CN107389797A - 一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法，它包括检测工具选择，测点定位与检测，点缺陷计算识别和区间缺陷计算识别。该检测方法采用小直径、高频率换能器，能够很好地适应预制剪力墙底部水平接缝在几何空间、材料组成等方面的特殊构造；采用专用定位尺，能够准确定位接缝正反两面上的测点；根据测点数据，该方法能够进行点缺陷计算和区间缺陷计算，从而能够有效确定接缝中存在的缺陷及缺陷的大小。

Description

一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法
技术领域
本发明属建筑工业化领域，具体为一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法，该方法能够有效识别缺陷及缺陷的分布范围。
背景技术
预制剪力墙底部水平接缝，是指吊装时预制剪力墙与楼板间形成一条水平缝隙，下部剪力墙顶端伸出的钢筋穿过楼板和水平缝隙后，插入上部剪力墙底端的套筒或浆锚孔道内，灌浆前，水平缝隙周边用高强砂浆封堵，水平缝隙和各套筒或浆锚孔道形成连通孔腔，灌浆时，灌浆料首先填充水平缝隙，然后再填充各套筒或浆锚孔道，直至各套筒或浆锚孔道的出浆口均有浆体流出，灌浆完成，同时预制剪力墙底部水平接缝形成。
预制剪力墙底部水平接缝的构造具有以下特点：①接缝长度一般以一块预制剪力墙长度为单元，宽度等于预制剪力墙厚度，高度一般为20mm；②接缝中充填的灌浆料强度可高达100MPa，属超高强无收缩水泥基材料；③接缝灌浆料中除有钢筋穿过外，经常有机电管线穿过，同时还分布一定数量的用于定位接缝高度的垫块，周边则用高强砂浆封堵。
预制剪力墙底部水平接缝是装配整体式混凝土剪力墙结构特有的构造，接缝里没有箍筋，全部纵筋仅仅依靠灌浆料进行约束，而接缝处又是每一楼层最大地震剪力位置，因此，预制剪力墙底部水平接缝是结构的关键受力部位。如果接缝中存在较大的灌浆不密实区或孔洞，一方面会减少剪力墙底部与楼板的粘结面积，另一方面会导致穿过接缝的钢筋锈蚀，最终使得接缝的承载能力降低，从而对整体结构受力性能产生不利影响。
由于预制剪力墙底部水平接缝是装配整体式混凝土剪力墙结构所特有的，在以前大量现浇混凝土结构中没有遇到过，加上接缝在几何空间、材料组成等方面的特殊性，内部一旦存在缺陷，现有的检测方法难以有效识别。比如，雷达扫描法在空间上无法操作，即使能够操作，由于受钢筋影响也无法识别缺陷；X射线法、超声成像法可以识别缺陷，但在空间上无法操作；普通超声法也不能适应接缝在几何空间、材料组成等方面的要求。
发明内容
本发明的目的就是针对预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷无法通过现有方法进行检测，提供一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法，能够利用该方法对预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷进行有效检测。
技术方案
为了实现上述技术目的，本发明设计的一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)检测工具选择；
(2)测点定位与检测；
(3)点缺陷计算识别；
(4)区间缺陷计算识别。
进一步，所述步骤(1)中的检测工具包括换能器、定位尺、以及超声检测仪，
其中：
所述换能器包括的主要技术参数如下：
最大外径等于20mm，辐射端直径等于10mm，辐射端长度等于10mm，辐射端为平面，使用时换能器能够水平布置；
或:
换能器：最大外径在20mm～40mm之间，辐射端长轴等于10mm，辐射端长度在10mm～20mm之间，辐射端为斜面，使用时换能器能够倾斜布置；
使用时，发射换能器和接收换能器应选择同一尺寸类型；
换能器最小工作频率为250kHz，最大工作频率为500kHz，换能器的实测主频与标称频率相差应不大于±10％；
应用时，可选择发射换能器工作频率500kHz和接收换能器工作频率250kHz组合或发射换能器工作频率250kHz和接收换能器工作频率250kHz组合，发射换能器工作频率不应低于接收换能器工作频率；
所述定位尺，主要技术参数是：
所述定位尺为塑料皮尺，长度不小于5m，为适应预制剪力墙底部水平接缝的高度误差，宽度分18mm或19mm或20mm或21mm或22mm，划线标记定位尺宽度方向的中心位置，并在宽度方向的中心位置，沿长度方向每间隔10mm打孔，孔径为5mm，依次标记各孔圆心的长度坐标。
应用时，根据接缝的实际高度，选择合适宽度的定位尺。
所述超声检测仪为常规超声检测仪。
进一步，所述步骤(2)中测点定位与检测的具体步骤包括：
①选择预制剪力墙和楼板之间的底部水平接缝，接缝测位表面凸出棱角用砂轮磨平，保持清洁、平整；
②以预制剪力墙与现浇结构的竖向接缝为参照物，确定底部水平接缝正面和反面两端沿高度方向的中点位置；
③将定位尺放置在底部水平接缝正面位置处，定位尺两端沿宽度方向的中点位置与底部水平接缝正面两端沿高度方向的中点位置重合，定位尺的起始点从0点开始，穿过定位尺上的圆孔以100mm等间距直接在底部水平接缝正面定点，并从起始点依次编号为1、2、…、m、m+1、…，用相同的方法在底部水平接缝反面位置处进行定点，起始点应与正面位置处的对应，同样从起始点依次编号为1、2、…、m、m+1、…，正反面测点数均不应少于10个；
④在底部水平接缝正面和反面上的测点位置涂抹适量耦合剂；
⑤将发射、接收换能器与超声检测仪相连，然后分别置于底部水平接缝的正面和反面对称的起点编号1处进行检测后，依次按2、…、m、m+1、…编号同向移动换能器进行检测，读取各测点的声速值，并保存波形图。
进一步，所述步骤(3)中点缺陷计算识别的具体步骤包括：
①按下列公式计算底部水平接缝各测点声速的平均值mx和标准差sx：
式中：
Xi——第i点的声速测量值；
n——测点数量；
②按下列方法判别底部水平接缝存在的异常测点：
首先，将各测点的声速值由大至小按顺序排列，即X1≥X2≥…≥Xm≥Xm+1≥…，将排在后面明显小的数据视为可疑，再将这些可疑数据中最大的一个(假定Xm)连同其前面的数据按式(1)和式(2)计算出mx及sx值，并按下式计算异常情况的判断值X0：
X0＝mx-λ1·sx (3)
式中：λ1——系数，按下表取值，当n为奇数时，可插值计算；
n 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
λ1 1.45 1.50 1.54 1.58 1.62 1.65 1.69 1.73 1.77 1.80
n 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
λ1 1.83 1.86 1.89 1.92 1.94 1.96 1.98 2.00 2.02 2.04
n 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68
λ1 2.05 2.07 2.09 2.10 2.12 2.13 2.14 2.15 2.17 2.18
然后，将判断值X0与可疑数据中的最大值Xm相比较，若Xm不大于X0时，则Xm及排列在其后的各数据均为异常值，去掉Xm，再用X1～Xm-1进行计算和判别，直至判不出异常值为止；当Xm大于X0时，应再将Xm+1放进去重新进行统计计算和判别；
③通过②反复计算，识别出底部水平接缝存在的所有异常点，即所有点缺陷。
进一步，所述步骤(4)中区间缺陷计算识别，假设通过点缺陷识别方法确定的点缺陷为点m，现进一步确定点缺陷m附近缺陷的范围，即包含点m的区间缺陷的长度，它包括几个步骤：
①确定初始区间为点m-1～点m+1(对于初始点1，初始区间是点1～点2；对于终止点n，初始区间为点n-1～点n)，用定位尺在点m-1～点m+1之间按10mm等间距进行定点并重新编号；
②按照所述步骤(2)测点定位与检测中的第④～⑤步，读取点m-1～点m+1之间的各测点的声速值，并保存波形图；
③按照所述步骤(3)点缺陷计算识别方法对点m-1～点m+1之间的各测点进行识别；
④判别区间缺陷大小：在点m-1～点m+1之间，将点m两侧连续且最远的缺陷点之间的距离定义为缺陷的范围，即为区间缺陷的长度；
如果点m-1或点m+1本身即为缺陷点，且点m-1～点m或点m～点m+1经判别在区间缺陷范围内，则继续选择点m-2～点m-1或点m+1～点m+2进一步识别区间缺陷的大小，依次类推，直至完整确定一个连续区间缺陷的长度；
⑤假设点缺陷为点p，重复以上①～④步，可进一步确定包含点缺陷p的区间缺陷的大小。依次类推，可确定包含各点缺陷的区间缺陷的大小。
有益效果
本发明提供的一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法采用小直径、高频率换能器，能够很好地适应预制剪力墙底部水平接缝在几何空间、材料组成等方面的特殊构造；采用专用定位尺，能够准确定位接缝正反两面上的测点；根据测点数据，该方法能够进行点缺陷计算和区间缺陷计算，从而能够有效确定接缝中存在的缺陷及缺陷的大小。
附图说明
附图1是本发明实施例中预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷检测图的墙体正面视图；
附图2是本发明实施例中预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷检测图的墙体侧面视图；
附图3是本发明实施例中第一款换能器的产品图；
附图4是本发明实施例中第二款换能器的产品图；
附图5是本发明实施例中定位尺的产品图；
其中：1-预制剪力墙，2-底部水平接缝，3-楼板，A1-第一款换能器，A2-第二款换能器，B-定位尺尺身。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例
如附图1和2所示，某在建装配整体式混凝土剪力墙结构，混凝土强度等级为C30，纵向受力钢筋和箍筋强度等级均为HRB400，墙体厚度为200mm，套筒呈梅花形布置，采用连通腔灌浆，灌浆后形成的底部水平接缝高度为20mm。套筒采用GT18型半灌浆套筒，套筒中心间距为300mm，保护层厚度为33mm；灌浆料采用CGM-JM-Ⅵ型灌浆料，该灌浆料具有稳定、高强、早强、无收缩、易流动等特点，28d抗压强度高于85MPa；底部水平接缝封堵材料采用专用封缝料，具有无收缩、抗开裂等特点，28d抗压强度高于50MPa。
选择其中一预制剪力墙底部水平接缝进行检测，对点缺陷和区间缺陷进行识别。具体过程是一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法，它包括：
第一步：检测工具选择
所述换能器包括的主要技术参数如下：
如附图3所示，第一款换能器A1为最大外径A1d1等于20mm，辐射端直径A1d2等于10mm，辐射端长度A1l等于10mm，辐射端为平面，使用时换能器能够水平布置；
或:
如附图4所示，第二款换能器A2为最大外径A2d1在20mm～40mm之间，辐射端长轴A2d2等于10mm，辐射端长度A2l在10mm～20mm之间，辐射端为斜面，使用时换能器能够倾斜布置；
使用时，发射换能器和接收换能器应选择同一尺寸类型；
本实施例中选择如附图3所示的发射换能器和接收换能器；
工作频率选择发射换能器工作频率500kHz和接收换能器工作频率250kHz组合；
定位尺B：选择尺身宽度为20mm的定位尺；
超声检测仪选择常规超声检测仪，满足检测要求。
第二步：测点定位与检测
①选择预制剪力墙1和楼板3之间的底部水平接缝2，接缝测位表面凸出棱角用砂轮磨平，保持清洁、平整；
②以预制剪力墙与现浇结构的竖向接缝为参照物，确定底部水平接缝2正面和反面两端沿高度方向的中点位置；
③将定位尺B放置在底部水平接缝2正面位置处，定位尺B两端沿宽度方向的中点位置与底部水平接缝2正面两端沿高度方向的中点位置重合，定位尺B的起始点从0点开始，用水笔穿过定位尺上的圆孔以100mm等间距直接在底部水平接缝2正面定点，并从起始点依次编号为1、2、…、24，用相同的方法在底部水平接2反面位置处进行定点，起始点应与正面位置处的对应，同样从起始点依次编号为1、2、…、24；
④在底部水平接缝2正面和反面上的测点位置涂抹适量耦合剂；
⑤将发射、接收换能器与超声检测仪相连，然后分别置于底部水平接缝2的正面和反面对称的起点编号1处进行检测后，依次按2、3、…、24编号同向移动换能器进行检测，读取各测点的声速值，并保存波形图。
第三步：点缺陷计算识别
底部水平接缝2各测点的检测结果如下表所列：
测点编号 测距(mm) 声时(μs) 声速(km/s)
1 200 52.00 3.846
2 200 45.80 4.367
3 200 48.00 4.167
4 200 46.80 4.274
5 200 45.60 4.386
6 200 46.60 4.292
7 200 46.00 4.348
8 200 46.00 4.348
9 200 45.60 4.386
10 200 47.00 4.255
11 200 45.80 4.367
12 200 44.60 4.484
13 200 46.20 4.329
14 200 60.40 3.311
15 200 61.40 3.257
16 200 47.20 4.237
17 200 57.00 3.509
18 200 61.40 3.257
19 200 45.60 4.386
20 200 51.20 3.906
21 200 56.40 3.546
22 200 44.40 4.505
23 200 44.00 4.545
24 200 47.00 4.255
根据上表，以声速作为主要参数进行判断，按照发明内容的技术方案中所述步骤(3)点缺陷计算识别的计算步骤①～③进行计算，可判断1、14、15、17、18、20、21号点位存在缺陷。而1、14、15、17、18、20、21号点位均有机电PVC管道穿过(管道直径为20mm)，可见这些点位的检测结果与实际情况是相符的。
第四步：区间缺陷计算识别，以18号点为例，确定18号点附近缺陷的范围，即包含18号点的区间缺陷的长度。
①确定初始区间为点17～点19，用定位尺B在点17～点19之间按10mm等间距进行定点并重新编号1′、2′、3′、…、10′、11′、12′、…19′、20′、21′，其中，1′号点与原17号点对应，11′号点与原18号点对应，21′号点与原19号点对应；
②按照发明内容的技术方案中所述步骤(2)测点定位与检测的第④～⑤步，读取点17～点19之间1′～21′各测点的声速值，并保存波形图；
③按照发明内容的技术方案中所述步骤(3)点缺陷计算识别方法进行计算，可以判断点17～点19之间1′、2′、10′、11′、12′号点位存在缺陷；
④在点m-1～点m+1之间，将点m两侧连续且最远的缺陷点之间的距离定义为缺陷的范围，即为区间缺陷的长度。根据这一准则，包含原18号点的区间缺陷在点10′～点12′之间，这一区间长度为20mm，正好与原18号点处的机电PVC管道直径(20mm)吻合，至于1′、2′号点位存在缺陷，则与原17号点处的机电PVC管道有关；
⑤重复上述①～④步，可以确定包含其它点缺陷的区间缺陷的大小，这里不再赘述。
本实施例所附图的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

Claims (5)

1.一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)检测工具选择；
(2)测点定位与检测；
(3)点缺陷计算识别；
(4)区间缺陷计算识别。
2.如权利要求1所述的一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法，其特征在于：
所述步骤(1)中的检测工具包括换能器、定位尺、以及超声检测仪；
其中，
所述换能器的尺寸要求是：
最大外径等于20mm，辐射端直径等于10mm，辐射端长度等于10mm，辐射端为平面，使用时换能器能够水平布置；
或:
最大外径在20mm～40mm之间，辐射端长轴等于10mm，辐射端长度在10mm～20mm之间，辐射端为斜面，使用时换能器能够倾斜布置；
使用时，发射换能器和接收换能器应选择同一尺寸类型；
换能器的工作频率要求：最小工作频率为250kHz，最大工作频率为500kHz；可选择发射换能器工作频率500kHz和接收换能器工作频率250kHz组合或发射换能器工作频率250kHz和接收换能器工作频率250kHz组合；
发射换能器工作频率不低于接收换能器工作频率；
所述定位尺的技术参数是：材质为塑料皮尺，长度不小于5m，宽度为18mm或19mm或20mm或21mm或22mm，划线标记定位尺宽度方向的中心位置，并在宽度方向的中心位置，沿长度方向每间隔10mm打孔，孔径为5mm，依次标记各孔圆心的长度坐标；应用时，根据接缝的实际高度，选择合适宽度的定位尺；
所述超声检测仪为常规超声检测仪。
3.如权利要求1所述的一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中测点定位与检测的具体步骤包括：
①选择预制剪力墙和楼板之间的底部水平接缝，接缝测位表面凸出棱角用砂轮磨平，保持清洁、平整；
②以预制剪力墙与现浇结构的竖向接缝为参照物，确定底部水平接缝正面和反面两端沿高度方向的中点位置；
③将定位尺放置在底部水平接缝正面位置处，定位尺两端沿宽度方向的中点位置与底部水平接缝正面两端沿高度方向的中点位置重合，定位尺的起始点从0点开始，穿过定位尺上的圆孔以100mm等间距直接在底部水平接缝正面定点，从起始点依次编号为1、2、…、m、m+1、…，用相同的方法在底部水平接缝反面位置处进行定点，起始点应与正面位置处的对应，同样从起始点依次编号为1、2、…、m、m+1、…，正反面测点数均不应少于10个；
④在底部水平接缝正面和反面上的测点位置涂抹适量耦合剂；
⑤将发射换能器和接收换能器与超声检测仪相连，然后分别置于底部水平接缝的正面和反面对称的起点编号1处进行检测后，依次按2、…、m、m+1、…编号同向移动换能器进行检测，读取各测点的声速值，并保存波形图。
4.如权利要求1所述的一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法，其特征在于:所述步骤(3)中点缺陷计算识别的具体步骤包括：
①按下列公式计算底部水平接缝各测点声速的平均值mx和标准差sx：
<mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>x</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
<mrow> <msub> <mi>s</mi> <mi>x</mi> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> <munderover> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>x</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中：
Xi——第i点的声速测量值；
n——测点数量；
②按下列方法判别底部水平接缝存在的异常测点：
首先，将各测点的声速值由大至小按顺序排列，即X1≥X2≥…≥Xm≥Xm+1≥…，将排在后面明显小的数据视为可疑，再将这些可疑数据中最大的一个(假定Xm)连同其前面的数据按式(1)和式(2)计算出mx及sx值，并按下式计算异常情况的判断值X0：
X0＝mx-λ1·sx (3)
式中：λ1——系数，按下表取值，当n为奇数时，可插值计算；
n 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 λ1 1.45 1.50 1.54 1.58 1.62 1.65 1.69 1.73 1.77 1.80 n 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 λ1 1.83 1.86 1.89 1.92 1.94 1.96 1.98 2.00 2.02 2.04 n 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 λ1 2.05 2.07 2.09 2.10 2.12 2.13 2.14 2.15 2.17 2.18
然后，将判断值X0与可疑数据中的最大值Xm相比较，若Xm不大于X0时，则Xm及排列在其后的各数据均为异常值，去掉Xm，再用X1～Xm-1进行计算和判别，直至判不出异常值为止；当Xm大于X0时，应再将Xm+1放进去重新进行统计计算和判别；
③通过②反复计算，识别出底部水平接缝存在的所有异常点，即所有点缺陷。
5.如权利要求1所述的一种预制剪力墙底部水平接缝灌浆缺陷的检测方法，其特征在于:所述步骤(4)中区间缺陷计算识别，假设通过点缺陷识别方法确定的点缺陷为点m，现进一步确定点缺陷m附近缺陷的范围，即包含点m的区间缺陷的长度，它包括以下几个步骤：
①确定初始区间为点m-1～点m+1(对于初始点1，初始区间是点1～点2；对于终止点n，初始区间为点n-1～点n)，用定位尺在点m-1～点m+1之间按10mm等间距进行定点并重新编号；
②按照上述权利要求3中的第④～⑤步，读取点m-1～点m+1之间的各测点的声速值，并保存波形图；
③按照所述步骤(3)点缺陷计算识别方法对点m-1～点m+1之间的各测点进行识别；
④判别区间缺陷大小：在点m-1～点m+1之间，将点m两侧连续且最远的缺陷点之间的距离定义为缺陷的范围，即为区间缺陷的长度；
如果点m-1或点m+1本身即为缺陷点，且点m-1～点m或点m～点m+1经判别在区间缺陷范围内，则继续选择点m-2～点m-1或点m+1～点m+2进一步识别区间缺陷的大小，依次类推，直至完整确定一个连续区间缺陷的长度；
⑤假设点缺陷为点p，重复以上①～④步，进一步确定包含点缺陷p的区间缺陷的大小，依次类推，确定包含各点缺陷的区间缺陷的大小。
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