘇省建設(shè)系統(tǒng)科技項目（指導(dǎo)類）項目，《利用沖擊回波法技術(shù)檢測裝配式建筑套筒灌漿料缺陷的可行性研究》，課題編號：2019ZD070。

1 沖擊回波法檢測套筒灌漿缺陷原理

采用沖擊回波法檢測套筒灌漿缺陷的原理如圖1 所示。其中f1處的峰值頻率為密實(shí)素混凝土的厚度頻率。當(dāng)套筒內(nèi)部存在灌漿缺陷時，應(yīng)力波發(fā)生繞射，使得應(yīng)力波的傳播時間陡然增加，厚度頻率向左移到f2的位置，并產(chǎn)生缺陷反射頻率fvoid。若套筒灌漿飽滿，由于套筒壁厚較薄，波長相對較小，應(yīng)力波可直接穿過套筒壁而不產(chǎn)生繞射，此時峰值頻率f3與厚度頻率f1基本相同，并強(qiáng)度較弱的鋼混界面反射頻率fsteel。

圖1 沖擊回波法檢測套筒灌漿缺陷原理

2 套筒灌漿飽滿度檢測試驗

2.1 試驗儀器

本試驗采用的檢測儀器為由四川升拓檢測技術(shù)股份有限公司研發(fā)的預(yù)應(yīng)力混凝土多功能檢測儀（SPC-MATS）。該儀器可用來檢測混凝土缺陷、灌漿飽滿度等，具有較好的圖形圖像處理功能。

預(yù)應(yīng)力混凝土多功能無損測試儀如圖2 所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力混凝土多功能無損測試儀（SPC-MATS）

2.2 試件設(shè)計及制作

本試驗采用C40 自制混凝土，鋼筋選用HRB400E 級，灌漿料選用CGMJM-VI 型高強(qiáng)灌漿料。套筒選用GTZQ4-20 全灌漿套筒，其內(nèi)徑為42mm，外徑為51mm，全長380mm，對應(yīng)的連接鋼筋為公稱直徑20mm 的帶肋鋼筋。灌漿料基本性能滿足JGT408-2013《鋼筋連接用套筒灌漿料》要求，套筒基本性能滿足JGT398-2012《鋼筋連接用灌漿套筒》要求，制作試件時采用豎向灌漿的方式。試件設(shè)計參考國家標(biāo)準(zhǔn)圖集15G365-1《預(yù)制混凝土剪力墻外墻板》和15G365-2《預(yù)制混凝土剪力墻內(nèi)墻板》，最終確定試件尺寸為0.2m×0.3m×0.45m，見圖3。各試件基本信息見表1。

表1 試件設(shè)計信息

圖3 試件設(shè)計示意圖

圖4 各試件檢測結(jié)果

2.3 試驗過程

測試前，對試件測試區(qū)的表面進(jìn)行了打磨處理，以保證測試面與傳感器緊密貼合。在測試區(qū)沿套筒方向繪制一條直線作為測線，每條測線設(shè)10 個測點(diǎn)，間距為30～40mm，具體根據(jù)有效灌漿長度進(jìn)行調(diào)整。套筒有效灌漿長度范圍測點(diǎn)不少于3 個，每個測點(diǎn)激振2 次。激振位置與傳感器間距保持20～50mm，測點(diǎn)布置完成后，將下一個測點(diǎn)作為上一個測點(diǎn)的激振點(diǎn)，測試由下至上進(jìn)行。

2.4 試驗結(jié)果與分析

各試件檢測結(jié)果如圖4 所示。

從數(shù)據(jù)處理結(jié)果來看，在試件無缺陷的情況下（A 類試件），頻譜曲線中頻率及幅值比較穩(wěn)定，且與密室素混凝土的頻譜曲線接近，說明套筒及套筒內(nèi)部鋼筋的存在對厚度頻率的影響很?。蝗籼淄矁?nèi)存在灌漿缺陷（B 類試件），則厚度頻率向左偏移，且缺陷越大，向左偏移越為明顯，說明套筒內(nèi)部缺陷會導(dǎo)致厚度頻率降低，且缺陷越大頻率降低越為明顯；當(dāng)灌漿飽和度達(dá)80%時，厚度頻率與無缺陷構(gòu)件的頻率較接近，缺陷識別效果相對較差。綜合以上結(jié)果可以得出，檢測結(jié)果與實(shí)際情況基本相符，利用沖擊回波法檢測檢測裝配式建筑套筒灌漿缺陷是可行的。

3 結(jié)論

3.1 采用沖擊回波法檢測裝配式建筑套筒灌漿缺陷是可行的，可以對灌漿密實(shí)度進(jìn)行定性分析，對于定量分析還需進(jìn)一步研究。

3.2 可根據(jù)頻譜曲線中厚度頻率的降低程度來大致判斷缺陷大小。

3.3 套筒及套筒內(nèi)部鋼筋的存在對檢測結(jié)果的影響很小，可以用素混凝土的頻譜曲線作為判斷缺陷大小的參考，但其檢測結(jié)果存在一定誤差。