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

（江蘇建筑職業技術學院 建筑管理學院，江蘇 徐州221000）

隨著我國建筑工業化的不斷發展，裝配式建筑憑借其經濟、高效、環保、施工安全等優點在國內迅速崛起。但是隨著裝配式建筑迅速發展，質量的監管必須跟上行業的發展步伐。目前裝配式結構面臨的最大問題是豎向構件連接處是否可靠，而豎向連接是否可靠主要取決于套筒內灌漿的飽滿度，需要有可靠的檢測技術來檢驗現場灌漿的飽滿度。為此，申報了江蘇省住房城鄉建設廳2019 年度江蘇省建設系統科技項目（指導類）項目，《利用沖擊回波法技術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素混凝土的厚度頻率。當套筒內部存在灌漿缺陷時，應力波發生繞射，使得應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，應力波可直接穿過套筒壁而不產生繞射，此時峰值頻率f3與厚度頻率f1基本相同，并強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股份有限公司研發的預應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。

預應力混凝土多功能無損測試儀如圖2 所示。

圖2 預應力混凝土多功能無損測試儀（SPC-MATS）

2.2 試件設計及制作

本試驗采用C40 自制混凝土，鋼筋選用HRB400E 級，灌漿料選用CGMJM-VI 型高強灌漿料。套筒選用GTZQ4-20 全灌漿套筒，其內徑為42mm，外徑為51mm，全長380mm，對應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。試件設計參考國家標準圖集15G365-1《預制混凝土剪力墻外墻板》和15G365-2《預制混凝土剪力墻內墻板》，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 試件設計信息

圖3 試件設計示意圖

圖4 各試件檢測結果

2.3 試驗過程

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

2.4 試驗結果與分析

各試件檢測結果如圖4 所示。

從數據處理結果來看，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定，且與密室素混凝土的頻譜曲線接近，說明套筒及套筒內部鋼筋的存在對厚度頻率的影響很小；若套筒內存在灌漿缺陷（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，說明套筒內部缺陷會導致厚度頻率降低，且缺陷越大頻率降低越為明顯；當灌漿飽和度達80%時，厚度頻率與無缺陷構件的頻率較接近，缺陷識別效果相對較差。綜合以上結果可以得出，檢測結果與實際情況基本相符，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，可以對灌漿密實度進行定性分析，對于定量分析還需進一步研究。

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