沖擊回波法檢測預制構件管道壓漿密實性研究

侯 高 峰

(1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院,安徽 合肥 230088； 2.安徽省建筑工程質量監督檢測站,安徽 合肥 230088)

沖擊回波法檢測預制構件管道壓漿密實性研究

侯 高 峰1,2

(1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院,安徽 合肥 230088； 2.安徽省建筑工程質量監督檢測站,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構無損檢測中的應用，并結合工程實例，對預制管道內密實、全空及半空的狀態進行了壓漿密實性檢測，指出沖擊回波法檢測預制管道壓漿密實性是一種可行的方法。

沖擊回波法，預制構件管道，密實性檢測

0 引言

管道壓漿技術廣泛應用于建筑、橋梁等土木結構中，而預制構件內管道壓漿密實性將直接影響預應力構件安全性能，也影響結構的有效連接和耐久性[1-4]。但預制管道壓漿密實性無損檢測是工程界一個技術難題，目前壓漿質量的檢測還沒有比較成熟的技術方法及相關規范。在相關領域的文獻資料[5]～[9]中，檢測技術研究多應用于橋梁施工領域，本文主要對裝配式結構預制管道密實性進行研究。相比較于橋梁的管道，裝配式建筑采用預制構件中的管道更小更短，檢測難度更大，目前尚無精準有效的無損檢測方法、檢測標準。通過超聲波法，雷達法，超聲脈沖法和沖擊回波法的嘗試，發現沖擊回波法對裝配式預制構件管道壓漿密實性就有很強的測試精度。

1 沖擊回波法歷史發展及基本原理[10-12]

沖擊回波法研究最早大約在20世紀80年代，后經過Sansalone和Streett等不斷研究，于90年代末期，NIST 和康奈爾大學共同發布了IE法的標準草案，并于1998年成為ASTM標準 [ASTM C 1383]。此后，IE法在混凝土結構缺陷檢測、混凝土早期強度測試及厚度測試等方面發揮了重要的作用。

沖擊回波法檢測原理是用一個短時的機械沖擊作為激振源在預制構件管道的混凝土表面沖擊來產生壓縮波，應力波傳播到結構內部。本次測試采用的灌漿密實度定位測試IEEV法，如果管內灌漿密實，則該波順利向下傳播，遇到板底后反射回來被傳感器接收；如果管道灌漿存在缺陷時，一方面激振的彈性波在缺陷處會產生反射，同時在底部反射回來的彈性波的傳播時間也會比灌漿密實的地方長，測試出的厚度變大。根據主頻和厚度變化情況，可確定管內灌漿不密實的區域。如果要進一步分析缺陷的大小等情況，可根據頻譜圖上的波形進行分析。

2 試件及現場測試研究

采用的試件為某裝配式預制構件廠家生產的預制剪力墻構件，其為結構主要承重構件，見圖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，預制構件吊裝后將注漿孔與對應預留的結構插筋相連，然后向注漿孔中壓入灌漿料，預留插筋與預制剪力墻間全部用灌漿料進行連接。實驗前，對試件進行簡單處理，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測試及開孔檢查

將剪力墻的1個管道作為1個測線，現場檢測了3條測線，每條測線上測試14個點，其中0點～6點(本系統點數計數是從“0”開始)為管道上的測試數據，7點～13點為密實區混凝土上的數據。

典型測線檢測結果如圖2所示：7點～13點為管道注漿密實時試件底部的正常反射時刻(即圖中用黑色線條輔助顯示)；0點～6點的反射明顯晚于試件注漿密實的反射時間(7點～13點的反射時間)，即0點～6點處的波產生了繞射，因此可判斷0點～6點為注漿不密實區域(注：圖中Y軸表示測試點數，X軸表示傳播時間；黑色豎線表示正常的梁底部反射，白色方框區域則表示不密實區域)。現場進行了開孔檢查，全空狀態檢測結果與實際情況完全一致。

2.2 試件管道滿注漿密實狀態測試及開孔檢查

將剪力墻的1個管道作為1個測線，現場檢測了5條測線，每條測線上測試16個點，其中0點～8點為管道上的測試數據，9點～16點為密實區混凝土上的數據。

典型測線檢測結果如圖3所示：9點～16點為管道注漿密實時試件底部的正常反射時刻，0點～8點管道上數據的反射時刻與9點～16點的反射時刻相同、一致，因此判斷0點～8點處注漿較好，未發現明顯缺陷。現場進行了開孔檢查，全密實狀態檢測結果與實際情況完全一致。

2.3 試件管道半空狀態測試及開孔檢查

將剪力墻的1個管道作為1個測線，現場檢測了2條測線，每條測線上測試17個點，其中0點～7點為管道上的測試數據，8點～17點為混凝土上的數據。

典型測線檢測結果如圖4所示：8點～17點為管道注漿密實時試件底部的正常反射時刻，該區域為全部灌漿的密實區；0點～7點處的波產生了明顯的繞射，該區域為未注漿區域，因此判斷0點～7點為注漿不密實區域。現場進行了開孔檢查，半空狀態檢測結果與實際情況結果基本吻合。

3 檢測實例

以安徽省合肥市在建的裝配式建筑小區為例，選取帶有預制管道的預制剪力墻構件，對已經注漿的墻體的壓漿密實性進行檢測，剪力墻混凝土設計強度C40，墻體尺寸長×高×厚為2 720 mm×1 600 mm×200 mm，注漿孔道長度為400 mm，注漿施工30 d，錨固鋼筋與原預留鋼筋通過孔道內的灌漿料錨固。當天為陰雨天，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個管道作為1個測線，現場檢測了1條測線，每條測線上測試16個點，其中0點～8點為管道上的測試數據，9點～16點為密實區混凝土上的數據。

典型測線檢測結果如圖5所示： 9點～16點為管道注漿密實時試件底部的正常反射時刻，0點～8點管道上數據的反射時刻與9點～16點的反射時刻相同、一致，因此判斷0點～8點處注漿較好，未發現明顯缺陷。現場進行了鉆芯取樣驗證，檢測結果與實際情況完全吻合，管道內的灌漿料完全密實。

4 結語

1)通過模型的實驗、工程實測及開孔檢查表明，沖擊回波法檢測預制構件管道壓漿密實性是完全可行的方法，而且完全適用于裝配式建筑預制構件又小又短的管道密實性的檢測，這是一種檢測技術上的突破。2)目前管道壓漿密實性檢測上只是在全空、半空和全密實的狀態下測試完成的，能定性的判斷出是否密實，對于密實的程度、大小及形狀等仍需要進一步的定量研究，同時要進行大量的、反復的、科學的實驗和理論研究。3)沖擊回波法對于孔道表面的水跡、孔道內的鋼筋、預制管道成孔內定型箍筋及密集鋼筋等均不敏感，而僅對于測試區的密實性敏感，是一種完全優于雷達法、超聲法檢測的測試方法。

[1] 張佐安.2006年全國橋梁學術會議論文集[C]．北京：人民交通出版社，2006．

[2] 蘇 航，林維正.沖擊回波檢測方法及其在土木工程中的應用[J].無損檢測，2003，25(2):81-83.

[3] 王智豐，周先雁，晏班夫，等.沖擊回波法檢測預應力束孔道壓漿質量[J].振動與沖擊，2009,28(1)：166-169.

[4] 黃福偉，姚 華.預應力筋管道壓漿狀況檢測技術研究[D].重慶:重慶交通科研設計院，2008.

[5] 吳佳曄，楊 超，季文洪，等．預應力管道灌漿質量檢測方法的現狀和進展[J].四川理工學院學報(自然科學版)，2010，23(5):500-503.

[6] SCHICKERT M.Progress in Ultrasonic Imaging of Concrete[J].Materials and Structures，2005(38):807-815.

[7] 于曉光.掃描式沖擊回波法在檢測管道灌漿情況中的應用[J].橋梁檢測與加固，2008(1)：12-14.

[8] 吳佳曄，張志國，高 峰.土木工程檢測與測試[M].北京：高等教育出版社，2015：224-229.

[9] 姚 華，黃福偉，唐鈺升.掃描式沖擊回波法檢測預應力管道灌漿質量的模型試驗研究[J].公路交通技術，2009,2(1)：50-61.

[10] Abdel Ouahab Boudraa,Jean-Christophe Cexus.EMD-Based Signal Filtering.IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，2007,56(6):2196-2202.

[11] J Odile Abraham，Phillippe G3te．Impact-Echo Thickness Frequency Profiles for Detection of Voids in Tendon Duets[J]．ACI Structural Journal，2002，99(3)：239-247.

[12] C．Colla．Voorovi the Accuracy of Impact-Echoin Testing Post-Tensioning Ducts[J]．Review of Quantitative Nondestructive Evaluation，2009(22)：1185-1192．

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