沖擊回波法檢測預制剪力墻孔道灌漿密實度的試驗研究

徐翔

摘 要：建筑工業化的步伐日益加快，裝配式建筑在近些年也得到了快速發展，裝配式建筑作為新型建筑也面臨著很多問題，其中最主要的問題是如何保障裝配式建筑的安全可靠性，包括裝配式結構關鍵節點的灌漿密實度檢測以及設備的檢測能力不足都在一定程度上阻礙了裝配式建筑的健康發展.本文利用沖擊回波法去檢測預制廠中的剪力墻孔道，得出了沖擊回波法可以無損檢測逛灌漿密實度的相關結論.

關鍵詞：裝配式建筑;灌漿節點;預制剪力墻;沖擊回波法

中圖分類號：TU757? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2020）03-0052-05

隨著我國建筑工業化的不斷深入，裝配式建筑由于其具有經濟、環保、高效、施工安全等優點得到越來越多的推廣與應用.而裝配式面臨的最大問題是如何保障其抗震性能，裝配式建筑的抗震性能取決于豎向連接件是否可靠，豎向連接的質量主要依賴于孔內的灌漿密實程度，需要有檢測手段來檢驗現場施工灌漿的密實度，從而保證結構受力性能和整體穩定性.

目前，沖擊回波法被認為是對裝配式建筑連接件密實度檢測、預應力橋梁灌漿孔道灌漿密實度檢測等混凝土結構缺陷檢測最有前景的無損檢測方法.主要通過應力波在界面處來來回回傳播而產生瞬態共振，利用傳感器接收瞬態共振引起的位移信號解析得到卓越頻率.[1]卓越頻率作為判斷裝配式建筑關鍵節點內部是否存在缺陷的依據.崇金玲在利用沖擊回波法檢測混凝土厚度時發現自由邊界會對檢測結果產生影響;魏廣碩在研究中發現利用沖擊回波法檢測混凝土結構邊緣時，[2]卓越頻率會在臨結構自由邊界附近處發生低頻偏移現象，幅值頻率發生突變會對檢測結果產生影響，為排除低頻偏移現象對檢測結果影響，需對混凝土構件臨自由邊界回波響應進行研究，主要包括沖擊回波法原理以及應力波[3]在結構內部傳播特性等相關應力波理論.

1 沖擊回波法原理

沖擊回波法以機械應力波為媒介，通過應力波在結構中的傳播特點來判斷待測結構特征.如果節點內部存在缺陷，將會導致波的傳遞路徑發生變化，即缺陷處相對于密實處的反射時間長.傳感器接收振動反射信號，信號放大器對接收的反射信號進行放大并存儲，計算機讀取信號放大器存儲的信號，試驗所用的傳感器為電壓傳感器，傳感器接收到的質點振動位移以電壓數據信號表示并儲存.由波振動的頻率的變化，我們就可以確定待測構件內部是否存在缺陷.波在混凝土中傳遞路徑和應力波傳播和相關軟件分析示意圖如下.

2 現場試驗檢測過程

2.1 試驗檢測儀器

本次檢測所采用的設備是由四川升拓檢測技術有限責任公司研發生產的“SPC-MATS預應力混凝土梁多功能無損測試儀”.該設備包括主機、激振導向器、加速度傳感器、前置放大器、電荷電纜.[4]前置放大器主要是將接收到的信號進行放大處理給主機;激振導向器即是擊振錘，由不同形狀的球狀小錘構成;加速度傳感器是接受信號的源頭，當擊振錘震擊試件時產生的應力波經由傳感器傳遞到主機中去.該設備是基于無損檢測技術，采用沖擊彈性波作為測試媒介的無損檢測設備，該設備具有測試效率高、可靠性好、對結構無損傷等特點.[5]

2.2 試驗準備及可能影響因素

（1）測試開始前，應對沖擊回波位放大器等試驗位器進行調試，對數據采果系統中的參數進行設置，確保采集系統參數準確.

（2）傳感器需和特測構件表面保持充分穩定接觸，因此在實驗之前需對混凝士結構表面進行處理：混凝土表面需保證干燥、清潔、平整，避免因傳感器產生影響對測試結構產生干擾.為了這種不利影響，試驗開始之前可用干凈的砂紙打磨混凝土表面，然后清理掉混凝土表面灰塵，盡可能保證傳感器與混凝土表面充分接觸.

（3）小錘敲擊過程中對每一個信號敲擊點可多次敲擊，以保證獲得更為準確的試驗結果.

（4）如果信號接收器接收到的信號較弱時，可適當地調高放大器的放大倍數，增強傳感器的接受能力，達到主機對信號的接收與識別能力.

2.2 試驗檢測過程

該次試驗檢測通過定位測試的方法進行.沿孔道的方向將測線布置在漿錨孔道的正上方，將測點布置在測線中的孔道部位，并連續測試孔道的注漿情況.下表為具體試驗測試內容：

現場檢測圖及原始波形圖如下：

2.2.1 對于未注漿孔道試驗測試結果

對于項目中的未注漿孔道，共測試15個點，其中0-7點（本系統點數計數是從“0”開始）為孔道上的測試數據，8-15點為混凝土上的數據.

因此，由下圖可以看出，8-15點應該為孔道注漿密實時梁底的正常反射時刻.而0-7點處的波產生了繞射現象，波傳遞的時間增長了，圖中藍色線條表示為正常反射，綠色線條表示為為產生繞射現象[6].因此判斷0-7點為注漿不密實區域.

另外通過沖擊回波儀將傳感器采集得到的信號每個4記錄一次接收點處的豎向位移，再將接收到的回波？滋s信號進行FFT解析，解析結果主要包括卓越頻率和對應的幅值.這里主要對解析結果中的卓越頻率進行分析研究.下圖為未注漿孔道中存在灌漿缺陷處的回波信號解析圖，由圖中可以看出在灌漿缺陷處卓越頻率出現明顯突變.

2.2.2 項目中的未注漿孔道（有鋼筋）試驗測試結果

對于項目中的未注漿孔道（有鋼筋），共測試24個點，其中0-13點（為孔道上的測試數據，14-24點為混凝土上的數據.

因此，由圖11可以看出，14-24點為孔道注漿密實時梁底的正常反射時刻.而0-13點處的波產生了繞射現象，因此判斷0-13點為注漿不密實區域.

下圖為未注漿孔道（有鋼筋）中存在灌漿缺陷處的回波信號解析圖，由圖中可以看出在灌漿缺陷處卓越頻率出現明顯突變.

2.2.3 項目中的11樓孔道測試結果

對于項目中的11樓1號墻孔道各測線均測試19個點，其中0-10點為孔道上的測試數據，11-19點為混凝土上的數據.

2.2.3.1 11樓1#墻孔道測線1測試結果

由下圖可以看出，11-19點為孔道注漿密實時梁底的正常反射時刻.而0-10點孔道上數據的反射時刻與11-19點的反射時刻一致，因此判斷0-10點處注漿較好，未發現明顯缺陷.

下圖為11樓1#墻孔道測線1的回波信號解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結果未出現明顯突變，注漿較好.

2.2.3.2 11樓1#墻孔道測線2測試結果

由下圖可以看出，8-16點為孔道注漿密實時梁底的正常反射時刻.而0-7點孔道上數據的反射時刻與8-16點的反射時刻一致，因此判斷0-7點處注漿較好，未發現明顯缺陷，而7號點的數據則是敲擊在出漿口處的木塞上.

圖17為11樓1#墻孔道測線2的回波信號解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結果未出現明顯突變，注漿較好.

2.2.3.3 11樓1#墻孔道測線3測試結果

由圖18可以看出，11-21點為孔道注漿密實時梁底的正常反射時刻.而0-10點孔道上數據的反射時刻與11-21點的反射時刻一致，因此判斷0-10點處注漿較好，未發現明顯缺陷.

下圖為11樓1#墻孔道測線3的回波信號解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結果未出現明顯突變，注漿較好.

2.2.3.4 11樓2#墻孔道測線1測試結果

由下圖可以看出，10-19點為孔道注漿密實時梁底的正常反射時刻.而0-10點孔道上數據的反射時刻與11-19點的反射時刻一致，因此判斷0-10點處注漿較好，未發現明顯缺陷.

圖21為11樓2#墻孔道測線1的回波信號解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結果未出現明顯突變，注漿較好.

2.2.3.5 11樓2#墻孔道測線2測試結果

由下圖可以看出，10-19點為孔道注漿密實時梁底的正常反射時刻.而0-10點孔道上數據的反射時刻與11-19點的反射時刻一致，因此判斷0-10點處注漿較好，未發現明顯缺陷.

下圖為11樓2#墻孔道測線2的回波信號解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結果未出現明顯突變，注漿較好.

2.2.3.6 11樓2#墻孔道測線3測試結果

由圖24可以看出，10-19點為孔道注漿密實時梁底的正常反射時刻.而0-10點孔道上數據的反射時刻與11-19點的反射時刻一致，因此判斷0-10點處注漿較好，未發現明顯缺陷.

圖25為11樓2#墻孔道測線3的回波信號解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結果未出現明顯突變，注漿較好.

2.3 試驗結果總結

綜上所述，其測試結果詳見下表：

3 結論

預應力橋梁、裝配式結構等混凝土結構缺陷檢測技術是目前此類建筑推廣過程中面臨的一個重要難題，直接影響著建筑工業化事業的推進，本文通過去現場檢測得出預制剪力墻孔道中的缺陷所在位置，驗證了沖擊回波法在預制剪力墻灌漿密度檢測試驗中的可行性.沖擊回波法彌補了豎向連接件灌漿質量無法保障的問題，有效地提高預應力橋梁、裝配式結構的質量，推動建筑工業化的快速發展.

參考文獻：

〔1〕張敬彬.沖擊回波法在預應力混凝土結構無損檢測中的應用研究[D].北京交通大學，2017.

〔2〕劉運林，魏廣碩，劉志豪.基于沖擊回波法的預制剪力墻漿錨灌漿密實度檢測[J].長江大學學報.2017，14（17）：26-31.

〔3〕王彬，喬鐵柱.沖擊波法檢測混凝土構件裂縫深度的研究[J].工程技術研究，2018（4）：141-142.

〔4〕唐紅，歐陽健，王照剛.應力波傳播及巖土動態響應研究[J].化工礦物與加工，2019（10）：1-4.

〔5〕李輝，劉曉鳳.灌漿套筒灌漿飽滿度檢測技術研究[J].江西建材，2017（21）：74+76.

〔6〕侯高峰.沖擊回波法檢測預制構件管道壓漿密實性研究[J].山西建筑，2015（31）：35-36.