CN109856191A

CN109856191A - 一种检测套筒灌浆质量的方法

Info

Publication number: CN109856191A
Application number: CN201910009083.3A
Authority: CN
Inventors: 晋智斌
Original assignee: Southwest Jiaotong University
Current assignee: Southwest Jiaotong University
Priority date: 2019-01-04
Filing date: 2019-01-04
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明公开了一种检测套筒灌浆质量的方法，涉及桥梁建造技术领域。该方法包括检测被测灌浆套筒步骤：在被测灌浆套筒与标准灌浆套筒的基本参数均相同的前提下，测量被测灌浆套筒的灌浆质量参数，并作为被测参数Q₁；判断步骤：将被测参数Q₁与标准参数Q₀进行比较，当Q₁≠Q₀时，被测灌浆套筒存在缺陷。本方法通过使被测灌浆套筒和标准灌浆套筒采用导电灌浆料灌浆，然后通过测量电表测量二者的灌浆质量参数，并进行对比，就能知道被测灌浆套筒内是否存在缺陷。方法简单、便捷，也方便工程应用中的实施，解决了现有技术中无法对灌浆套筒内灌浆质量进行检测的问题，从而有助于预制拼装结构的推广。

Description

一种检测套筒灌浆质量的方法

技术领域

本发明涉及桥梁建造技术领域，具体而言，涉及一种检测套筒灌浆质量的方法。

背景技术

套筒灌浆作为预制装配建筑施工的关键工艺，用于竖向构件(如剪力墙和框架柱、预制拼装柱)及水平构件(如框架梁)的连接。随着建筑工业化步伐的不断迈进，预制建筑装配式得到迅速的发展，而装配式的节点主要采用灌浆套筒连接技术，因此套筒灌浆的质量检测就成了亟待解决的问题。设计和管理方往往对灌浆套筒施工质量心存疑虑，在实践中严重限制了预制拼装结构的推广。

关于灌浆套筒的灌浆是否严实的检测问题，一直是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灌浆套筒，能够检测出灌浆套筒的灌浆是否存在缺陷。

本发明的实施例是这样实现的：

一种检测套筒灌浆质量的方法，包括

检测被测灌浆套筒步骤：在所述被测灌浆套筒与标准灌浆套筒的基本参数均相同的前提下，测量所述被测灌浆套筒的灌浆质量参数，并作为被测参数Q₁；

判断步骤：将所述被测参数Q₁与标准参数Q₀进行比较，当Q₁≠Q₀时，所述被测灌浆套筒存在缺陷。

可选地，所述方法还包括获取所述标准参数Q₀的步骤：

测量所述标准灌浆套筒的灌浆质量参数，并作为标准参数Q₀；

测量所述标准灌浆套筒的灌浆质量参数时采用的方法和测量所述被测灌浆套筒的灌浆质量参数时采用的方法相同。

可选地，所述标准灌浆套筒和所述被测灌浆套筒采用相同的导电灌浆料进行灌浆。

可选地，通过测量电表测量所述标准灌浆套筒的电阻值R₀和/或电流值I₀，并作为所述标准参数Q₀；

所述测量电表的测量电极分别接于外露于所述标准灌浆套筒的钢筋和所述标准灌浆套筒的侧壁，所述被测参数Q₁为与所述标准参数Q₀相对应的电阻值R₁和/或电流值I₁。

可选地，所述标准灌浆套筒的数量为多个，一一对应的测量每个所述标准灌浆套筒的灌浆质量参数，并取所有的灌浆质量参数的平均值作为所述标准参数Q₀。

可选地，还包括通过公式计算所述被测灌浆套筒的缺陷率β；

其中：r₁为所述标准灌浆套筒内钢筋的半径，r₂为所述标准灌浆套筒的内径，L为所述标准灌浆套筒的长度，ρ为所述导电灌浆料的电阻率，U为测量电压。

可选地，还包括通过公式计算所述被测灌浆套筒的淹没长度H；

其中：r₁为所述标准灌浆套筒的钢筋的半径，r₂为所述标准灌浆套筒的内径，ρ为所述导电灌浆料的电阻率。

可选地，还包括绝缘处理步骤：对所述被测灌浆套筒内的两个钢筋头之间进行绝缘处理；

所述绝缘处理步骤位于所述检测被测灌浆套筒步骤之前。

可选地，所述被测灌浆套筒包括套筒本体和定位件，所述套筒本体内还固定连接有定位件，所述定位件设置有与所述套筒本体同轴设置的限位孔。

可选地，所述定位件包括限位部和支撑部，所述限位部开设有所述限位孔，所述支撑部连接于所述限位部和所述套筒本体的内壁之间。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果包括，例如：

本灌浆套筒通过比较被测灌浆套筒的灌浆质量参数与标准灌浆套筒的灌浆质量参数，来判断被测灌浆套筒内是否存在灌浆缺陷，实现了对灌浆套筒内是否存在缺陷的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的检测套筒灌浆质量的方法的框图；

图2为灌浆套筒的结构示意图；

图3为缺陷率与电阻的关系曲线图；

图4为本发明实施例提供的灌浆套筒的定位件的结构示意图。

图标：21-上部钢筋；22-下部钢筋；11-上部灌浆；12-下部灌浆；H-淹没长度；F-缺陷部分；30-定位件；31-限位部；311-限位孔；32-支撑部；40-套筒本体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，“垂直”术语并不表示要求部件之间绝对垂直，而是可以稍微倾斜。“垂直”仅仅是指其方向相对而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

图1为本发明实施例提供的检测套筒灌浆质量的方法的框图，请参考图1。图2为灌浆套筒的结构示意图。请参考图1和图2。

本实施例提供了一种检测套筒灌浆质量的方法，用于检测灌浆套筒内是否存在灌浆缺陷。

需要说明的是，灌浆缺陷主要有两种，一种是灌浆高度未达到要求，一种是灌浆内存在缺陷部分F，缺陷为较大的未灌浆空间(气泡)等。

需要说明的是，在本文中公开的所有的被测灌浆套筒与标准灌浆套筒均具有相同的基本参数。基本参数主要指灌浆套筒的结构(灌浆套筒的内径、外径、高度)和材料，需要被灌浆套筒连接的钢筋的直径和材料，以及灌浆材料。被测灌浆套筒与标准灌浆套筒唯一的区别就是灌浆质量不同，标准灌浆套筒内灌浆质量满足要求，不存在缺陷。而被测灌浆套筒内灌浆质量良莠不齐，需要测量后才获知。

可选地，标准灌浆套筒和被测灌浆套筒采用相同的导电灌浆料进行灌浆。

导电灌浆料包括导电材料，导电材料采用石墨粉、炭粉、碳纤维、钢纤维及钢屑其中的一种或多种。导电灌浆料是用导电材料部分或全部取代混凝土中的普通骨料配制组成，具有规定的电性能和一定的力学性能的特种混凝土。

通过在混凝土中掺杂导电材料，增加混凝土的导电性，从而通过电参数来获知被测灌浆套筒的灌浆质量。改变了现有技术中无法对灌浆套筒内混凝土进行测量的现状，解决了对灌浆套筒灌浆质量的测量问题。

在本实施例的一种实施方式中，首先进行获取标准参数Q₀步骤1。标准参数Q₀为标准灌浆套筒的灌浆质量参数。

可以理解的是，在制造标准灌浆套筒时，可以在工厂内进行高质量的加工。制作完成后可以进行X射线检测法、超声波检测法进行检验。但是，X射线检测法和超声波检测法的仪器不便于携带，使用起来成本也较高，不便于应用于灌浆套筒的检测。

发明人经过多次实验以及电脑仿真模拟发现，灌浆套筒的灌浆质量会引起电阻值和电流值的变化。

在本实施例的一种实施方式中，灌浆质量参数指的是，电阻值和/或电流值。标准参数Q₀为电阻值R₀和/或电流值I₀，被测参数Q₁为电阻值R₁和/或电流值I₁。

可以理解的是，在另外的实施方式中，也能够通过测量灌浆的其他电学参数，例如电容，来获知灌浆质量，从而也能够适用于不导电的混凝土。

可以理解的是，在另外的实施方式中，也能够使用交流电进行标准参数或被测参数的测量。

在本实施例的一种实施方式中，通过测量电表来测量电阻值和/或电流值。

请再次参考图2，如本领域技术人员所理解的，灌浆套筒分为上部钢筋21和下部钢筋22，将套筒内灌浆从而将上部钢筋21和下部钢筋22连接。上部钢筋21和下部钢筋22的接合处将灌浆部分分为了上部灌浆11和下部灌浆12。

在对标准灌浆套筒的上部灌浆11的灌浆质量进行测量时，电极一端接在上部钢筋21端部，一端接在标准灌浆套筒的侧壁上。上部钢筋21端部指的外露于标准灌浆套筒外的上部钢筋21的端部。由于标准灌浆套筒的侧壁是一个金属导体，它本身电阻可忽略不计，因此，可以将电极接于标准灌浆套筒的侧壁的任何位置，不会影响测量结果。

需要说明的是，特别是对于在实际工程应用中处于竖直状态的灌浆套筒，灌浆时灌浆料从下部灌浆12口进入，从上部灌浆11口流出。由于重力等作用，灌浆缺陷一般存在于上部灌浆11部分。因此，在本实施例中，仅对上部灌浆11的灌浆质量进行检测。标准灌浆套筒的灌浆质量具体指的是，上部灌浆11的灌浆质量。同理，被测灌浆套筒的灌浆质量具体指的是，上部灌浆11的灌浆质量。

可以理解的是，在其他实施例中，可以采用同样的方法进行下部灌浆12的灌浆质量进行测量。

通过测量电表获取标准灌浆套筒的电阻值R₀和/或电流值I₀，从而获得了标准参数Q₀。

在本实施例的另外的实施方式中，标准灌浆套筒的数量为多个。一一对应的测量每个标准灌浆套筒的灌浆质量参数，并取所有的灌浆质量参数的平均值作为对照参数Q₀。这样能够减小单个灌浆套筒的制造原因造成的对照参数Q₀的误差，获得更加准确的对照参数Q₀，从而也使得被测套筒的缺陷的判断更加准确。

具体地，例如可以测量一一对应的测量每个标准灌浆套筒的电阻值R₀，或，一一对应的测量每个标准灌浆套筒的电流值I₀，并取这些电阻值或电流值的平均值作为对照参数。

进行检测被测灌浆套筒步骤3。

即，测量被测灌浆套筒的灌浆质量参数。需要说明的是，在测量被测灌浆套筒的灌浆质量参数时，采用的方法和测量标准灌浆套筒的灌浆质量参数时采用的方法是一样的。此处不再赘述。

通过测量电表获取被测灌浆套筒的电阻值R₁和/或电流值I₁，从而获得了被测参数Q₁。

进行判断步骤4。

将被测参数Q₁与标准参数Q₀进行比较，当Q₁≠Q₀时，说明被测灌浆套筒存在缺陷。

在本实施例的一种实施方式中，比较被测灌浆套筒的电阻值R₁和标准灌浆套筒的电阻值R₀。当R₁≠R₀时，说明被测灌浆套筒存在缺陷。

在本实施例的另一种实施方式中，比较被测灌浆套筒的电流值I₁和标准灌浆套筒的电流值I₀。当I₁≠I₀时，说明被测灌浆套筒存在缺陷。

而且，在本实施例的一种实施方式中，还包括计算缺陷率β步骤6，能通过公式计算出缺陷率β。

需要说明的是，缺陷率β指的是缺陷部分F体积(气泡体积或未灌浆空间体积)与理论上的上部灌浆1₁体积的比值。

缺陷率计算公式：

其中：r₁为标准灌浆套筒内钢筋的半径(等于被测灌浆套筒内钢筋的半径)，r₂为标准灌浆套筒的内径(等于被测灌浆套筒的内径)，L为标准灌浆套筒的长度(等于被测灌浆套筒的长度)，ρ为导电灌浆料的电阻率，U为测量电压。

需要说明的是，当Q₁接近Q₀时，缺陷率β的数值会很小，可以忽略。当Q₁偏离Q₀较大时，缺陷率β的数值会较大。因此，可以通过此公式来判断被测灌浆套筒的灌浆质量。

发明人针对电流与缺陷率的关系进行了相关实验，以验证公式计算的准确度。利用ANSYS模型，模拟了在不同的缺陷率的情况下，电流的变化情况。在保证下部钢筋22被淹没的前提下，对模型施加9V的电压，分别对缺陷率为5％、10％、15％、20％进行数值模拟。

并将电流值I₁的公式运算结果与模拟结果进行了对比，对比结果如表1所示。

表1电流的公式计算结果与模拟结果对照表

缺陷率	换算电流/A	原缺陷电流/A	误差
				5％	0.769	0.756	1.7％
10％	0.730	0.705	3.5％
				15％	0.691	0.652	6.0％
20％	0.652	0.601	8.5％

从上表可以看出，在缺陷率β较小的时候，如5％-20％，公式换算得出的电流误差保持在10％以内，具有很高的可靠度。而且，缺陷率β越小，此公式的可靠度越高。在缺陷率小于5％时，误差低于1.7％。而且，表1中可以看出，缺陷率β越大时，电流越小。

而且，在测量缺陷率与电阻关系的同时，也测量了缺陷率β与电流的关系，并根据测量值绘制了图3。如图3所示，随着缺陷率β越来越大，接线电阻也越来越大，在缺陷部分F占5％时，电阻为11.93Ω，在缺陷率β占比高达45％时，电阻变为27.86Ω。

在本实施例的另一种实施方式中，还包括计算淹没长度H步骤5，能通过公式计算出淹没长度H。

淹没长度H计算公式：

其中：r₁为所述标准灌浆套筒的钢筋的半径(等于被测灌浆套筒内钢筋的半径)，r₂为所述标准灌浆套筒的内径(等于被测灌浆套筒的内径)，ρ为所述导电灌浆料的电阻率。

发明人针对淹没长度H与灌浆电阻的关系进行了相关实验。利用ANSYS模型，模拟了在不同的灌浆高度下，电阻的变化情况。在保证下部钢筋22被淹没的前提下，对模型施加9V的电压，分别对灌浆高度为0.06m、0.09m、0.12m、0.15m、0.18m进行数值模拟。

对公式进行变形为：

并将电阻值R₁的公式运算结果与模拟结果进行了对比，对比结果如表2所示。

表2电阻的公式计算结果与模拟结果对照表

淹没高度H/cm	9	12	15	18
					公式结果/Ω	24.510	18.382	14.706	12.254
模拟结果/Ω	23.077	17.682	14.331	12.032
					误差	6.2％	4.0％	2.6％	1.9％

由上表可知，在9cm以上的淹没高度，公式计算误差都基本能保持在5％以内，具有很高的可靠度。而且从表1中可知，公式计算结果相较于数值模拟结果总体偏大，而且淹没高度越大计算结果越精确。而且，可以看出，淹没长度H越高时，电阻值R₁越小。

根据公式可以推算出引起测量仪器发生最小刻度值变化时的电阻率。例如在使用万能表时，最小刻度值为0.1Ω。

由模拟数据可知，当H为0.195m，r₂为0.002m，r₁为0.001m，ΔH为0.001m时，可以推算出ρ为34.5Ω·m。也就是说，当混凝土电阻率为34.5Ω·m时，淹没高度H的变化为0.001m，使用万用电表仍能测出电阻变化，为0.1Ω。

由此可知，本方法中可以便捷地采用万用电表来测量被测灌浆套筒的电阻值和电流值，此检测方法简单，又经济。

可以理解的是在本实施例的另一个实施方式中，也可以先进行检测被测灌浆套筒步骤3检测被测灌浆套筒步骤33，再进行获取标准参数Q₀的步骤，然后再比较被测参数Q₁与标准参数Q₀。

需要说明的是，在本实施例的另外的实施方式中，也可以不进行获取标准参数Q₀的步骤。因为标准参数Q₀的参数是定值，在灌浆套筒的基本参数不变的情况下，仅需获取一次标准参数Q₀，就能对多个具有相同基本参数的被测灌浆套筒进行检测，并比较。

在本实施例的一种实施方式中，还包括绝缘处理步骤2。绝缘处理步骤2位于检测被测灌浆套筒步骤3之前。

对所述被测灌浆套筒内的两个钢筋头之间进行绝缘处理。在测量灌浆套筒电阻或电流时，要避免上下钢筋连通，故要对下部钢筋22端部或上部钢筋21端部进行绝缘处理，可在钢筋端部套接陶瓷、塑料或绝缘胶布，或进行绝缘喷涂等措施。

根据钢筋与灌浆套筒之间是否同轴设置，会影响对灌浆质量参数的检测。为了提高灌浆质量参数的检测精度，在钢筋和套筒本体40内壁之间设置了定位件30，如图4所示。

被测灌浆套筒包括套筒本体40和定位件30。套筒本体40内还固定连接有定位件30。定位件30包括限位部31和支撑部32，限位部31开设有限位孔311。限位孔311与套筒本体40同轴设置。支撑部32连接于限位部31和套筒本体40的内壁之间。

在本实施例的一种实施方式中，支撑部32的数量为多个，限位部31大致为环状结构，多个支撑部32围绕限位部31设置，用于支撑限位部31。

在本实施例的另一种实施方式中，灌浆套筒的上部分和下部分均设置有定位件30。

通过设置定位件30，在连接上部钢筋21和下部钢筋22时，将钢筋穿设于限位孔311中，限制灌浆套筒中钢筋的位置，保证了钢筋始终是与灌浆套筒同轴设置的，从而减少了对测量灌浆质量参数的影响，提高了测量的灌浆质量参数的准确性，进而也使得计算得到的缺陷率β准确度更高。

本检测套筒灌浆质量的方法大致步骤及有益效果如下：

通过测量电表测量标准灌浆套筒的电阻值R₀和/或电流值I₀，并作为标准参数Q₀；通过测量电表测量被测灌浆套筒的电阻值R1和/或电流值I₁，并作为标准参数Q₁；比较R₀与R₁、I₀和I₁，当R₁≠R₀，或I₁≠I₀时，被测灌浆套筒存在缺陷。而且可以通过公式计算出缺陷率β和灌浆高度L，进一步确定缺陷的严重程度。

本实施例中对检测套筒灌浆质量的方法，通过使被测灌浆套筒和标准灌浆套筒采用导电灌浆料灌浆，然后通过测量电表测量二者的电流值和电阻值，对比相应的数值，就能知道被测灌浆套筒内是否存在缺陷。方法简单、便捷，也方便工程应用中的实施，解决了现有技术中无法对灌浆套筒内灌浆质量进行检测的问题，从而有助于预制拼装结构的推广。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种检测套筒灌浆质量的方法，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的检测套筒灌浆质量的方法，其特征在于，所述方法还包括获取所述标准参数Q₀的步骤：

3.根据权利要求2所述的检测套筒灌浆质量的方法，其特征在于，所述标准灌浆套筒和所述被测灌浆套筒采用相同的导电灌浆料进行灌浆。

4.根据权利要求3所述的检测套筒灌浆质量的方法，其特征在于，通过测量电表测量所述标准灌浆套筒的电阻值R₀和/或电流值I₀，并作为所述标准参数Q₀；

5.根据权利要求2所述的检测套筒灌浆质量的方法，其特征在于，所述标准灌浆套筒的数量为多个，一一对应的测量每个所述标准灌浆套筒的灌浆质量参数，并取所有的灌浆质量参数的平均值作为所述标准参数Q₀。

6.根据权利要求4所述的检测套筒灌浆质量的方法，其特征在于，还包括

通过公式计算所述被测灌浆套筒的缺陷率β；

7.根据权利要求4所述的检测套筒灌浆质量的方法，其特征在于，还包括

通过公式计算所述被测灌浆套筒的淹没长度H；

8.根据权利要求1所述的检测套筒灌浆质量的方法，其特征在于，还包括

绝缘处理步骤：对所述被测灌浆套筒内的两个钢筋头之间进行绝缘处理；

所述绝缘处理步骤位于所述检测被测灌浆套筒步骤之前。

9.根据权利要求3所述的检测套筒灌浆质量的方法，其特征在于，所述被测灌浆套筒包括套筒本体和定位件，所述套筒本体内还固定连接有定位件，所述定位件设置有与所述套筒本体同轴设置的限位孔。

10.根据权利要求9所述的检测套筒灌浆质量的方法，其特征在于，所述定位件包括限位部和支撑部，所述限位部开设有所述限位孔，所述支撑部连接于所述限位部和所述套筒本体的内壁之间。