裝配式建筑灌漿飽滿度成套檢測技術的研發

（昆山市建設工程質量檢測中心，江蘇 昆山 215337）

1 預制裝配式建筑概述

預制裝配式建筑是指建筑的部分或全部構件及部品在預制廠生產完成，再運輸到施工現場，采用可靠的連接方式和安裝機械將構件組裝起來，形成具備設計使用功能的建筑物。與現澆結構施工相比，預制裝配式結構具有施工方便、工程進度快、周圍環境影響小、建筑構件質量容易得到保證等優點。裝配式混凝土結構對推進城市建設進程、提高工程質量、促進節能減排、改善人居環境、轉變建造業生產方式等有積極意義。

2 套筒灌漿連接的特點及出現的問題

現階段，國內裝配式混凝土結構中，豎向受力鋼筋的連接方式主要采用套筒灌漿連接，具有施工快捷、受力簡單、附加應力小、適用范圍廣、易吸收施工誤差等優點。該連接技術是通過在混凝土預制構件內預埋的套筒中插入鋼筋，并高壓灌注具有高強度和微膨脹性的灌漿料而實現受力鋼筋的連接，從其連接原理可知，其有效錨固長度與套筒內部灌漿飽滿度密切相關，是影響連接接頭質量和受力性能的關鍵，直接影響裝配式混凝土結構的承載性能及抗震性能。

在國外，如德國、日本等發達國家其主要是通過工人系統的培訓、合理的工法和有效的管理，實現對鋼筋套筒灌漿連接質量的保證。在國內，由于發展時間相對較短、預制構件生產質量不佳、對現場人員培訓不足、質量監管缺位等原因，工程中時常存在灌漿結束前持壓不夠充分、灌漿口封堵不夠及時，導致漏漿過多，以及連通腔發生漏漿，致使套筒內灌漿料回流等情況，出現了各種“灌不滿”的情況，即灌漿飽滿度不符合要求，嚴重影響結構安全。

3 現有的套筒灌漿飽滿度檢測技術

由于鋼筋套筒灌漿連接屬于隱蔽工程且構造復雜，檢測時，常受混凝土、套筒、灌漿料、鋼筋等多介質的耦合影響，套筒內灌漿飽滿度的檢測成為亟需解決的難題。近年來，行業內技術人員對此開展了多項研究，提出了預埋阻尼振動傳感器法、預埋鋼絲拉拔法等預埋類檢測方法以及超聲CT法、沖擊回波法和便攜式X射線法等無損檢測方法。其中，預埋阻尼振動傳感器法和預埋鋼絲拉拔法的原理：利用檢測伸入套筒內的預埋件，在套筒出漿口位置附近是否被灌漿料填充，是定性地判斷灌漿飽滿度（即飽滿性），無法實現定量檢測。此外，若灌漿料回流后，在傳感器核心元件上殘留灌漿料，可能導致誤判，且預埋阻尼振動傳感器為消耗品、檢測成本高，不利于大量推廣。預埋鋼絲拉拔法雖在一定程度上降低了預埋件的成本，但是檢測結果離散很大，可靠性較差。原理上沖擊回波法是可行的，而實際使用情況表明，該方法在一定程度上確實能夠探測灌漿不飽滿缺陷，但定量檢測結果與實際情況偏差較大，總體而言可靠性不足。超聲CT法具有操作方便快捷等優點，但檢測結果會受到套筒與外部混凝土之間或套筒與內部灌漿料之間微小脫空的影響，導致誤判，一定概率將灌漿飽滿檢測灌漿缺陷。便攜式X射線法的檢測設備其穿透能力非常有限，目前只能夠滿足套筒居中布置或梅花形布置的套筒灌漿飽滿度檢測，且預制剪力墻厚度為200mm以下。此外，該方法檢測效率低、檢測成本高，也不利于推廣。

綜上，現有的灌漿飽滿度檢測方法或多或少存在明顯的不足，不足以在工程上推廣及解決問題。

4 套筒灌漿飽滿度成套檢測技術的研發及其優點

2017年10月，昆山市建設工程質量檢測中心創新團隊為攻克套筒灌漿飽滿度檢測的難題，開展了大量理論和試驗研究，經過兩年多的技術攻關，成功研發出了“裝配式建筑套筒灌漿飽滿度檢測成套關鍵技術”，并授權了國家發明專利。

4.1 方法的特點及其原理

該技術開發了快速定性檢測的出漿口超聲法和定量檢測的內窺鏡法，在進行裝配式結構灌漿飽滿度檢測時，先采用出漿口超聲法對大量構件進行快速的定性檢測，然后，采用內窺鏡法對篩查出來灌漿不飽滿的構件進行精準的定量檢測，得到灌漿不飽滿的缺陷長度。

該技術中出漿口超聲法的原理是激發超聲波后，超聲波沿著出漿孔道向預制構件背面傳播，當套筒灌漿飽滿時，超聲波在預制構件背面發生反射，當套筒灌漿不飽滿時，超聲波的傳播路徑被精簡為單一的灌漿料，超聲波將在出漿孔道內靠近套筒一側的灌漿料缺損端部發生反射，此時超聲換能器可以接收到反射回波信號。根據上述原理研發了檢測設備“出漿口超聲儀”，如圖1所示。

圖1 研發的出漿口超聲儀

內窺鏡法的原理是將內窺鏡的側視三維立體測量鏡頭通過檢測孔道伸入套筒內腔，在灌漿不飽滿的工況下，利用內窺鏡的三維高清成像和尺寸測量技術，能夠實現對套筒內腔直觀、清晰地觀察和對灌漿缺陷長度的精準測量，從而換算得到灌漿飽滿度。

4.2 方法的技術優勢

該技術創造了套筒灌漿飽滿性檢測的出漿口超聲法和飽滿度檢測的內窺鏡法。①巧妙地將灌漿飽滿性檢測問題歸結為出漿孔道內漿料是否連續的問題，采用超聲波反射原理實現快速有效檢測，并開發專用設備。②將灌漿飽滿度定量檢測的問題轉化為黑匣子內的尺寸測量問題，利用具備三維立體測量功能的內窺鏡解決上述難題。另外，配套開發的檢測孔道制備方法甚是精妙，采用組合塞，方便快捷且不需要改變套筒構造和灌漿工藝，制備的耗材為塑料吸管，其成本幾乎可忽略不計。③完美地將這兩種方法結合起來，優勢互補，實現高效檢測、精準檢測的目的。

此外，該檢測方法適用于灌漿施工的預制混凝土柱、梁、剪力墻，也不受套筒規格型號的限制；另外，通過擴展檢測孔道的成孔方式形成了出漿孔道鉆孔內窺鏡法和套筒壁鉆孔內窺鏡法等，大大增強了方法的靈活性。由于該方法設備采用直流電、沒有登高作業以及將內窺探頭伸入檢測孔道等過程，均無任何安全風險，故在安全性上最為可靠。現場檢測及結果見圖2、圖3、圖4所示。

4.3 方法的標準化

目前，該技術已通過論證和工程驗證，技術成熟，形成了涵蓋檢測原理、檢測步驟、結果判定等一套完整檢測技術，為業內首創，技術水平達到國際領先，已授權多項國家發明專利，被業內專家普遍認可，并被寫入江蘇省地方標準《裝配式混凝土結構檢測技術規程》（DB32/T 3754—2020）之中，于2020年5月1日已開始實施且大量應用。

圖2 灌漿飽滿性檢測

圖3 飽滿度檢測

圖4 灌漿飽滿度檢測結果

4.4 經濟和社會效益

在該方法的應用過程中，對于建設工程質量檢測機構而言，新增該檢測項目經濟效益顯著，預計每年新增檢測收入200萬元以上。更重要的是通過檢測的威懾力，不斷提高裝配式混凝土結構鋼筋套筒灌漿連接的施工質量，保障人民群眾的生命和財產安全，有利于社會的長治久安，具有巨大的經濟效益和社會效益。

4.5 方法的不足

目前該方法的不足是其檢測設備，三維尺寸測量內窺鏡，如圖5所示，為國外進口，市場價約50萬人民幣，價格較為昂貴，國內若能自主研發將對該方法具有更好地推進作用。

5 結論

本文研發的“裝配式建筑灌漿飽滿度檢測成套關鍵技術”，通過將定性檢測的出漿口超聲法和定量檢測的內窺鏡法有機結合，實現了套筒灌漿飽滿度的快速、精準測量，提高套筒灌漿的質量和保障結構的安全性，解決了行業難題。

圖5 工業內窺鏡