CN109856143B - 一种检测装配式混凝土结构套筒灌浆质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测装配式混凝土结构套筒灌浆质量的方法，通过在灌浆工序前，在套筒出浆口管道内插入深度至套筒内壁的导管，导管在灌浆料终凝后被拔出，当拔出导管时，如目测导管内呈现空腔，即水平导管内的灌浆料与垂直套筒内的灌浆料不连续，判定套筒灌浆不饱满；反之，如可见导管水平段端部与套筒内壁灌浆料的折断面，则导管内灌浆料饱满；取出导管内的固体灌浆料制成圆柱体试件，对试件测量其弯曲频率和扭曲频率，求得杨氏模量E_d、剪切模量G_d、泊松比μ，获得动弹性模量数据评定灌浆料的强度和材质；本发明具备随机性、适用性强、低成本易推广、快速高效且不会对套筒灌浆连接部位造成损伤，可为实际灌浆施工的质量检测提供全面、客观准确的依据。

Description

一种检测装配式混凝土结构套筒灌浆质量的方法

[技术领域]

本发明涉及建筑工程质量检测技术领域，具体地说是一种检测装配式混凝土结构套筒灌浆质量的方法。

[背景技术]

预制装配式混凝土结构作为一种符合工业化生产方式的结构形式，具有施工速度快、劳动强度低、噪音污染与湿作业少等优势。灌浆套筒连接是目前预制装配式混凝土结构中钢筋主要连接方式之一，该技术通过专用灌浆套筒和高强度无收缩灌浆料实现钢筋连接，具有受力简单、附加应力小、适用范围广等优点，或将成为国内外建筑业发展的主流方向。

近年来，依据目前装配式建筑灌浆质量失控等乱象，很多专业人士表达了忧虑。如果灌浆套筒内部灌浆不饱满，钢筋连接将达不到设计的预期性能，灌浆料强度质量不保证，则可能带来严重的结构安全隐患。鉴于当下装配整体式混凝土建筑的质量控制与检测技术相对滞后，对构件的灌浆质量，还没有一种成本低廉且有效检测装配式混凝土构件连接施工节点灌浆料饱满度的方法，住建部2019年下达的十大重点中，给预制装配式混凝土结构踩了个点刹车。

此外，在施工过程中，灌浆套筒内部漏浆、少灌、堵塞的情况时有发生，灌浆料强度质量不符合要求的工程问题也有所闻，工程验收时对灌浆的质量问题尤为关注。由于钢筋套筒灌浆连接构造复杂又属于隐蔽工程，灌浆饱满度检测是国内外公认的难题。灌浆料灌浆饱满度及其材质的检测是建筑行业广泛关注并亟待解决的问题。

近3年多来，研究人员相继提出了超声波无损检测法、冲击回波法、X射线法、预埋传感器法及预埋钢丝拉拔法。其中，预埋检测方法的最大问题是对工程无法进行随机抽样检测，致使设置预埋件的部位能得到精细施工，而其余部位的质量更易失控的不良后果。目前开发运用的对灌浆饱满度检测方法，在使用条件、检测精度、便捷性等方面都存在各自的局限性。鉴于此，为了克服上述检测方法缺陷，若能提供一种具备随机性、适用性强、低成本易推广、快速高效且无损的检测方法，用于装配式混凝土结构中套筒灌浆料灌浆饱满度及其材质的检测，将具有非常重要的意义。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种检测装配式混凝土结构套筒灌浆质量的方法，不仅具备了随机性、适用性强、低成本易推广、快速高效且不会对套筒灌浆连接部位造成损伤的特点，而且能够为实际灌浆施工的质量检测提供全面、客观准确的依据。

为实现上述目的设计一种检测装配式混凝土结构套筒灌浆质量的方法，包括以下步骤：

1)在混凝土结构灌浆工序前，先在套筒出浆口管道内插入深度至套筒内壁的导管，导管的外径小于套筒出浆口管道的内径；

2)导管在灌浆连接施工完成后，并于灌浆料终凝龄期大于3天后拔出；

3)导管在拔出时，如目测到导管内呈现空腔，即水平导管内的灌浆料与垂直套筒内的灌浆料不连续，则判定套筒内灌浆不饱满；反之，如导管内灌浆料饱满，即目测可见导管水平段端部与套筒内壁灌浆料的折断面，表明导管内的灌浆料与套筒内的灌浆料是连续的，则判定套筒内灌浆为饱满；

4)步骤3)中，判定灌浆不饱满的套筒，用注水量法测量套筒内出浆口管道下沿至灌浆料浆面间未灌浆的深度；

5)步骤3)中，灌浆饱满套筒的导管，取出其导管内的固体灌浆料，制成圆柱体试件；

6)测量步骤5)所述圆柱体试件弯曲频率和扭曲频率，求出杨氏模量E_d、剪切模量G_d和泊松比μ，获得动弹性模量数据，评定灌浆料材质以及推定其强度。

进一步地，步骤4)中，对判定灌浆不饱满的套筒，用注水量法测量套筒内出浆口管道下沿至灌浆料浆面间未灌浆的深度，所述注水量法测量套筒内未灌浆的深度为h；设注水量体积为L，套筒内径为D，钢筋直径为d，则未灌浆的深度h＝4L/(D²-d²)π。

进一步地，步骤5)中，所述圆柱体试件的长径比为5:1，通过测量长径比为5:1的圆柱体试件的弯曲频率f_h1和扭曲频率f_n，求得杨氏模量E_d：剪切模量G_d：G_d＝4.000×10^-3ρl²f_n ²，泊松比μ：/>

进一步地，步骤6)之后，还包括以下步骤：当导管被拔出后，对灌浆存在缺陷的套筒，利用拔出导管后的出浆口管道，对灌浆料不饱满的套筒进行压浆修缮处理。

进一步地，为评定灌浆料材质以及推定其强度，还包括以下步骤，事先在实验室用40mm*40mm*160mm水泥砂浆三联模制作灌浆料试块，分别建立灌浆料强度与杨氏模量E_d、剪切模量G_d的关系式，所述圆柱体试件的杨氏模量E_d、剪切模量G_d、泊松比μ采用所述关系式推定工程中灌浆料的强度以及判定灌浆料的材料性质。

进一步地，步骤2)中，采用钢筋拉拔仪拔出导管，所述钢筋拉拔仪具有保持拉拔力峰值的功能，用于统计分析整个工程的拉拔力峰值数据，以及间接分析工程整体的灌浆质量。

进一步地，步骤5)中，所述圆柱体试件的加工过程为：去除导管后将硬化的灌浆料切割成圆柱体试件，为满足制作圆柱体试件的长径比为5:1，装配式混凝土结构工程中预制剪力墙的钢筋套筒有中间单排布置或者呈“梅花桩”前、后二排布置的形式；工程中预制柱构件的钢筋套筒布置在构件的周边，针对预制柱构件以及预剪力墙“梅花桩”位于前排的套筒，当插入安装导管的长度不能满足圆柱体试件长径比5:1的要求时，则加长导管的长度，使得导管伸出构件增加的长度满足制作圆柱体试件长径比5:1的要求。

进一步地，当确定拔出的导管还要求测量圆柱体试件的动弹性模量，灌浆料终凝龄期大于14天，且将取出的导管中固体灌浆料放进标准养护室养护，直至动弹性模量模量试验龄期的28天。

本发明还提供了一种用于上述检测方法中的混凝土结构，包括上下分开设置的混凝土2，位于上部的混凝土2中设置有灌浆套筒9，位于下部的混凝土2中插入有钢筋1，所述钢筋1插入于灌浆套筒9的内腔中，所述灌浆套筒9内壁的下部设置有用于灌入连接用的灌浆料3的灌浆口管道7，所述灌浆口管道7端部装设有灌浆口塞子8，所述灌浆套筒9内壁的上部设置有用于排出多余的灌浆料3的出浆口管道6，所述出浆口管道6中插入有导管4，所述导管4的外径小于出浆口管道6的内径，所述导管4一端与灌浆套筒9内壁齐平，所述导管4另一端伸出混凝土2外表面，所述导管4的伸出端装设有出浆口塞子5。

进一步地，所述导管4为PVC材质的套管，所述导管4的长度为其直径的5倍以上，所述导管4插入前其前端预先缠绕有1-2圈的生料带。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明针对现有技术中难于直接对套筒内的漏灌浆程度进行测量的缺陷，提出可利用拔出导管后的原出浆口管道，通过注水等方法测量套筒内未灌浆的深度；

(2)本发明针对现有技术中难于对套筒内灌浆料的实体强度及其材质进行检测的缺陷，提出利用原出浆口管道处获得的圆柱体试件的动弹性模量数据来推算得出灌浆料标准试件的抗压强度值，从而填补了钢筋套筒灌浆连接中灌浆料实体强度及其材质检验手段的技术空白；

(3)本发明针对现有技术中对已经判明灌浆缺陷无法修复的困惑，提出可利用拔出所述导管后的原出浆口管道，进行压浆修缮处理的可行且有效的方法；

(4)本发明针对其他预埋检测方法最大的问题是对工程无法进行随机抽样检测，致使设置预埋件的部位能得到精细施工，而其余部位的质量更易失控的不良后果，提出有别于其他预埋检测方法的后装入可拔出导管的方法，后装导管具备成本低廉，普测、抽测的随机性，易推广适用性强，快速高效且无损检测技术的特点，能够为实际灌浆施工的质量检测提供全面、客观准确的依据。

[附图说明]

图1是本发明的流程示意图；

图2是本发明中混凝土结构的结构示意图(灌浆料浇灌饱满)；

图3是本发明中混凝土结构的结构示意图(灌浆料浇灌不饱满)；

图中：1、钢筋 2、混凝土 3、灌浆料 4、导管 5、出浆口塞子 6、出浆口管道 7、灌浆口管道 8、灌浆口塞子 9、灌浆套筒。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

本发明提供了一种检测装配式混凝土结构中套筒灌浆料浇灌密实度及其实体强度与材质的方法，其灌浆料为装配式混凝土结构中钢筋套筒灌浆连接的灌浆料，该方法包括如附图1示出的如下步骤：

1)在灌浆工序前，在原套筒出浆口管道内插入深度至套筒内壁的导管，导管的外径较小于套筒出浆口管道的内径；

2)导管在灌浆连接施工完成并于灌浆料终凝龄期大于3天后拔出；

3)导管在拔出时，如目测到导管内呈现空腔，即水平导管内的灌浆料与垂直套筒内的灌浆料不连续，判定套筒灌浆不饱满，反之，导管内灌浆料饱满，即目测可见导管水平段端部与套筒内壁灌浆料的折断面，表明导管内的灌浆料与套筒内的灌浆料是连续的，判定套筒灌浆为饱满；

4)判定灌浆不饱满的套筒，用注水量法测量套筒内未灌浆的深度；

5)灌浆饱满套筒的导管，取出其导管内的固体灌浆料，制成圆柱体试件；

6)测量圆柱体试件弯曲频率和扭曲频率，求出杨氏模量E_d、剪切模量G_d和泊松比μ，获得动弹性模量数据，评定灌浆料材质以及推定其强度；

7)可利用拔出导管后的原出浆口管道，对灌浆存在缺陷的套筒进行压浆修缮处理。

本发明的测试步骤中，对判定灌浆不饱满的套筒，可采用注水量法测量套筒内出浆口管道下沿至灌浆料浆面间未灌浆的深度，注水量法测量套筒内未灌浆的深度为h；设注水量体积为L，套筒内径为D，钢筋直径为d，未灌浆的深度h＝4L/(D²-d²)π。加工制作固体灌浆料圆柱体测试动弹性模量试件的长径比为5:1，通过测量长径比为5:1圆柱体试件的弯曲频率f_h1和扭曲频率f_n，求得杨氏模量E_d：剪切模量G_d：/>泊松比μ：/>当导管被拔出后，对灌浆存在缺陷的套筒，可利用拔出导管后的出浆口管道，对灌浆料不饱满的套筒进行压浆修缮处理。另，为了评定灌浆料材质以及推定其强度；应事先在实验室用40mm*40mm*160mm水泥砂浆三联模制作灌浆料试块，分别建立灌浆料强度与杨氏模量E_d、剪切模量G_d的关系式，圆柱体试件的杨氏模量E_d、剪切模量G_d、泊松比μ采用关系式推定工程中灌浆料的强度以及判定灌浆料的材料性质。

本发明中，导管在灌浆连接施工完成并于灌浆料终凝龄期大于3天后拔出，拔出导管可采用目前工程检测中常用的钢筋拉拔仪，此类拉拔仪具有保持拉拔力峰值的功能，统计分析整个工程的拉拔力峰值数据，可间接分析该工程整体的灌浆质量。取出以及试件加工过程为：去除的导管后将硬化的灌浆料切割成圆柱体试件，为满足制作圆柱体测试动弹性模量试件的尺寸要求长径比为5:1，装配式混凝土结构工程中预制剪力墙的钢筋套筒有中间单排布置或者呈“梅花桩”前、后二排布置的形式；工程中预制柱等构件的钢筋套筒布置在构件的周边，针对预制柱构件以及预剪力墙“梅花桩”位于前排的套筒，当插入安装导管的长度不能满足圆柱体试件长径比5:1的要求时，可加长导管的长度，导管伸出构件增加的长度应满足制作圆柱体试件长径比5:1的要求。

本发明中，灌浆料终凝龄期大于3天，是考虑到灌浆料的早期强度发展很快，能满足拉拔要求，当确定拔出的导管只要求检测套筒灌浆料的饱满性，除采用钢筋拉拔仪外，还可以采用管子钳等工具以扭力距作用折断后取出；当确定拔出的导管还要求测量圆柱体试件的动力弹性模量模量，灌浆料终凝龄期要大于14天，并且将取出的导管中固体灌浆料放进标准养护室养护，直至动力弹性模量模量试验龄期的28天。另，如要快速知道且不需要精确的计算套筒内未灌浆的深度，可采用探针法检测(另报发明专利)或者内窥镜的方法窥探。且在步骤1中的插入导管长度要满足制作测量动弹性模量试件导管外径的5倍的要求。

本发明还提供了一种用于上述检测方法中的混凝土结构，包括上下分开设置的混凝土2，位于上部的混凝土2中设置有灌浆套筒9，位于下部的混凝土2中插入有钢筋1，钢筋1插入于灌浆套筒9的内腔中，灌浆套筒9内壁的下部设置有用于灌入连接用的灌浆料3的灌浆口管道7，灌浆口管道7端部装设有灌浆口塞子8，灌浆套筒9内壁的上部设置有用于排出多余的灌浆料3的出浆口管道6，出浆口管道6中插入有导管4，导管4的外径小于出浆口管道6的内径，导管4一端与灌浆套筒9内壁齐平，导管4另一端伸出混凝土2外表面，导管4的伸出端装设有出浆口塞子5。

本发明的附图1表述了本发明的操作顺序，附图2是灌浆料浇灌饱满的示意图，附图3是灌浆料浇灌不饱满的示意图，附图2和附图3中示出了一种预制装配式混凝土结构。实际工程中钢筋1、混凝土2包括预制构件混凝土上下分开设置的钢筋、混凝土。附图2和附图3中位于上部的混凝土2中设置有灌浆套筒9，并将位于下部的混凝土预制构件中的钢筋插入灌浆套筒9的内腔中。在灌浆套筒9的下部设置有用于灌入连接用的灌浆料的灌浆口管道7，在灌浆套筒9内壁的上部设置有用于灌入连接用的灌浆料的出浆口管道6，其中在出浆管道6中，有一根一端与灌浆套筒9内壁齐平、另一端伸出混凝土2外表面一定长度的后装插入导管4，优选地后装插入导管4为PVC材质的套管，进一步优选地后装插入导管4的长度为其直径的5倍以上，因为后装插入导管4的外径要较小于套筒出浆口管道6的内径，为防止滑动形成后装插入导管4与套筒出浆口管道6的紧配合，进一步优选地插入导管4时，在其前端可缠绕1至2圈的生料带。

在施工进行预制构件连接时，具有一定压力的灌浆料经由设置在灌浆套筒9下部的灌浆口管道7向灌浆套筒9灌入用于连接的灌浆料，灌浆料先往下填充满上下二预制构件的水平连接缝后，往上逐步地充满灌浆套筒9，并在充满灌浆套筒9后将多余的灌浆料经由灌浆套筒9上部的出浆口管道6排出，直至当出浆口管道6有连续无气泡浆体流出时，可认为灌浆施工完成。在灌浆施工完成并达到规定龄期后，灌浆料在灌浆套筒9、后装插入导管4以及灌浆口管道7中凝固硬化。经由凝固硬化后的灌浆料，使灌浆套筒9和设置在其内部的钢筋1之间紧密地固定连接，从而实现了混凝土2预制构件之间的牢固连接。

综上：本发明针对现有技术中难于直接对套筒内的漏灌浆缺陷深度、套筒内干硬灌浆料实体强度及其材质进行检测以及对已经判明灌浆缺陷无法修复的困惑，提出了在灌浆工序前，在原套筒出浆口管道内插入深度至套筒内壁的导管，当灌浆料终凝后拔出导管可见的灌浆料呈现状况，评定套筒灌浆料灌浆饱满度以及利用出浆口处获得的圆柱体试件测试的动弹性模量，推定工程中灌浆料的强度以及判定灌浆料的材料性质，填补钢筋套筒灌浆连接中灌浆料实体材质检验手段的技术空白，特别是具备对灌浆存在缺陷的套筒可利用出浆口管道进行压浆修缮处理的优点。

本发明的方法构思独特新颖，简单巧妙、易于推广且成本低廉、采用的是对结构没有损伤的无损检测技术，动弹性模量检测原理经典，在浇灌工序前插入安装可拔导管的检测方法能够为实际灌浆施工的施工质量检测提供客观准确的依据，并且具有可全面或随机检测的灵活性。因此，本发明能为装配式混凝土结构质量检测体系的建全提供有效的保障措施，值得推广应用。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种检测装配式混凝土结构套筒灌浆质量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在混凝土结构灌浆工序前，先在套筒出浆口管道内插入深度至套筒内壁的导管，导管的外径小于套筒出浆口管道的内径；

2)导管在灌浆连接施工完成后，并于灌浆料终凝龄期大于3天后拔出；

3)导管在拔出时，如目测到导管内呈现空腔，即水平导管内的灌浆料与垂直套筒内的灌浆料不连续，则判定套筒内灌浆不饱满；反之，如导管内灌浆料饱满，即目测可见导管水平段端部与套筒内壁灌浆料的折断面，表明导管内的灌浆料与套筒内的灌浆料是连续的，则判定套筒内灌浆为饱满；

4)步骤3)中，判定灌浆不饱满的套筒，用注水量法测量套筒内出浆口管道下沿至灌浆料浆面间未灌浆的深度；

5)步骤3)中，灌浆饱满套筒的导管，取出其导管内的固体灌浆料，制成圆柱体试件；

6)测量步骤5)所述圆柱体试件弯曲频率和扭曲频率，求出杨氏模量E_d、剪切模量G_d和泊松比μ，获得动弹性模量数据，评定灌浆料材质以及推定其强度；

步骤4)中，对判定灌浆不饱满的套筒，用注水量法测量套筒内出浆口管道下沿至灌浆料浆面间未灌浆的深度，所述注水量法测量套筒内未灌浆的深度为h；设注水量体积为L，套筒内径为D，钢筋直径为d，则未灌浆的深度h＝4L/(D²-d²)π；

步骤5)中，所述圆柱体试件的长径比为5:1，通过测量长径比为5:1的圆柱体试件的弯曲频率f_h1和扭曲频率f_n，求得杨氏模量E_d：剪切模量G_d：G_d＝4.000×10^-3ρl²f_n ²，泊松比μ：/>

为评定灌浆料材质以及推定其强度，还包括以下步骤，事先在实验室用40mm*40mm*160mm水泥砂浆三联模制作灌浆料试块，分别建立灌浆料强度与杨氏模量E_d、剪切模量G_d的关系式，所述圆柱体试件的杨氏模量E_d、剪切模量G_d、泊松比μ采用所述关系式推定工程中灌浆料的强度以及判定灌浆料的材料性质。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤6)之后，还包括以下步骤：

当导管被拔出后，对灌浆存在缺陷的套筒，利用拔出导管后的出浆口管道，对灌浆料不饱满的套筒进行压浆修缮处理。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，采用钢筋拉拔仪拔出导管，所述钢筋拉拔仪具有保持拉拔力峰值的功能，用于统计分析整个工程的拉拔力峰值数据，以及间接分析工程整体的灌浆质量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤5)中，所述圆柱体试件的加工过程为：去除导管后将硬化的灌浆料切割成圆柱体试件，为满足制作圆柱体试件的长径比为5:1，装配式混凝土结构工程中预制剪力墙的钢筋套筒有中间单排布置或者呈“梅花桩”前、后二排布置的形式；工程中预制柱构件的钢筋套筒布置在构件的周边，针对预制柱构件以及预剪力墙“梅花桩”位于前排的套筒，当插入安装导管的长度不能满足圆柱体试件长径比5:1的要求时，则加长导管的长度，使得导管伸出构件增加的长度满足制作圆柱体试件长径比5:1的要求。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当确定拔出的导管还要求测量圆柱体试件的动弹性模量，灌浆料终凝龄期大于14天，且将取出的导管中固体灌浆料放进标准养护室养护，直至动弹性模量模量试验龄期的28天。

6.一种用于权利要求1至5中任一项所述检测方法中的混凝土结构，其特征在于：包括上下分开设置的混凝土(2)，位于上部的混凝土(2)中设置有灌浆套筒(9)，位于下部的混凝土(2)中插入有钢筋(1)，所述钢筋(1)插入于灌浆套筒(9)的内腔中，所述灌浆套筒(9)内壁的下部设置有用于灌入连接用的灌浆料(3)的灌浆口管道(7)，所述灌浆口管道(7)端部装设有灌浆口塞子(8)，所述灌浆套筒(9)内壁的上部设置有用于排出多余的灌浆料(3)的出浆口管道(6)，所述出浆口管道(6)中插入有导管(4)，所述导管(4)的外径小于出浆口管道(6)的内径，所述导管(4)一端与灌浆套筒(9)内壁齐平，所述导管(4)另一端伸出混凝土(2)外表面，所述导管(4)的伸出端装设有出浆口塞子(5)。

7.如权利要求6所述的混凝土结构，其特征在于：所述导管(4)为PVC材质的套管，所述导管(4)的长度为其直径的5倍以上，所述导管(4)插入前其前端预先缠绕有1-2圈的生料带。