CN111983201A - 电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置及方法，涉及装配式建筑结构施工质量检测技术领域。针对现有的浆料充填饱满度的检测方法均是在套筒灌浆完成且浆料硬化后进行，无法弥补灌浆质量缺陷的问题。检测装置包括设置于套筒内腔的反压装置，及与反压装置信号连接的数据采集分析模块，反压装置的基座和反压片通过多个沿径向均布的滑杆活动连接，滑杆为电阻沿其长度均匀分布的滑动变阻器，每根滑杆均配置滑簧以提供反压力；套筒内浆体液面接触并挤压反压片沿滑杆向上滑动，数据采集分析模块通过测阻器测量当前每根滑杆的电阻值，进而计算出筒内填充度、填充饱满度及空隙度，从而在施工阶段完成套筒内实际灌浆施工质量的量化评定。

Description

电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及装配式建筑结构施工质量检测技术领域，特别涉及一种电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置及方法。

背景技术

装配式混凝土结构是我国建筑行业施行工业化发展的重要方向，而预制构件主要受力筋的可靠连接是确保装配式混凝土结构整体力学性能的关键。

如图1所示，目前主要采用套筒灌浆的方式进行预制构件之间的连接，在套筒型号、灌浆料等条件都基本类似的情况下，预制构件1、2之间的连接质量完全取决于套筒10灌浆的施工质量，浆料的流动度较低，流动度损失较快，且初凝时间较短(约30min)，在现场实际灌浆施工过程中，浆料更易受到周围施工环境如温度、湿度等影响，浆料普遍流动度处于较低水平，甚至接近于类似橡皮泥般的“流塑”状态，浆料往往在未完全充填套筒10内腔时就已经“锁死”而无法继续压入，同时无法密实充填套筒10内腔的环肋、转角等复杂局部空间，存在一些局部的空心气包3，因此，在套筒10灌浆施工阶段，浆料充填饱满度的问题普遍存在，这也是装配式混凝土结构连接整体性存在争议的所在。

现有浆料充填饱满度的检测方法主要有：预埋钢丝拉拔法、超声波法、冲击回波法、X射线层析成像法等。但上述检测方法在实际应用过程中均存在一些技术上的局限性，如：预埋钢丝拉拔法使得检测作业本身就对筒内浆体产生破坏作用，降低套筒灌浆的施工质量；超声波法对于竖向构件缺乏足够的可靠性；冲击回波法机理较为复杂，且套筒内部结构相对复杂，导致其检测结果准确度不高；X射线层析成像法虽然能够以直观的图像分析反映套筒灌浆质量情况，但设备过于精巧复杂，而且对人体存在辐射损伤，不具备普及推广意义；更为突出的问题在于，上述检测方法都关注于套筒灌浆完成，且浆料硬化过程结束后的质量情况，此时即便检测出灌浆存在质量缺陷也无法采取补救措施，从而不可避免的在建筑结构内部留下诸多隐患。

发明内容

针对现有的浆料充填饱满度的检测方法均是在套筒灌浆完成且浆料硬化后进行，无法弥补灌浆质量缺陷，缺乏在灌浆施工阶段对套筒内实际灌浆质量进行量化评定的设备及方法的问题。本发明的目的是提供一种电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，它包括：

反压装置，设置于套筒内腔且与所述套筒的轴线重合；

数据采集分析模块，与所述反压装置信号连接；

其中，反压装置包括基座、反压片及多个滑杆，所述基座和所述反压片的外径与所述套筒的内径相适应，所述基座和所述反压片上、下间隔设置，多个滑杆沿径向均布于所述基座和所述反压片之间，所述滑杆为电阻沿其长度均匀分布的滑动变阻器，所述滑杆的一端与基座铰接，所述滑杆的另一端贯穿反压片并与其活动连接，且每个所述滑杆均套设有滑簧。

本发明的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，包括设置于套筒内腔的反压装置，及与反压装置信号连接的数据采集分析模块，反压装置的基座和反压片通过多个沿径向均布的滑杆活动连接，滑杆为电阻沿其长度均匀分布的滑动变阻器，多个滑杆用于约束反压片沿轴线运动，每根滑杆均配置滑簧以提供反压力；在浆料灌注过程中，浆料上端自由面为不规则表面，无法有效计算套筒内浆料的不规则体积，通过在套筒内腔设置反压装置，浆料上端自由面接触反压片时就会受到反压装置的约束作用，并保证浆料上端自由面为平面，从而将浆料的不规则体积转化为可计算的套筒内部规则充填体积；当套筒内浆体液面接触并挤压反压片沿滑杆向上滑动，基座和反压片之间的滑杆电阻值发生变化，数据采集分析模块通过测阻器测量当前每根滑杆的电阻值，并结合套筒内注入的浆料灌注量计算出套筒内浆料实际充填量，进而计算出筒内填充度、填充饱满度及空隙度，从而在施工阶段完成套筒内实际灌浆施工质量的量化评定，据此在浆料尚未完全凝结之前分离构件、清洗套筒并重新施工，在真正意义上确保套筒灌浆施工的质量可控性；而且，该检测装置是在原有套筒的基础上增设检测部件，未改变套筒本身结构及灌浆施工步骤，因此，该检测装置更易于实现量产及推广。

优选的，所述反压片设有多个与滑杆的位置相对应的滑槽，所述滑杆底端贯穿滑槽并卡扣于所述反压片。

优选的，所述反压装置经浆料挤压后的高度大于所述套筒的出浆孔内径。

优选的，所述基座和所述反压片的中部设有位置相对应且便于预埋钢筋贯穿的通孔。

优选的，还包括电磁流量计，所述电磁流量计设置于与套筒的进浆孔连接的灌浆管路上，且所述电磁流量计与所述数据采集分析模块信号连接，用于将监测到的套筒内注入的浆料灌注量传送至所述数据采集分析模块。

另外，本发明还提供了一种电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测方法，步骤如下：

S1：预先测量套筒插入预埋钢筋后的实际内腔体积V_rc；

S2：拼装两个待连接的预制构件，分别为预制构件一和预制构件二，安装如权利要求5所述的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，将反压装置嵌设于预制构件二的套筒内腔，将预制构件一的预埋钢筋对准套筒内的安装位置，将电磁流量计设置于与套筒的进浆孔连接的灌浆管路上，所述反压装置和所述电磁流量计分别与数据采集分析模块信号连接，向套筒内灌浆直至套筒内浆体液面接触反压装置的反压片，浆料推动反压片沿滑杆滑动直至套筒内浆料无法继续注入，所述数据采集分析模块获取当前每根滑杆的电阻值R_i，电磁流量计测量出当前套筒内注入的浆料灌注量V_gin，所述数据采集分析模块计算出套筒内实际充填量V_fil，进而计算得出筒内填充度P_fil；填充饱满度P_sat；空隙度P_vod；

S3：根据筒内填充度P_fil、填充饱满度P_sat和空隙度P_vod，在施工阶段对套筒的灌浆质量进行量化评定，若不符合质量验收标准，在浆料未完全凝结之前分离预制构件、清洗套筒并重新进行灌浆施工。

本发明的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测方法，拼装两个预制构件，在其中一个预制构件的套筒内嵌入反压装置，另一个预制构件的预埋钢筋对准套筒内腔，将电磁流量计设置于灌浆管路，反压装置和电磁流量计分别与数据采集分析模块信号连接，灌浆直至套筒内腔浆料无法继续灌入时，数据采集分析模块获取当前每根滑杆的电阻值R_i，电磁流量计测量出套筒内注入的浆料灌注量V_gin，从而直接在灌浆施工阶段动态计算得出筒内填充度P_fil；填充饱满度P_sat；空隙度P_vod，即时完成对套筒填充饱满度的质量检测，以便在浆料硬化之前对灌浆的施工缺陷采取补救措施，对于不符合质量验收标准的情况，在浆料尚未完全凝结之前分离预制构件、清洗套筒并重新进行灌浆施工，从而在真正意义上确保套筒灌浆施工的质量可控性。

优选的，所述步骤S1中，套筒插入预埋钢筋后的实际内腔体积V_rc的测量方法如下：根据套筒及预埋钢筋的规格参数计算确定，V_rc＝V_sc-V_s，其中，V_sc为套筒内腔体积，V_s为插入套筒内腔的预埋钢筋的体积；或者采用注水试验得出V_rc，封堵套筒的进浆孔和出浆孔，将套筒反扣垂直放置并插入预埋钢筋，向套筒内腔逐渐注满水并记录注水量V_w，注水量V_w即套筒插入预埋钢筋后的实际内腔体积V_rc。

优选的，所述步骤S2中，套筒内实际充填量V_fil的计算方法如下：

V_fil＝V_rc-V_unr+∑(R₀-R_i)·H₀/n·R₀

V_rc为套筒插入预埋钢筋后的实际内腔体积；

V_unr为未灌浆时套筒内反压片以上的不规则区域体积；

R₀为每根滑杆的总电阻值；

R_i为当前每根滑杆的电阻值；

H₀为每根滑杆的总长度；

n为滑杆的个数。

优选的，筒内填充度P_fil；填充饱满度P_sat；空隙度P_vod的计算方法如下：

筒内填充度P_fil＝V_fil/V_rc；

浆体饱满度P_sat＝V_gin/V_fil；

浆体空隙度P_vod＝1-P_sat。

附图说明

图1为采用现有套筒灌浆方法连接预制构件的示意图；

图2至图4为本发明的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测方法各步骤的示意图；

图5为本发明一实施例的反压装置的分解示意图。

图中标号如下：

预制构件一1；预制构件二2；空心气包3；预埋钢筋4；

套筒10；进浆孔11；出浆孔12；反压装置20；反压片21；滑槽21a；基座22；滑杆24；滑簧25；通孔28；电磁流量计30；数据采集分析模块40。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

实施例1

结合图2至图5说明本发明的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，它包括：

反压装置20，设置于套筒10内腔且与套筒10的轴线重合；

数据采集分析模块40，与反压装置20信号连接；

其中，反压装置20包括基座22、反压片21及多个滑杆24，基座22和反压片21的外径与套筒10的内径相适应，基座22和反压片21上、下间隔设置，多个滑杆24沿径向均布于基座22和反压片21之间，滑杆24为电阻沿其长度均匀分布的滑动变阻器，滑杆24的一端与基座22铰接，滑杆24的另一端贯穿反压片21并与其活动连接，且每个滑杆24均套设有滑簧25。

本发明的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，包括设置于套筒10内腔的反压装置20，及与反压装置20信号连接的数据采集分析模块40，反压装置20的基座22和反压片21通过多个沿径向均布的滑杆24活动连接，滑杆24为电阻沿其长度均匀分布的滑动变阻器，多个滑杆24用于约束反压片21沿轴线运动，每根滑杆24均配置滑簧25以提供反压力；在浆料灌注过程中，浆料上端自由面为不规则表面，无法有效计算套筒10内浆料的不规则体积，通过在套筒10内腔设置反压装置20，浆料上端自由面接触反压片21时就会受到反压装置20的约束作用，并保证浆料上端自由面为平面，从而将浆料的不规则体积转化为可计算的套筒10内部规则充填体积；当套筒10内浆体液面接触并挤压反压片21沿滑杆向上滑动，基座22和反压片21之间的滑杆24电阻值发生变化，数据采集分析模块40通过测阻器测量当前每根滑杆24的电阻值，并结合套筒10内注入的浆料灌注量计算出套筒10内浆料实际充填量，进而计算出筒内填充度、填充饱满度及空隙度，从而在施工阶段完成套筒10内实际灌浆施工质量的量化评定，据此在浆料尚未完全凝结之前分离构件、清洗套筒10并重新施工，在真正意义上确保套筒10灌浆施工的质量可控性；而且，该检测装置是在原有套筒10的基础上增设检测部件，未改变套筒10本身结构及灌浆施工步骤，因此，该检测装置更易于实现量产及推广。

如图5所示，反压片21设有多个与滑杆24的位置相对应的滑槽21a，滑杆24底端贯穿滑槽21a并卡扣于反压片21，滑杆24底部可设置吊钩、螺母等便于拆卸及安装的固定件。

如图4和图5所示，当反压片21沿滑杆24滑动直至套筒10内浆料出现“锁死”现象时，反压装置20的高度需大于套筒10的出浆孔12内径，避免套筒10内浆料由出浆孔12溢出而影响灌浆质量评定结果的准确性。

请继续参考图5，基座22和反压片21的中部设有位置相对应且便于预埋钢筋4贯穿的通孔28，以适应不同长度的预埋钢筋4的施工要求。

实施例2：

与实施例1不同的是，本发明的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置还包括电磁流量计30，电磁流量计30设置于与套筒10的进浆孔11连接的灌浆管路上，且电磁流量计30与数据采集分析模块40信号连接，用于将监测到的套筒10内注入的浆料灌注量V_gin传送至数据采集分析模块40。

实施例3

结合图2至图5说明本发明的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测方法，具体步骤如下：

S1：预先测量套筒10插入预埋钢筋4后的实际内腔体积V_rc；

S2：如图2所示，拼装上、下设置的两个待连接的预制构件，分别为预制构件一1和预制构件二2，将反压装置20嵌设于预制构件二2的套筒10内腔，将预制构件一1的预埋钢筋4对准套筒10内的安装位置，将电磁流量计30设置于与套筒10的进浆孔11连接的灌浆管路上，反压装置20和电磁流量计30分别与数据采集分析模块40信号连接；如图3和图4所示，向套筒10内灌浆直至套筒10内浆体液面接触反压装置20的反压片21，浆料推动反压片21沿滑杆24滑动直至套筒10内浆料出现“锁死”现象，此时，数据采集分析模块40通过测阻器获取当前每根滑杆的电阻值R_i，电磁流量计30测量出当前套筒10内注入的浆料灌注量V_gin，结合每根滑杆的电阻值R_i计算出套筒10内实际充填量V_fil，进而计算得出筒内填充度P_fil；填充饱满度P_sat；空隙度P_vod；上述灌浆施工过程中，应使浆料尽量均匀、流畅进入套筒10内腔，顶推过程不宜太快，以免套筒10内排气不及时，导致气包过多及浆体空隙度过高；

S3：根据筒内填充度P_fil、填充饱满度P_sat和空隙度P_vod，在施工阶段对套筒10的灌浆质量进行量化评定，若不符合质量验收标准，在浆料未完全凝结之前分离预制构件、清洗套筒10并重新进行灌浆施工。

本发明的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测方法，拼装两个预制构件，在其中一个预制构件的套筒10内嵌入反压装置20，另一个预制构件的预埋钢筋4对准套筒10内腔，将电磁流量计30设置于灌浆管路，反压装置20和电磁流量计30分别与数据采集分析模块40信号连接，灌浆直至套筒10内腔浆料无法继续灌入时，数据采集分析模块40获取当前每根滑杆的电阻值R_i，电磁流量计30测量出套筒10内注入的浆料灌注量V_gin，从而直接在灌浆施工阶段动态计算得出筒内填充度P_fil；填充饱满度P_sat；空隙度P_vod，即时完成对套筒10填充饱满度的质量检测，以便在浆料硬化之前对灌浆的施工缺陷采取补救措施，对于不符合质量验收标准的情况，在浆料尚未完全凝结之前分离预制构件、清洗套筒10并重新进行灌浆施工，从而在真正意义上确保套筒10灌浆施工的质量可控性。

所述步骤S1中，套筒10插入预埋钢筋4后的实际内腔体积V_rc的测量方法如下：根据套筒10及预埋钢筋4的规格参数计算确定，V_rc＝V_sc-V_s，其中，V_sc为套筒10内腔体积，V_s为插入套筒10内腔的预埋钢筋4的体积；或者在现场采用注水试验得出V_rc，封堵套筒10的进浆孔11和出浆孔12，将套筒10反扣垂直放置于地面，插入预埋钢筋4，向套筒10内腔逐渐注满水并记录注水量V_w，注水量V_w即套筒10插入预埋钢筋4后的实际内腔体积V_rc。

所述步骤S2中，计算套筒10内实际充填量V_fil，步骤如下：

V_fil＝V_rc-V_unr+∑(R₀-R_i)·H₀/n·R₀ (公式一)

V_rc为套筒10插入预埋钢筋4后的实际内腔体积；

V_unr为未灌浆时套筒10内反压片21以上的不规则区域体积；

R₀为每根滑杆的总电阻值；

R_i为当前每根滑杆的电阻值；

H₀为每根滑杆的总长度；

n为滑杆的个数。

上述公式一中，反压片21的等效收缩高度为H_eq＝∑(R₀-R_i)·H₀/n·R₀，筒内未充填面积V_unfil＝V_unr-A₀H_eq，则套筒10内实际充填量V_fil＝V_rc-V_unfil。其中，V_unr可以通过注水试验等方法预先测定。

所述步骤S2中，筒内填充度P_fil；填充饱满度P_sat；空隙度P_vod的计算方法如下：

筒内填充度P_fil＝V_fil/V_rc；

浆体饱满度P_sat＝V_gin/V_fil；

浆体空隙度P_vod＝1-P_sat。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。

Claims (9)

1.电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，其特征在于，包括：

反压装置，设置于套筒内腔且与所述套筒的轴线重合；

数据采集分析模块，与所述反压装置信号连接；

其中，反压装置包括基座、反压片及多个滑杆，所述基座和所述反压片的外径与所述套筒的内径相适应，所述基座和所述反压片上、下间隔设置，多个滑杆沿径向均布于所述基座和所述反压片之间，所述滑杆为电阻沿其长度均匀分布的滑动变阻器，所述滑杆的一端与基座铰接，所述滑杆的另一端贯穿反压片并与其活动连接，且每个所述滑杆均套设有滑簧。

2.根据权利要求1所述的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，其特征在于：所述反压片设有多个与滑杆的位置相对应的滑槽，所述滑杆底端贯穿滑槽并卡扣于所述反压片。

3.根据权利要求1所述的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，其特征在于：所述反压装置经浆料挤压后的高度大于所述套筒的出浆孔内径。

4.根据权利要求1所述的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，其特征在于：所述基座和所述反压片的中部设有位置相对应且便于预埋钢筋贯穿的通孔。

5.根据权利要求1所述的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，其特征在于：还包括电磁流量计，所述电磁流量计设置于与套筒的进浆孔连接的灌浆管路上，且所述电磁流量计与所述数据采集分析模块信号连接，用于将监测到的套筒内注入的浆料灌注量传送至所述数据采集分析模块。

6.电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测方法，其特征在于，步骤如下：

S1：预先测量套筒插入预埋钢筋后的实际内腔体积V_rc；

S2：拼装两个待连接的预制构件，分别为预制构件一和预制构件二，安装如权利要求5所述的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测装置，将反压装置嵌设于预制构件二的套筒内腔，将预制构件一的预埋钢筋对准套筒内的安装位置，将电磁流量计设置于与套筒的进浆孔连接的灌浆管路上，所述反压装置和所述电磁流量计分别与数据采集分析模块信号连接，向套筒内灌浆直至套筒内浆体液面接触反压装置的反压片，浆料推动反压片沿滑杆滑动直至套筒内浆料无法继续注入，所述数据采集分析模块获取当前每根滑杆的电阻值R_i，电磁流量计测量出当前套筒内注入的浆料灌注量V_gin，所述数据采集分析模块计算出套筒内实际充填量V_fil，进而计算得出筒内填充度P_fil；填充饱满度P_sat；空隙度P_vod；

S3：根据筒内填充度P_fil、填充饱满度P_sat和空隙度P_vod，在施工阶段对套筒的灌浆质量进行量化评定，若不符合质量验收标准，在浆料未完全凝结之前分离预制构件、清洗套筒并重新进行灌浆施工。

7.根据权利要求6所述的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，套筒插入预埋钢筋后的实际内腔体积V_rc的测量方法如下：根据套筒及预埋钢筋的规格参数计算确定，V_rc＝V_sc-V_s，其中，V_sc为套筒内腔体积，V_s为插入套筒内腔的预埋钢筋的体积；或者采用注水试验得出V_rc，封堵套筒的进浆孔和出浆孔，将套筒反扣垂直放置并插入预埋钢筋，向套筒内腔逐渐注满水并记录注水量V_w，注水量V_w即套筒插入预埋钢筋后的实际内腔体积V_rc。

8.根据权利要求6所述的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，套筒内实际充填量V_fil的计算方法如下：

V_fil＝V_rc-V_unr+∑(R₀-R_i)·H₀/n·R₀

V_rc为套筒插入预埋钢筋后的实际内腔体积；

V_unr为未灌浆时套筒内反压片以上的不规则区域体积；

R₀为每根滑杆的总电阻值；

R_i为当前每根滑杆的电阻值；

H₀为每根滑杆的总长度；

n为滑杆的个数。

9.根据权利要求6所述的电磁式套筒灌浆施工阶段浆料充填饱满度检测方法，其特征在于，筒内填充度P_fil；填充饱满度P_sat；空隙度P_vod的计算方法如下：

筒内填充度P_fil＝V_fil/V_rc；

浆体饱满度P_sat＝V_gin/V_fil；

浆体空隙度P_vod＝1-P_sat。

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