CN114113557B - 一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法 - Google Patents

一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114113557B
CN114113557B CN202111516932.8A CN202111516932A CN114113557B CN 114113557 B CN114113557 B CN 114113557B CN 202111516932 A CN202111516932 A CN 202111516932A CN 114113557 B CN114113557 B CN 114113557B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grouting
sleeve
steel bar
fullness
defect
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111516932.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114113557A (zh
Inventor
乔国富
孙炯枫
欧进萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202111516932.8A priority Critical patent/CN114113557B/zh
Publication of CN114113557A publication Critical patent/CN114113557A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114113557B publication Critical patent/CN114113557B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/383Concrete or cement

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)

Abstract

本发明公开了一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法,所述方法包括如下步骤:步骤S1:确定某一型号钢筋套筒插入端钢筋的最佳理论嵌入深度;步骤S2:确定钢筋套筒插入端钢筋的最佳嵌入深度;步骤S3:确定该型号的钢筋套筒在灌浆饱满时交流阻抗实部值的标准范围;步骤S4:将测量设备正负电极的导线分别与灌浆套筒两端的钢筋相连接;步骤S5:灌浆套筒内开始注浆,当出浆口有灌浆料流出时,用橡胶塞堵住出浆口,继续灌浆片刻后停止注浆;步骤S6:实时读取灌浆饱满度感知信号的数值,将其与灌浆饱满的标准范围进行比较,得出套筒灌浆是否饱满。本发明解决了混凝土结构内部钢筋套筒在施工过程中的灌浆饱满度难以监测的问题。

Description

一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法
技术领域
本发明属于建筑质量检测技术领域,涉及一种装配式钢混结构连接用套筒灌浆饱满度自监测方法。
背景技术
与传统的施工方法相比,推进建筑工业化的进程具有保护环境、节约资源、缩短施工周期等诸多优点。然而在长期服役过程中,预制结构的耐久性一直为人们所担忧。其中,预制钢混构件之间的连接对结构的整体性和安全性至关重要,并且直接影响建筑物在服役过程中的工作性能。目前,预制构件之间的连接方式主要分为灌浆套筒连接、现场焊接、混凝土后浇连接、钢筋机械连接、螺栓连接。其中,灌浆套筒连接形式是最主要的方式之一。同时,灌浆质量是确保灌浆套筒工作性能的关键指标。然而,因为灌浆料质量参差不齐,其流动度等性能难以保证,加上在施工过程中存在的诸多不确定性因素,灌浆缺陷在套筒内部易于形成。此外,针对套筒灌浆饱满度的监测是一个隐蔽工程,在实际的施工过程中其内部的灌浆缺陷很难被发现。
目前,针对钢筋套筒灌浆饱满度的无损监测方法主要有:X射线数字成像法、预埋钢丝拉拔法、预埋传感器法、内窥镜法等。以上方法存在诸多缺点:与混凝土结合耐久性差、成本高、施工难度大、受限于套筒内部的狭窄空间、环境噪声大、监测过程繁琐。因此,在施工过程中,如何对混凝土结构内部套筒灌浆饱满度进行实时、准确、简便的无损监测成为工程界普遍关注的问题。
最近,自感知水泥基复合材料得到大力发展。通过添加功能填料(碳纤维、钢纤维、碳纳米管、碳纳米纤维、镍粉等),使传统的水泥基材料具备了感知应力、应变和破坏程度的能力,同时具有良好的电学稳定性能。其中,具有良好电学稳定性能灌浆料的出现为识别套筒内部灌浆缺陷提供了一种全新的监测思路,为套筒灌浆饱满度自监测方法的提出提供了关键材料基础。
发明内容
为了克服现有针对钢筋套筒灌浆饱满度监测技术的不足,本发明提供了一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法。本发明采用具有良好电学稳定性能的智能灌浆料作为钢筋套筒的封装材料,同时将套筒两端连接的受力钢筋作为两电极法的电极材料,并用交流阻抗的实部作为评价套筒灌浆饱满程度的指标,达到了在施工过程中对钢筋套筒的灌浆缺陷进行精准识别的目的,解决了混凝土结构内部钢筋套筒在施工过程中的灌浆饱满度难以监测的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法,包括如下步骤:
步骤S1:在保证插入端钢筋对中精度的前提下,基于理论分析方法,将感知端部缺陷和中部缺陷灵敏度的交点所对应的插入端钢筋嵌入深度作为某一型号钢筋套筒插入端钢筋的最佳理论嵌入深度;
步骤S2:结合施工的精度和便捷性,最终确定钢筋套筒插入端钢筋的最佳嵌入深度;
步骤S3:对该灌浆套筒型号进行多个试件的标准化灌浆,并结合理论分析,确定该型号的钢筋套筒在灌浆饱满时交流阻抗实部值的标准范围;
步骤S4:将测量设备正负电极的导线分别与灌浆套筒两端的钢筋相连接;
步骤S5:灌浆套筒内开始注浆,当出浆口有灌浆料流出时,用橡胶塞堵住出浆口,继续灌浆片刻后停止注浆;
步骤S6:在整个注浆过程中实时读取灌浆饱满度感知信号的数值,将其与灌浆饱满的标准范围进行比较,得出套筒灌浆是否饱满;当灌浆未饱满时,用小型注浆器经出浆口对未灌满套筒进行补灌浆,直至灌浆饱满度感知信号的数值达到灌浆饱满的标准范围。
发明原理:
在注浆过程中对灌浆套筒进行灌浆饱满度监测时,其具有即时性,即在灌浆料初凝前对钢筋套筒进行补灌。与直流方法相比,交流测试方法具有更低的极化效应。在监测过程中,保证插入端钢筋的对中精度和嵌入深度在合适范围。当对钢筋套筒连接件两端施加交流电压激励时,智能灌浆料在钢筋套筒内部处处并联。因此,当钢筋套筒灌浆饱满时,其交流阻抗实部的绝对值最小。在注浆过程中,当套筒内部出现灌浆缺陷时,钢筋套筒连接件的总电阻值增大。在保证注浆和施工精度的前提下,相同型号的灌浆套筒在灌浆饱满时的交流阻抗实部值相等。因此,可以采用交流阻抗的实部值作为钢筋套筒内部灌浆饱满度的评价指标。
相比于现有技术,本发明具有如下优点:
1、本发明以具有良好电学稳定性能的智能灌浆料作为填充材料,直接将套筒两端连接的受力钢筋作为二电极法的电极材料,无需额外嵌入电极。
2、本发明具有便捷、实时、精确、全面等优点,在装配式建筑的施工过程中,能够对混凝土结构内部套筒灌浆质量进行实时监测,通过交流阻抗实部的数值来判断钢筋套筒的灌浆饱满程度,可以精准识别套筒内部的灌浆缺陷,以保证钢筋套筒在长期服役过程中发挥高的工作性能。
附图说明
图1是混凝土结构内部套筒灌浆饱满度的自监测过程示意图;
图2是套筒内部灌浆料在交流电压激励下的电流传导路径及区域划分示意图;
图3是钢筋套筒内部出现端部缺陷时的轴向截面图;
图4是钢筋套筒内部出现中部缺陷时的轴向截面图;
图5是钢筋套筒型号参数示意图;
图6是钢筋套筒插入端钢筋理论最佳嵌入深度确定方法流程图;
图7是插入端钢筋嵌入深度对感知端部缺陷和中部缺陷能力的影响图;
图8是在标准范围内的钢筋套筒连接件的轴向剖面图;
图中:1-预制端钢筋,2-插入端钢筋,3-灌浆套筒,4-智能灌浆料,5-出浆口,6-注浆口,7-交流电阻测试装置,8-负极,9-正极,10-混凝土,11-电流传导路径,12-灌浆料圆柱体部分,13-灌浆料圆筒体部分,14-端部缺陷位置,15-中部缺陷位置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明提供了一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法,所述方法包括如下步骤:
步骤S1:在保证插入端钢筋对中精度的前提下,基于理论分析方法,将感知端部缺陷和中部缺陷灵敏度的交点所对应的插入端钢筋嵌入深度作为某一型号钢筋套筒插入端钢筋的最佳理论嵌入深度。
本步骤中,理论分析方法的具体步骤如下:
智能灌浆料在套筒内部处处并联,根据电流的传导路径,可以将套筒内部的灌浆料分为圆柱体部分和圆筒体部分,如图2所示,两部分电阻值和总的电阻值的理论求解公式如下所示:
Figure BDA0003397657610000051
Figure BDA0003397657610000052
Figure BDA0003397657610000053
上述公式中,ρ为现拌智能灌浆料的电阻率,r为轴心到灌浆料的垂直距离,h为灌浆料的轴向高度,rout为圆筒体灌浆料的外径,rin为圆筒体灌浆料的内径,S为圆柱体灌浆料的截面积,l为圆柱体灌浆料的高度。
在保证插入端钢筋对中精度的前提下,基于上述理论分析方法,通过感知端部缺陷和中部缺陷的能力来确定某一型号钢筋套筒插入端钢筋的最佳理论嵌入深度,缺陷类型如图3、4所示;其中,通过公式(1)-公式(3),可以求得套筒内部灌浆料分别处于灌浆饱满、中部缺陷、端部缺陷时的理论交流阻抗实部值。进一步的,灵敏度求解公式如下所示:
Figure BDA0003397657610000061
Figure BDA0003397657610000062
上述公式中,R饱满是灌浆饱满时套筒交流阻抗的理论实部值;R端部缺陷是套筒内部出现端部缺陷时交流阻抗的理论实部值;R中部缺陷是套筒内部出现中部缺陷时交流阻抗的理论实部值;Δ端部缺陷是感知端部缺陷的灵敏度,Δ中部缺陷是感知中部缺陷的灵敏度。
任何型号的灌浆套筒都可以采用d1~d4来进行确定,其中,d1为插入端钢筋距套筒底部的间距值,d2为灌浆套筒内腔的轴向高度,d3为插入端钢筋外边缘距灌浆套筒内壁的间距值,d4为插入端钢筋的直径,如图5所示。插入端钢筋嵌入深度理论确定方法的流程如图6所示,将钢筋套筒型号的参数带入图6所示的流程图,通过两曲线交点所对应的数值作为插入端钢筋的最佳理论嵌入深度,如图7所示。缺陷长度取d2/5,d1为插入端钢筋距套筒底端的间距值,其取值范围为0~20mm。
进一步的,如图6所示,首先将某一钢筋套筒的型号参数带入,d1取值范围为0~0.02m,步长为0.001m。通过变化插入端钢筋的嵌入深度,分别求得感知端部缺陷和中部缺陷的灵敏度,最终得到感知端部缺陷和中部缺陷的灵敏度与插入端钢筋嵌入深度的曲线关系。
步骤S2:结合施工的精度和便捷性,最终确定钢筋套筒插入端钢筋的最佳嵌入深度。
步骤S3:对该灌浆套筒型号进行多个试件的标准化灌浆,并结合理论分析,确定该型号的钢筋套筒在灌浆饱满时交流阻抗实部值的标准范围。
本步骤中,灌浆采用的灌浆料为具有良好的电学稳定性能的智能灌浆料,其作为套筒内部灌浆缺陷的感知材料,在灌浆饱满度的实时监测过程中,具有更小的个体差异性和更高的时间稳定性。
本步骤中,所述具有良好电学稳定性能和应变、应力自感知性能的智能灌浆料采用以下原料按重量比混配均匀而成:P.Ⅱ52.5R硅酸盐水泥,1.0;石英砂,0.9~1.32;功能填料,0.011~0.01625;粉煤灰,0~0.13;硅灰,0.06~0.13;矿粉,0~0.13;外加剂,0.04525~0.06990;水,0.24~0.27,其中:
石英砂按照级配和重量比由以下原料混配而成:20目~40目,0.5~0.72;40目~70目,0.4~0.6;
功能填料按重量比由以下原料混配而成:2mm短切碳纤维,0.1~0.125;200μm碳纤维粉,1.0~1.5;
外加剂按重量比由以下原料混配而成:HCSA膨胀剂,4.0~6.0;塑性膨胀剂,0.025~0.05;聚羧酸高效减水剂,0.4~0.8;消泡剂,0.10~0.14。
进一步的,所述矿粉为S95级矿粉,所述粉煤灰为一级粉煤灰,所述硅灰为优质硅灰。
进一步的,所述塑性膨胀剂为QH-100型塑性膨胀剂。
进一步的,所述消泡剂为德国明凌化学粉末消泡剂P803,由液态碳氢化合物、聚乙二醇和非结晶性二氧化矽组成。
按上述原料配比在制作水泥基智能灌浆料过程中,所有原料取料的重量误差控制在"±"5%。
本步骤中,制备智能灌浆料时,按原料配比备料,需要一台磁力搅拌器、超声波仪、砂浆搅拌机。具体步骤如下:
(1)将水、功能填料、高效聚羧酸减水剂在烧杯中配成溶液,在磁力搅拌器下搅拌3min,然后对悬浮液超声30min。
(2)将超声后的溶液在砂浆搅拌机中搅拌3min,然后加入水泥、硅灰、粉煤灰、石英砂搅拌1min。
(3)加入其它剩余原材料,在砂浆搅拌机下搅拌10min。
通过以上步骤,即可得到分散均匀的具有良好的电学稳定性能和应变、应力自感知性能的智能灌浆料浆体。
步骤S4:将测量设备正负电极的导线分别与灌浆套筒两端的钢筋相连接,将钢筋套筒两端连接的受力钢筋作为两电极法的电极材料。
步骤S5:套筒内开始注浆,当出浆口有灌浆料流出时,用橡胶塞堵住出浆口,继续灌浆片刻后停止注浆。
步骤S6:在整个注浆过程中实时读取灌浆饱满度感知信号的数值,将其与灌浆饱满的标准范围进行比较,得出套筒灌浆是否饱满;当灌浆未饱满时,用小型注浆器经出浆口对未灌满套筒进行补灌浆,直至灌浆饱满度感知信号的数值达到灌浆饱满的标准范围。
本步骤中,灌浆饱满度感知信号采用交流阻抗测试方法获取,将交流阻抗的实部作为套筒灌浆饱满度的评价指标。
本步骤中,交流阻抗测试采用的交流电压为1V,频率为100kHz。
实施例1:
下面以沈阳宝力德公司生产的GTZB4-12/12灌浆套筒为例,采用本发明提供的灌浆饱满度自监测方法对该套筒型号注浆过程中的灌浆质量进行实时监测。其中,所用智能灌浆料的初始电阻率为1.92Ω·m。
步骤S1:首先采用理论方法,通过改变d1的数值,得到感知端部缺陷和中部缺陷的灵敏度数值,如表1所示。其中,感知端部缺陷的能力随着d1值的增大而减小;与之相反,感知中部缺陷的能力随着d1值的增大而增大。将两曲线的交点所对应的d1值作为插入端钢筋的最佳理论嵌入深度,数值约为0.008m。综合考虑施工的便捷性和精度,最终确定d1取为10mm。其中,d1是插入端钢筋距套筒底部的间距值。
表1
Figure BDA0003397657610000091
Figure BDA0003397657610000101
步骤S2:采用具有良好电学稳定性能的智能灌浆料对该型号的钢筋套筒进行标准化注浆,一共十个试件,在注浆过程中,保证插入端钢筋的对中精度,测得灌浆套筒连接件的交流阻抗实部的数值如表2所示。
表2
Figure BDA0003397657610000102
本实施例中,智能灌浆料包括以下组分:P.Ⅱ52.5R硅酸盐水泥,1.0;石英砂,1.0;功能填料,0.016;粉煤灰,0.1;硅灰,0.1;外加剂,0.06745;水,0.25,其中:
所述石英砂按照级配和重量比由以下原料混配而成:20目~40目,0.6;40目~70目,0.4;
所述功能填料按重量比由以下原料混配而成:2mm短切碳纤维,0.1;200μm碳纤维粉,1.5;
所述外加剂按重量比由以下原料混配而成:HCSA膨胀剂,6.0;塑性膨胀剂,0.025;聚羧酸高效减水剂,0.6;消泡剂,0.12。
步骤S3:以上十个灌浆套筒的交流阻抗实部的平均值为2.55Ω,将灌浆饱满电阻范围上限上调6%,此时具有94%的灌浆质量保证率;同时为保证灌浆套筒内插入端钢筋的对中精度,将该灌浆套筒灌浆饱满电阻范围下限设为2.50Ω。从而确定该灌浆套筒灌浆饱满的交流阻抗实部的标准范围为2.50~2.70Ω。
步骤S4:采用智能灌浆料对一新的钢筋套筒进行灌浆,最终测得阻抗实部为2.55Ω,则本发明提出的方法认为该套筒灌浆质量完好。对该灌浆套筒连接件在标准条件下养护28天后沿轴向切开,得到剖面图如图8所示,其显示套筒内部灌浆质量连续完好。
实施例2:
本实施例中,智能灌浆料包括以下组分:P.Ⅱ52.5R硅酸盐水泥,1.0;石英砂,1.0;功能填料,0.011;粉煤灰,0.12;硅灰,0.12;外加剂,0.06745;水,0.26,其中:
所述石英砂按照级配和重量比由以下原料混配而成:20目~40目,0.5;40目~70目,0.5;
所述功能填料按重量比由以下原料混配而成:2mm短切碳纤维,0.1;200μm碳纤维粉,1.0;
所述外加剂按重量比由以下原料混配而成:HCSA膨胀剂,6.0;塑性膨胀剂,0.025;聚羧酸高效减水剂,0.6;消泡剂,0.12。
实施例3
本实施例中,智能灌浆料包括以下组分:P.Ⅱ52.5R硅酸盐水泥,1.0;石英砂,1.2;功能填料,0.01125;粉煤灰,0.123;硅灰,0.077;外加剂,0.06745;水,0.26,其中:
所述石英砂按照级配和重量比由以下原料混配而成:20目~40目,0.72;40目~70目,0.48;
所述功能填料按重量比由以下原料混配而成:2mm短切碳纤维,0.125;200μm碳纤维粉,1.0;
所述外加剂按重量比由以下原料混配而成:HCSA膨胀剂,6.0;塑性膨胀剂,0.025;聚羧酸高效减水剂,0.6;消泡剂,0.12。
实施例4
本实施例中,智能灌浆料包括以下组分:P.Ⅱ52.5R硅酸盐水泥,1.0;石英砂,1.0;功能填料,0.01125;矿粉,0.13;硅灰,0.13;外加剂,0.06745;水,0.25,其中:
所述石英砂按照级配和重量比由以下原料混配而成:20目~40目,0.5;40目~70目,0.5;
所述功能填料按重量比由以下原料混配而成:2mm短切碳纤维,0.125;200μm碳纤维粉,1.0;
所述外加剂按重量比由以下原料混配而成:HCSA膨胀剂,6.0;塑性膨胀剂,0.025;聚羧酸高效减水剂,0.6;消泡剂,0.12。
实施例5
本实施例中,智能灌浆料包括以下组分:P.Ⅱ52.5R硅酸盐水泥,1.0;石英砂,1.0;功能填料,0.011;矿粉,0.1;硅灰,0.1;外加剂,0.06745;水,0.27,其中:
所述石英砂按照级配和重量比由以下原料混配而成:20目~40目,0.6;40目~70目,0.4;
所述功能填料按重量比由以下原料混配而成:2mm短切碳纤维,0.1;200μm碳纤维粉,1.0;
所述外加剂按重量比由以下原料混配而成:HCSA膨胀剂,6.0;塑性膨胀剂,0.025;聚羧酸高效减水剂,0.6;消泡剂,0.12。
对比例1:
下面以沈阳宝力德公司生产的GTZB4-12/12灌浆套筒为例,采用本发明的灌浆饱满度自监测方法对该型号的套筒在注浆过程中的灌浆质量进行实时监测。其中,所用灌浆料为传统高强灌浆料,其不含保证灌浆料浆体电学稳定性能的功能组分。
本对比例中,传统高强灌浆料包括以下组分:P.Ⅱ52.5R硅酸盐水泥,1.0;石英砂,1.0;粉煤灰,0.1;硅灰,0.1;外加剂,0.06745;水,0.25,其中:
所述石英砂按照级配和重量比由以下原料混配而成:20目~40目,0.6;40目~70目,0.4;
所述外加剂按重量比由以下原料混配而成:HCSA膨胀剂,6.0;塑性膨胀剂,0.025;聚羧酸高效减水剂,0.6;消泡剂,0.12。
其中,d1取为10mm,灌浆过程和监测步骤与实施例1类似。一共十个试件,测得灌浆套筒连接件的交流阻抗实部值如表3所示。
表3
Figure BDA0003397657610000131
对比例2:
下面以沈阳宝力德公司生产的GTZB4-12/12灌浆套筒为例,采用本发明的灌浆饱满度自监测方法对该套筒型号注浆过程中的灌浆质量进行实时监测。其中,所用智能灌浆料与实施例1中相同,初始电阻率为1.92Ω·m,d1为10mm。通过绝缘橡胶片来构造端部缺陷,缺陷位置如图3所示。最终求得感知中部缺陷的灵敏度数值如表4所示。
表4
Figure BDA0003397657610000141
对比例3:
下面以沈阳宝力德公司生产的GTZB4-12/12灌浆套筒为例,采用本发明的灌浆饱满度自监测方法对该套筒型号注浆过程中的灌浆质量进行实时监测。其中,所用智能灌浆料与实施例1中相同,初始电阻率为1.92Ω·m,d1为10mm。通过绝缘橡胶片来构造中部缺陷,缺陷位置如图4所示。最终求得感知中部缺陷的灵敏度数值如表5所示。
表5
Figure BDA0003397657610000142
从对比例1可以看出,采用传统灌浆料进行封装的灌浆套筒不具备灌浆饱满度自监测性能,其具有较大的个体差异性,其最大差值为0.5Ω。从对比例2、3可以看出,在注浆过程中,当套筒内部出现典型的端部缺陷、中部缺陷类型时,交流阻抗实部值的变化率较大,均超过18%。因此,当套筒内部出现灌浆缺陷时,我们可以及时发现并且避免。
上述基于智能灌浆料的钢筋套筒灌浆饱满度自监测方法,在装配式建筑施工过程中,可实现对混凝土结构内部套筒灌浆饱满度进行实时监测,可以在灌浆料浆体凝结硬化之前及时发现灌浆缺陷并对钢筋套筒进行补灌浆。通过以上过程,最终可以实现对钢筋套筒内部灌浆饱满度的自我监测。
本发明将具有良好电学稳定性能的智能灌浆料作为钢筋套筒内部的感知材料,套筒两端连接的受力钢筋直接作为二电极法的电极材料,并且基于理论分析方法,通过感知端部缺陷和中部缺陷的能力来确定插入端钢筋的理论最佳嵌入深度。本发明可以在施工过程中对灌浆套筒的灌浆饱满度进行实时监测,通过交流阻抗的实部来评价其灌浆饱满程度。本发明不需要借助外加传感器、超声波、X射线等方法,将钢筋套筒的工作性能和套筒灌浆饱满度的自监测性能完美结合,在施工过程中可以准确判断混凝土结构内部套筒灌浆饱满度是否合格,使其在施工过程中具备了自我识别套筒内部灌浆缺陷的能力。

Claims (7)

1.一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法,其特征在于所述方法包括如下步骤:
步骤S1:在保证插入端钢筋对中精度的前提下,基于理论分析方法,将感知端部缺陷和中部缺陷灵敏度的交点所对应的插入端钢筋嵌入深度作为某一型号钢筋套筒插入端钢筋的最佳理论嵌入深度,所述理论分析方法的具体步骤如下:
智能灌浆料在套筒内部处处并联,根据电流的传导路径,将套筒内部的灌浆料分为圆柱体部分和圆筒体部分,两部分电阻值和总的电阻值的理论求解公式如下所示:
Figure FDA0003660306240000011
Figure FDA0003660306240000012
Figure FDA0003660306240000013
式中,ρ为现拌智能灌浆料的电阻率,r为轴心到灌浆料的垂直距离,h为灌浆料的轴向高度,rout为圆筒体灌浆料的外径,rin为圆筒体灌浆料的内径,S为圆柱体灌浆料的截面积,l为圆柱体灌浆料的高度;
所述感知端部缺陷和中部缺陷灵敏度求解公式如下所示:
Figure FDA0003660306240000014
Figure FDA0003660306240000015
式中,R饱满是灌浆饱满时套筒交流阻抗的理论实部值;R端部缺陷是套筒内部出现端部缺陷时交流阻抗的理论实部值;R中部缺陷是套筒内部出现中部缺陷时交流阻抗的理论实部值;Δ端部缺陷是感知端部缺陷的灵敏度,Δ中部缺陷是感知中部缺陷的灵敏度;
步骤S2:结合施工的精度和便捷性,最终确定钢筋套筒插入端钢筋的最佳嵌入深度;
步骤S3:对该灌浆套筒型号进行多个试件的标准化灌浆,并结合理论分析,确定该型号的钢筋套筒在灌浆饱满时交流阻抗实部值的标准范围;
步骤S4:将测量设备正负电极的导线分别与灌浆套筒两端的钢筋相连接;
步骤S5:灌浆套筒内开始注浆,当出浆口有智能灌浆料流出时,用橡胶塞堵住出浆口,继续灌浆片刻后停止注浆;
步骤S6:在整个注浆过程中实时读取灌浆饱满度感知信号的数值,将其与灌浆饱满的标准范围进行比较,得出套筒灌浆是否饱满;当灌浆未饱满时,用小型注浆器经出浆口对未灌满套筒进行补灌浆,直至灌浆饱满度感知信号的数值达到灌浆饱满的标准范围,所述灌浆饱满度感知信号采用交流阻抗测试方法获取,将交流阻抗的实部作为套筒灌浆饱满度的评价指标。
2.根据权利要求1所述的钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法,其特征在于所述智能灌浆料采用以下原料按质量比混配均匀而成:P.Ⅱ52.5R硅酸盐水泥,1.0;石英砂,0.9~1.32;功能填料,1.1~1.625;粉煤灰,0~0.13;硅灰,0.06~0.13;矿粉,0~0.13;外加剂,4.525~6.990;水,0.24~0.27。
3.根据权利要求2所述的钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法,其特征在于所述石英砂按照级配和质量比由以下原料混配而成:20目~40目,0.5~0.72;40目~70目,0.4~0.6。
4.根据权利要求2所述的钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法,其特征在于所述功能填料按质量比由以下原料混配而成:短切碳纤维,0.1~0.125;碳纤维粉,1.0~1.5,所述短切碳纤维的长度为2mm,碳纤维粉的长度为200μm。
5.根据权利要求2所述的钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法,其特征在于所述外加剂由以下原料按质量比混配而成:HCSA膨胀剂,4.0~6.0;塑性膨胀剂,0.025~0.05;聚羧酸高效减水剂,0.4~0.8;消泡剂,0.10~0.14。
6.根据权利要求5所述的钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法,其特征在于所述塑性膨胀剂为QH-100型塑性膨胀剂,消泡剂为消泡剂P803。
7.根据权利要求1所述的钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法,其特征在于所述交流阻抗测试采用的交流电压为1V,频率为100kHz。
CN202111516932.8A 2021-12-07 2021-12-07 一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法 Active CN114113557B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111516932.8A CN114113557B (zh) 2021-12-07 2021-12-07 一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111516932.8A CN114113557B (zh) 2021-12-07 2021-12-07 一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114113557A CN114113557A (zh) 2022-03-01
CN114113557B true CN114113557B (zh) 2022-07-29

Family

ID=80365133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111516932.8A Active CN114113557B (zh) 2021-12-07 2021-12-07 一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114113557B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114634342B (zh) * 2022-04-12 2022-12-09 中南大学 一种壁后注浆造影浆液及其扩散过程超声定位方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109856143A (zh) * 2019-03-07 2019-06-07 通标标准技术服务(上海)有限公司 一种检测装配式混凝土结构套筒灌浆质量的方法
CN109959683A (zh) * 2019-04-18 2019-07-02 南通大学 一种套筒灌浆密实度质量的检测方法
CN109991398A (zh) * 2019-01-03 2019-07-09 北京中建建筑科学研究院有限公司 一种检测钢筋套筒灌浆饱满度的装置及方法
CN110285867A (zh) * 2019-07-29 2019-09-27 北京中建建筑科学研究院有限公司 装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆饱满度监测装置及方法
CN110455914A (zh) * 2019-08-16 2019-11-15 哈尔滨全感科技有限公司 基于内置压电陶瓷元件的灌浆套筒内部灌浆状态检测方法
CN111307875A (zh) * 2020-02-28 2020-06-19 广州市市政工程试验检测有限公司 一种基于电阻率法的套筒灌浆密实度检测装置及方法
US20210349073A1 (en) * 2020-05-09 2021-11-11 Guangzhou Municipal Engineering Testing Co., Ltd. Apparatus and method for detecting grout compactness in grouted splice sleeve

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109991398A (zh) * 2019-01-03 2019-07-09 北京中建建筑科学研究院有限公司 一种检测钢筋套筒灌浆饱满度的装置及方法
CN109856143A (zh) * 2019-03-07 2019-06-07 通标标准技术服务(上海)有限公司 一种检测装配式混凝土结构套筒灌浆质量的方法
CN109959683A (zh) * 2019-04-18 2019-07-02 南通大学 一种套筒灌浆密实度质量的检测方法
CN110285867A (zh) * 2019-07-29 2019-09-27 北京中建建筑科学研究院有限公司 装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆饱满度监测装置及方法
CN110455914A (zh) * 2019-08-16 2019-11-15 哈尔滨全感科技有限公司 基于内置压电陶瓷元件的灌浆套筒内部灌浆状态检测方法
CN111307875A (zh) * 2020-02-28 2020-06-19 广州市市政工程试验检测有限公司 一种基于电阻率法的套筒灌浆密实度检测装置及方法
US20210349073A1 (en) * 2020-05-09 2021-11-11 Guangzhou Municipal Engineering Testing Co., Ltd. Apparatus and method for detecting grout compactness in grouted splice sleeve

Also Published As

Publication number Publication date
CN114113557A (zh) 2022-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7875211B1 (en) Multifunctional cementitious nanocomposite material and methods of making the same
US10481143B2 (en) Chemo-thermo-piezoresistive highly sensing smart cement with integrated real-time monitoring system
KR102190604B1 (ko) 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 및 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법
CN109856143B (zh) 一种检测装配式混凝土结构套筒灌浆质量的方法
CN114113557B (zh) 一种钢筋套筒连接灌浆饱满度自监测方法
CN101008314A (zh) 隧道衬砌管片及其制备方法
CN1837802A (zh) 电探法钢筋混凝土和预应力混凝土施工质量监控的技术
WO2020168800A1 (zh) 一种关于荷载箱后注浆抗压强度评定的检测装置及检测方法
CN101620042A (zh) 本体取样检测混凝土抗压强度的方法
CN101458183A (zh) 页岩多孔砖砌体力学性能的检测方法
Piro et al. Electrical resistivity measurement, piezoresistivity behavior and compressive strength of concrete: a comprehensive review
Atkinson et al. Performance of 3D printed columns using self-sensing cementitious composites
KR20190074425A (ko) 전도성 모르타르를 이용한 콘크리트 내 균열 감지방법 및 장치
CN114001847B (zh) 一种装配式结构用灌浆套筒连接节点应力自监测方法
Thomas et al. Modified test for chloride permeability of alkali-activated concrete
CN108558253A (zh) 一种具备自我感知能力的自修复混凝土结构及其制作方法
Rose et al. Comparison of permeability of cementitious materials obtained via poromechanical and conventional experiments
Zheng et al. Grouting sleeve fullness detection method based on microwave radio frequency S parameter
KR101284737B1 (ko) 전기적 성능을 갖는 시멘트 페이스트의 제조방법과 이 제조방법에 의해 제조된 시멘트 페이스트를 이용한 시멘트 구조물 제조방법
Aggarwal et al. Experimental study of core diameter varying H/D ratio on concrete core strength
Vlachakis et al. Mechanics-perspective evaluation of self-sensing geopolymer coatings in structural health monitoring
Liu et al. The application of testing the compressive strength of concrete with drilled core method
Naderi et al. Measuring the Permeability and Compressive Strength of Concretes Containing Additives in Freeze–Thaw Conditions without Breaking the Sample
CN114349444B (zh) 一种传感型裂缝感应材料及其制备方法和应用
Berke et al. Evaluation of Embedded Sacrificial Anode Probe for Use in Concrete Repair

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant