一種快速檢測 PC 灌漿套筒假性飽滿的方法研究

吳 青

（通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)（上海）有限公司，上海 201319）

0 引言

隨著國家對裝配式建筑的大力推廣，裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用于工業(yè)、民用建筑，但是裝配式建筑區(qū)別于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于構(gòu)件之間的連接。目前裝配整體式結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件之間的連接依靠灌漿套筒，所以灌漿套筒的灌漿質(zhì)量對結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。目前對于灌漿套筒飽滿度檢測的方法主要有：預(yù)埋鋼絲拉拔法、預(yù)埋傳感器法、X 光射線法、直接取樣法等［1］。區(qū)別幾種檢測方法：預(yù)埋鋼絲拉拔法和預(yù)埋傳感器法需要在套筒灌漿之前提前預(yù)埋鋼絲和傳感器，在實(shí)際應(yīng)用上有很大的不確定性；X 光射線法屬于特種作業(yè)方法，操作設(shè)備有諸多局限性，不便于廣泛推廣；直接取樣法可以直觀反應(yīng)灌漿套筒內(nèi)部灌漿質(zhì)量，會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可逆的結(jié)構(gòu)性損傷，不可以作為普測的檢測方法。鑒于上述原因，本文通過研究一種快速檢測 PC 灌漿套筒假性飽滿的方法，可以普測而且快速、有效、定性地篩選出非飽滿灌漿套筒，再結(jié)合其他幾種可以定量檢測套筒灌漿飽滿度的檢測方法，可以有針對性對批次灌漿套筒灌漿質(zhì)量做出評判，可以很好地為裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)套筒灌漿質(zhì)量檢測充當(dāng)排頭兵。

1 方法研究概況

裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu) PC 構(gòu)件灌漿套筒灌漿原理如圖 1 所示。灌漿料通過一定壓力從灌漿口進(jìn)、從排漿口出，工程現(xiàn)場操作工人大多通過觀察排漿口出漿情況初步判定灌漿飽滿與否，但是現(xiàn)有灌漿套筒飽滿度檢測研究數(shù)據(jù)顯示，即使灌漿套筒排漿口出漿但灌漿套筒內(nèi)灌漿料也有可能不飽滿，因?yàn)楣酀{套筒一般與連通腔配合使用，當(dāng)連通腔密封不好時(shí)，套筒內(nèi)灌漿料會出現(xiàn)回流漏漿現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)這種回流漏漿現(xiàn)象時(shí)，由于排漿口處于水平狀況，這一段灌漿料從外面看排漿口是處于飽滿密實(shí)狀態(tài)，但是鋼筋連接部位灌漿料由于重力作用導(dǎo)致液面下降從而出現(xiàn)空洞現(xiàn)象如圖 2 所示。這種現(xiàn)象定義為假性飽滿，假性飽滿就是裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu) PC 構(gòu)件灌漿套筒從排漿口看是處于飽滿狀況，然而套筒內(nèi)部由于漏漿原因而出現(xiàn)無法被直觀發(fā)現(xiàn)的空洞。本方法研究就是通過回彈儀對灌漿套筒排漿口進(jìn)行彈擊，通過觀察回彈儀彈擊情況反映判別是否出現(xiàn)露漿而導(dǎo)致的假性飽滿現(xiàn)象，為后續(xù)定量檢測套筒灌漿飽滿度提供快速篩選方法。

圖1 灌漿套筒原理

圖2 漏漿空洞現(xiàn)象（假性飽滿）

2 回彈儀選擇及方法研究

采用回彈儀彈擊灌漿套筒排漿口，如果灌漿套筒內(nèi)部灌漿質(zhì)量如圖 1 所示為飽滿狀態(tài)，彈擊產(chǎn)生的沖擊力無法使內(nèi)部飽滿的灌漿料移動，沖擊能量反彈到回彈儀會使回彈儀得到回彈數(shù)值；如果灌漿套筒內(nèi)部灌漿質(zhì)量如圖 2 所示為假性飽滿狀態(tài)，回彈儀沖擊能量會使排漿口處灌漿料松動且往里明顯移動；由于排漿口灌漿料與套筒內(nèi)壁存在不同大小的摩擦力，所以必須選用合適沖擊能量的回彈儀；沖擊動能太小，內(nèi)部灌漿料無法松動且移動，沖擊動能太大，會使排漿口處灌漿料破碎。

目前常用沖擊動能為 2.207 J 的中型回彈儀（見圖 3）和沖擊動能為 5.5 J 的重型回彈儀（見圖 4）。通過市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)灌漿套筒排漿口內(nèi)徑為 8～10 mm，而灌漿套筒排漿口是通過 PVC 管引伸至 PC 構(gòu)件表面。本次研究裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu) PC 構(gòu)件選用剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻常見厚度為 200 mm，內(nèi)部灌漿套筒多采用梅花狀布置，因而灌漿套筒內(nèi)部中心線距 PC 構(gòu)件排漿口外邊緣距離為 80～150 mm。研究模擬實(shí)際現(xiàn)場施工情況，選用內(nèi)徑為 8 mm、長度 120 mm 的 PVC 管（見圖 5），選擇 0.12 水灰比灌漿料，制作 30 個(gè)灌漿料試驗(yàn)樣品，在齡期達(dá)到 1、3、7、14、28 d 后，分別用兩種回彈儀進(jìn)行彈擊，觀察 PVC 管內(nèi)灌漿料是否可以松動，記錄移動距離，不同齡期兩種回彈儀回彈結(jié)果如表 1 所示。

圖3 2.207 J 中型回彈儀

圖4 5.5 J 重型回彈儀

圖5 灌漿料試樣

通過表 1 發(fā)現(xiàn)，①灌漿料試件內(nèi)的灌漿料移動距離隨著齡期的增長而變小；②沖擊動能為 2.207 J 的中型回彈儀在灌漿料 28 d 齡期的時(shí)候彈擊沒有發(fā)現(xiàn)明顯移動，而沖擊動能為 5.5 J 的重型回彈儀在各個(gè)齡期段都有明顯移動；③各個(gè)齡期段沖擊能量為 5.5 J 的重型回彈儀彈擊灌漿料的移動距離遠(yuǎn)大于沖擊動能為 2.207 J 的中型回彈儀彈擊移動距離；通過對比，選擇沖擊動能為 5.5 J 的重型回彈儀作為本次研究的首選回彈儀類型。

表1 灌漿料試樣兩種回彈儀不同齡期彈擊結(jié)果

本次研究采用內(nèi)徑為 8 mm PVC 管作為試驗(yàn)樣品載體，而沖擊動能為 5.5 J 的重型回彈儀配套彈擊桿直徑為 16 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 PVC 排漿口內(nèi)徑，為了滿足彈擊條件，對彈擊桿端部進(jìn)行截面改造縮小如圖 6 所示。

3 工程現(xiàn)場驗(yàn)證

通過實(shí)驗(yàn)室研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)該方法是可行有效的，選擇某一工程項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，驗(yàn)證范圍為某一層裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu) PC 剪力墻灌漿套筒（見圖 7），該層灌漿料齡期＞28 d。首先對灌漿套筒編號后量取每個(gè)排漿口孔內(nèi)灌漿料液面距離 PC 構(gòu)件邊緣的距離；其次考慮到排漿口的橡木塞安裝質(zhì)量無法協(xié)調(diào)統(tǒng)一，排漿口孔內(nèi)灌漿料液面不一定垂直于回彈儀彈擊方向，所以在每個(gè)排漿口連續(xù)彈擊三次（見圖 8），只記錄第三次彈擊數(shù)據(jù)作為回彈值；最后如果第一次或者第二次彈擊使灌漿套筒內(nèi)灌漿料松動且往里移動，則量取彈擊后排漿口孔內(nèi)灌漿料液面距離 PC 構(gòu)件邊緣的距離并記錄。觀察彈擊后排漿口孔內(nèi)灌漿料液面變化。驗(yàn)證結(jié)果如表 2 所示。

圖7 驗(yàn)證 PC 剪力墻灌漿套筒

圖8 現(xiàn)場驗(yàn)證彈擊測試

表2 工程現(xiàn)場驗(yàn)證結(jié)果匯總

由表 2 發(fā)現(xiàn)，總共檢查了 5 個(gè) PC 剪力墻構(gòu)件 35 個(gè)排漿口，發(fā)現(xiàn) 6 處彈擊后有明顯松動現(xiàn)象，而且灌漿套筒內(nèi)灌漿料往套筒內(nèi)移動明顯，為了驗(yàn)證這 6 處灌漿套筒內(nèi)部是否存在假性飽滿空洞，隨機(jī)抽取兩個(gè)點(diǎn)（二層墻 F×4-5 第 4 個(gè)排漿口、二層墻 13×B-D 第 1 個(gè)排漿口）按照 CECS 21：2000《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行超聲法檢測內(nèi)部缺陷（見圖 9、圖 10），超聲法檢測結(jié)果如表 3 所示［2］。

表3 超聲法檢測內(nèi)部缺陷結(jié)果匯總

圖9 二層墻 F×4-5第 4 個(gè)排漿口

圖10 二層墻 13×B-D第 1 個(gè)排漿口

從表 3 很明顯地發(fā)現(xiàn)兩個(gè)排漿口 1、2 號測點(diǎn)聲時(shí)明顯大于其他 3 個(gè)測點(diǎn)，聲速和幅度明顯低于其他 3 個(gè)測點(diǎn)，可以明顯判別 1、2 號測點(diǎn)區(qū)域內(nèi)部灌漿質(zhì)量缺陷，與回彈儀彈擊結(jié)果相吻合［3］。

4 結(jié)論

本次方法研究試驗(yàn)證明采用沖擊能量為 5.5 J 的重型回彈儀配合定制的小直徑彈擊桿檢測裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)灌漿套筒假性飽滿的方法可行有效，在定性非定量的前提下，該方法有簡單、快捷、直觀等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)普測的目的，初步快速準(zhǔn)確地篩選出有問題的非飽滿灌漿套筒，再結(jié)合其他幾種可以定量檢測套筒灌漿飽滿度的檢測方法，可以大大提高裝配整體式混凝土建筑施工質(zhì)量。Q