預埋鋼絲拉拔法檢測灌漿飽滿度應用研究*

史巖民，李向民，高潤東，王卓琳，許清風，周 奎

(1.上海理工大學環(huán)境與建筑學院，上海 200093；2.上海市建筑科學研究院有限公司上海市工程結(jié)構(gòu)安全重點實驗室，上海 200032)

0 引言

預埋鋼絲拉拔法是灌漿前在套筒出漿孔預埋不銹鋼光圓高強鋼絲，灌漿結(jié)束自然養(yǎng)護3d后對預埋鋼絲進行拉拔，直至鋼絲被完全拔出，通過拉拔荷載值判定灌漿飽滿度的方法[1]，JGJ/T 485—2019《裝配式住宅建筑檢測技術(shù)標準》[2]、T/CECS 683—2020《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)套筒灌漿質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)程》[3]、DG/TJ 08—2252—2018《裝配整體式混凝土建筑檢測技術(shù)標準》[4]等均對該方法進行了有關(guān)規(guī)定。預埋鋼絲拉拔法操作簡單，鋼絲可重復使用，既適用于施工單位自檢，又適用于第三方檢測評估。結(jié)合套筒灌漿連接與螺栓灌漿連接，介紹預埋鋼絲拉拔法在實際工程中的應用，為相關(guān)檢測人員應用該方法提供參考。

1 預埋鋼絲拉拔法

1.1 基本原理

基于鋼絲與灌漿料之間的黏結(jié)錨固性能提出預埋鋼絲拉拔法，拉拔荷載值F計算如下：

F=τuπdla

(1)

式中：τu為黏結(jié)應力；d為鋼絲直徑；la為錨固長度。

將鋼絲插入套筒或出漿孔時，理想狀態(tài)下，灌漿料由飽滿狀態(tài)逐漸回落時，灌漿料包裹鋼絲的周長由πd逐漸變?yōu)?，從而導致拉拔荷載值逐漸減至0，因此，可通過拉拔荷載值判定灌漿飽滿度。

1.2 檢測設(shè)備與工作機制

檢測設(shè)備由預埋鋼絲、拉拔儀組成，其中預埋鋼絲采用φ5不銹鋼光圓高強鋼絲(見圖1)，抗拉強度≥600MPa，可重復使用。大量調(diào)查結(jié)果表明，不同型號套筒出漿孔內(nèi)鋼筋表面距出漿孔外邊緣的距離約為30mm，因此錨固長度宜選為30mm，可與套筒出漿孔構(gòu)造特征相符(孔道情況參照執(zhí)行)。考慮錨固長度范圍內(nèi)灌漿料對鋼絲的錨固作用，可有效反映套筒灌漿飽滿度。出漿孔外接PVC管內(nèi)灌漿料對鋼絲的錨固作用不予考慮，通過透明塑料管將鋼絲與灌漿料隔開。橡膠塞與預埋鋼絲集成設(shè)計，用于封堵套筒出漿孔。如無法通過預埋鋼絲拉拔法有效判定灌漿飽滿度，可將內(nèi)窺鏡探頭伸入鋼絲拉拔后留下的孔道內(nèi)，進行飽滿度校核。

圖1 預埋鋼絲

2 現(xiàn)場檢測流程與判定準則

2.1 檢測流程

1)根據(jù)預制構(gòu)件表面出漿孔距套筒或孔道內(nèi)靠近出漿孔一側(cè)鋼筋表面的垂直距離及鋼絲錨固段長度，確定鋼絲隔離段長度與橡膠塞在鋼絲上的位置。

2)將鋼絲沿套筒或出漿孔插入，橡膠塞與出漿孔留有一定空隙，待灌漿料流出時，通過橡膠塞封堵出漿孔，封堵后須確保鋼絲錨固長度符合要求。

3)灌漿結(jié)束時，灌漿孔封堵應及時、快速。

4)灌漿結(jié)束后進行自然養(yǎng)護，應做好現(xiàn)場防護工作，避免鋼絲受到擾動。

5)進行預埋鋼絲拉拔，拉拔儀應與預埋鋼絲對中連接，加載方向應與鋼絲軸線方向重合，加載速度應控制為0.15～0.50kN/s，應連續(xù)均勻施加荷載，直至鋼絲被完全拔出，并記錄極限拉拔荷載值，精確至0.1kN。

2.2 判定準則

取同批測點(灌漿料、水灰比、灌漿方式、灌漿單位、養(yǎng)護條件相同)極限拉拔荷載值中3個較大值的平均值，將該平均值的60%記為a，40%記為b。當測點極限拉拔荷載值>a且≥1.5kN時，可判定測點對應套筒灌漿飽滿；當測點極限拉拔荷載值

對于需批量檢測并判定的項目，可結(jié)合項目特點、現(xiàn)場情況等，并綜合考慮以下要求后確定檢測數(shù)量與位置：①GB/T 50344—2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》[6]中表3.3.10規(guī)定的建筑結(jié)構(gòu)抽樣檢測最小樣本容量或GB/T 50784—2013《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標準》[7]中表3.4.4規(guī)定的檢驗批最小樣本容量；②《裝配式住宅建筑檢測技術(shù)標準》[2]中第4.4.3條規(guī)定的檢測數(shù)量與位置；③《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)套筒灌漿質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)程》[3]中第3.3.3條規(guī)定的檢測數(shù)量與位置。

對于灌漿不飽滿的套筒或螺栓孔道，首先通過鉆孔設(shè)備沿鋼絲拉拔留下的出漿孔道進行擴孔，然后通過注射器及外接細管進行注射補灌。補灌時擴孔孔道內(nèi)徑與注射器外接細管外徑之差應≥4mm，注射器內(nèi)灌漿料液面最低位置應高于套筒或螺栓孔道頂端位置。注射補灌步驟為：①向注射器內(nèi)倒入灌漿料；②將注射器外接細管放入擴孔孔道內(nèi)；③緩慢推動注射器活塞進行注漿，如果一次注漿量不足，可重復以上步驟；④注射補灌至出漿孔灌漿料流出，邊注射邊拔出注射器，并及時封堵出漿孔。已有研究表明[8-9]，注射補灌后的接頭性能滿足JGJ 355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應用技術(shù)規(guī)程》[10]的要求，且灌漿飽滿密實。

3 現(xiàn)場檢測結(jié)果分析

3.1 套筒灌漿連接

某裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)采用套筒灌漿的方式進行連接，外墻為預制夾心保溫剪力墻，厚310mm，其中，外葉墻厚60mm，保溫層厚50mm，內(nèi)葉墻厚200mm，套筒全部布置在內(nèi)葉墻，并按梅花形布置。選擇某片外墻進行檢測，該墻體共有7個套筒，在每個套筒出漿孔處預埋鋼絲并灌漿，自然養(yǎng)護3d后進行預埋鋼絲拉拔，拉拔結(jié)束后使用內(nèi)窺鏡進行校核。

套筒灌漿飽滿度檢測結(jié)果如表1所示，由表1可知，極限拉拔荷載值中3個較大值的平均值為3.2kN，該平均值的60%為1.92kN，該平均值的40%為1.28kN。內(nèi)窺鏡校核結(jié)果如圖2所示，由圖2及表1可知，根據(jù)拉拔荷載值判定結(jié)果與根據(jù)內(nèi)窺鏡判定結(jié)果一致。

表1 套筒灌漿飽滿度檢測結(jié)果

圖2 套筒灌漿內(nèi)窺鏡校核結(jié)果

3.2 螺栓灌漿連接

某裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)采用螺栓灌漿的方式進行連接，外墻為預制混凝土剪力墻，厚200mm，螺栓孔道居中布置。選擇某片外墻進行檢測，該墻體共有7個螺栓孔道，在每個螺栓孔道出漿孔處預埋鋼絲并灌漿，自然養(yǎng)護3d后進行預埋鋼絲拉拔，拉拔結(jié)束后使用內(nèi)窺鏡進行灌漿飽滿度校核。

螺栓灌漿飽滿度檢測結(jié)果如表2所示，由表2可知，極限拉拔荷載值中3個較大值的平均值為4.2kN，該平均值的60%為2.52kN，該平均值的40%為1.68kN。內(nèi)窺鏡校核結(jié)果如圖3所示，由圖3及表2可知，螺栓孔道L3極限拉拔荷載值相對平均值的范圍為40%～60%，僅根據(jù)極限拉拔荷載值無法有效判定灌漿是否飽滿，需結(jié)合內(nèi)窺鏡進行校核，進一步判定為灌漿不飽滿；對于其他螺栓孔道，根據(jù)拉拔荷載值判定結(jié)果與根據(jù)內(nèi)窺鏡判定結(jié)果一致。

表2 螺栓灌漿飽滿度檢測結(jié)果

圖3 螺栓灌漿內(nèi)窺鏡校核結(jié)果

4 結(jié)語

1)預埋鋼絲拉拔法作為事中預埋、事后檢測方法，既適用于施工單位自檢，又適用于第三方檢測評估，可有效控制并評估施工質(zhì)量。

2)預埋鋼絲拉拔法適用于套筒灌漿連接、螺栓灌漿連接等多種形式的灌漿飽滿度檢測，基于拉拔荷載值并結(jié)合內(nèi)窺鏡校核結(jié)果進行判定，結(jié)果可靠穩(wěn)定。

3)應用預埋鋼絲拉拔法檢測到套筒或螺栓孔道灌漿不飽滿時，可通過擴孔注射補灌的方式進行修復，從而實現(xiàn)檢測與修復的有效閉環(huán)。