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摘要：文中分析了套筒灌漿密實度對套筒連接性能的影響，并分析比較了目前常用的五種套筒灌漿密實度檢測方法，提出了提高套筒灌漿密實度的三項措施。
0引言
裝配式建筑是將在工廠加工制作好的構件，運輸到建筑施工現場，通過信息化、機械化途徑，在現場進行組合和裝配而成的建筑。豎向預制構件是裝配式建筑中重要的承重構件，主要采用灌漿套筒連接，灌漿的質量直接影響到建筑物的質量與安全。近年來，我國裝配式建筑發展迅速，但由于發展時間短，普遍存在構件制作精度不高，現場人員培訓不足，操作不規范，監管不到位等現象，導致在實際工程中出現了一些套筒灌漿質量問題。套筒灌漿連接在構造方面比較復雜、繁瑣，且具有一定的隱蔽性，這就增加了套筒灌漿密實度檢測的難度。所以，我們要研究先進的檢測技術和方法，保證灌漿密實度檢測的可行性與可靠性，以提高裝配式建筑工程的質量［1］。
1套筒灌漿密實度對套筒連接性能的影響
鋼筋套筒灌漿連接是指在套筒中插入鋼筋，然后進行灌漿，灌漿料經養護硬化后，強度不斷提高，在內部摩擦力的作用下，將應力傳遞到鋼筋上，從而保證整體工程的質量［2］。由此可見，為保證鋼筋連接效果，確保結構連接的整體性，需要對灌漿質量進行控制，這對灌漿料的密實度提出了較高的要求。為驗證不同密實度情況下，灌漿質量對于鋼筋套筒連接效果的影響，筆者進行了相關試驗。試驗所需的鋼筋套筒、灌漿料及鋼筋的性能均滿足相關規范的要求。在本次試驗中，鋼筋采用HRB400E級，鋼筋直徑為20mm。設計了5種不同灌漿密實度（60%、70%、80%、90%、100%），待灌漿料達到設計強度后，按JGJ107-2016《鋼筋機械連接技術規程》規定，進行單向拉伸試驗，對比分析不同灌漿密實度的鋼筋套筒灌漿連接接頭的力學性能參數，即抗拉強度、殘余變形、最大力下總伸長率、破壞模式。試驗結果見表1。從表1中可以看出，當灌漿密實度≥90%時，試件抗拉強度超過了標準值540MPa，接頭變形性能指標符合JGJ107-2016《鋼筋機械連接技術規程》Ⅰ級接頭性能要求，破壞形態表現為連接段出現鋼筋拉斷的情況，鋼筋材料的性能得到了充分的發揮。在灌漿密實度＜90%時，破壞形態變為鋼筋和灌漿料之間的粘結滑移破壞，抗拉強度小于540MPa，接頭變形性能指標不符合JGJ107-2016《鋼筋機械連接技術規程》的Ⅰ級接頭性能要求。出現粘結滑移破壞的重要原因是，試件中的灌漿料并沒有完全填充整根套筒，導致鋼筋和灌漿料無法形成足夠的粘結強度。當試驗荷載逐漸加大時，灌漿料和鋼筋間的粘接力達到粘結強度的最大值，但此時鋼筋并沒有達到極限破壞強度就被拔出。同時，因為灌漿密實度較低，試件在鋼筋屈服后很快喪失作用，失效前變形不明顯，所以殘余變形是比較突出的。通過試驗可以看出，在施工過程中，保證灌漿料的質量，提高密實度非常重要。
2套筒灌漿密實度檢測方法
2.1沖擊回波法
沖擊回波法的原理是通過敲擊機械產生低頻率的應力波，再將其傳送至混凝土，在套筒內部產生應力波并傳播，在此期間，密實度存在缺陷的部位以及密實區域的組成材料不同的區域，其波阻抗數值有所差別，最終發生反射以及透射效應，在傳播過程中，波阻抗始終與波反射呈正相關。當內部的應力波經過多次反射后，傳感器便會收集其中所產生的瞬時諧振，再借助信號器進行放大，形成不同的波形頻譜圖，進而分析出套筒灌漿料的密實度。該方法操作簡單，能大致確定套筒灌漿是否密實，但只能對漏漿導致的套筒灌漿脫空問題進行檢查，如果是因為其他原因導致灌漿出現了缺陷，這一方法就無法達到檢測的精度要求［3］。
2.2阻尼振動法
該方法是在套筒內部安裝阻尼振動傳感器，通過對套筒發出初始信號，讓灌漿自由振動，利用傳感器收集并記錄灌漿過程中所產生的振動信息，結構的自由振動微分方程見式（1）。式中：x為物體的位移距離，m；t為自由振動時長，s；β為阻尼系數；ω為結構振動圓頻率，rad/s。在特定的條件下，可以將上述所列舉的微分方程寫為式（2）。式中：A為初始振動幅值，m；φ為初始相位角，rad。在應用阻尼振動法開展檢測作業時，若灌漿密實度符合要求，則凝固的砂漿就會成為介質，此時阻尼系數較高；若灌漿體存在空隙，則空氣或者水就會成為介質，此時阻尼系數較低。因此，檢測人員可以通過分析阻尼系數，推斷傳感器周圍的介質情況，進而判斷套筒灌漿的密實程度。這一方法適用于檢測施工過程中，因不合理的操作，使出漿口封堵，導致灌漿持壓不充分、坐漿無法封堵而產生漏漿問題。但是，此方法對于套筒內部注漿環節出現的問題、內部的缺陷難以檢測［4］。
2.3鉆孔內窺鏡法
鉆孔內窺鏡法是在套筒出漿孔的位置鉆孔，然后在套筒內部插入內窺鏡，通過探頭得到電子圖像，直接觀測內部情況，實現對灌漿套筒密實度的檢測，具體實施過程如圖1所示。如果通過檢測發現，套筒灌漿存在不密實的現象，那么可以通過注射的方式，或者外接細管的方式，在鉆孔處對不密實的部位加以補灌［5］。這一技術實現了檢測和修復的有效統一。內窺鏡法不需要提前埋設預埋件，操作方便，觀測直接，最終結果也比較可靠。通過數字化處理的三維圖像，可以得到鋼筋有效錨固長度和密實情況。但是，這一技術需要性能較好的內窺鏡，在實際應用中，可能存在因為鏡頭沒有足夠的轉動空間而無法發揮作用的情況，導致內窺鏡的視野受限，存在觀察死角，進而導致結果的偏差。
2.4預埋鋼絲拉拔法
預埋鋼絲拉拔法是在灌漿前，于出漿位置鋪設高強鋼絲，在完成灌漿并達到養護時間后，通過對高強鋼絲進行拉拔試驗，用荷載值來判斷灌漿的密實度。預埋高強鋼絲的直徑和錨固長度應通過試驗室和施工現場的檢測對比來確定，確保預埋鋼絲極限抗拉強度始終在黏結力之上［6］。在實際工程中，預埋鋼絲拉拔法通常與內窺鏡法結合使用，利用預埋鋼絲拉拔后留下的孔道，將內窺鏡的探頭伸入到套筒出漿孔內，觀測是否存在灌漿缺陷。對于拉拔力不高但內窺鏡觀測結果為飽滿的情況，可能是灌漿料強度不合格所造成的，需對灌漿料實體強度進行進一步檢測。對于灌漿不飽滿的套筒，應按鉆孔內窺鏡法對其進行灌漿修復。
2.5X射線法X射線法
是直接對套筒內灌漿料進行成像，通過對圖像的分析，既能檢測出漿口密實度，也可檢測灌漿套筒內部的灌漿密實情況，還可以通過X射線數字成像結果，了解套筒內的鋼筋錨固長度，預測由缺陷造成的作業風險。其檢測結果直觀、可靠，且可重復檢測校驗。X射線法檢測原理如圖2所示。當采用X射線測試儀進行檢測時，鋼筋混凝土墻的厚度會影響檢測結果，通常應控制在200mm以內。對于鋼筋套筒灌漿接頭采用單排或梅花形設置時，能準確區分密實區和非密實區，但對于雙排對稱布置的鋼筋混凝土墻，檢測結果并不理想。另外，該方法會產生一定的輻射，需做好相應的安全防護措施［7］。
3提高套筒灌漿密實度質量的有效措施
3.1人員培訓考核
要做好灌漿人員的專業技能培訓工作。具備專業素養的灌漿人員是決定裝配式建筑鋼筋套筒灌漿密實度質量好壞的關鍵。對此，需要由行業專家對灌漿人員進行培訓，考核合格后頒發灌漿工上崗證書，做到持證上崗，確保灌漿作業人員的技術水平，以達到提高套筒灌漿質量的目的。
3.2模擬節點試驗
在正式灌漿之前，施工單位應按照后續施工操作工序進行模擬節點灌漿，待養護到期后，送至質量檢測機構，檢測其抗拉強度、鋼筋錨固長度和密實度等。也可對鋼筋套筒進行破損檢測，只有密實度達到相應要求后，才能進行后續灌漿施工，否則應調整灌漿施工方案，優化工序，確保灌漿質量。
3.3灌漿作業質量控制
灌漿施工作業前，應檢查套筒內部的實際情況，若筒內存在雜物，則需利用高壓空氣進行清洗，并提前濕潤灌漿孔道。在施工現場制作灌漿料，應按要求控制用水量，并保證漿液的溫度在5~30℃，混合后的灌漿料需在30min內使用完畢。灌漿時，應嚴格按照灌漿施工方案進行，控好灌漿速度，做到連續、緩慢且勻速。在構件上可設置排氣孔，排出空腔內的空氣。當灌漿料通過灌漿口、出漿口時，應及時進行有效的封堵，并對灌漿料密實度進行檢測，若不密實，應及時進行補灌，以保證套筒內部完全被漿液填滿且壓實。整個灌漿過程由監理員、質檢員、施工工長全過程跟蹤錄像，并填寫灌漿記錄表，確保灌漿過程可追溯。
4結語
本文分別對鋼筋套筒灌漿密實度檢測中應用到的沖擊回波法、阻尼振動法、鉆孔內窺鏡法、預埋鋼絲拉拔法和X射線法進行了全面分析與探討。所有的方法都存在局限，因此，在實際應用中，要綜合應用多種檢測方法，以提高檢測精度。如對于已灌漿完成的鋼筋套筒，可以先采用鉆孔內窺鏡法進行檢測，再采用X射線法進行補充檢測。對于豎向預制構件，鋼筋套筒灌漿連接至關重要。試驗表明，灌漿的密實程度直接影響接頭的抗拉性能，所以必須確保灌漿料的密實度符合要求。通過對灌漿人員的系統培訓和技術交底，做好模擬節點的灌漿操作，嚴格按照灌漿的操作流程，提高鋼筋套筒灌漿質量，進而提高裝配式建筑的整體質量。
作者：宋二瑋 單位：江蘇聯合職業技術學院南京分院 南京高職校工程檢測有限公司