預(yù)埋鋼絲拉拔法檢測(cè)灌漿飽滿度應(yīng)用研究*

史巖民，李向民，高潤(rùn)東，王卓琳，許清風(fēng)，周 奎

(1.上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院，上海 200093；2.上海市建筑科學(xué)研究院有限公司上海市工程結(jié)構(gòu)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200032)

0 引言

預(yù)埋鋼絲拉拔法是灌漿前在套筒出漿孔預(yù)埋不銹鋼光圓高強(qiáng)鋼絲，灌漿結(jié)束自然養(yǎng)護(hù)3d后對(duì)預(yù)埋鋼絲進(jìn)行拉拔，直至鋼絲被完全拔出，通過(guò)拉拔荷載值判定灌漿飽滿度的方法[1]，JGJ/T 485—2019《裝配式住宅建筑檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[2]、T/CECS 683—2020《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)套筒灌漿質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》[3]、DG/TJ 08—2252—2018《裝配整體式混凝土建筑檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[4]等均對(duì)該方法進(jìn)行了有關(guān)規(guī)定。預(yù)埋鋼絲拉拔法操作簡(jiǎn)單，鋼絲可重復(fù)使用，既適用于施工單位自檢，又適用于第三方檢測(cè)評(píng)估。結(jié)合套筒灌漿連接與螺栓灌漿連接，介紹預(yù)埋鋼絲拉拔法在實(shí)際工程中的應(yīng)用，為相關(guān)檢測(cè)人員應(yīng)用該方法提供參考。

1 預(yù)埋鋼絲拉拔法

1.1 基本原理

基于鋼絲與灌漿料之間的黏結(jié)錨固性能提出預(yù)埋鋼絲拉拔法，拉拔荷載值F計(jì)算如下：

F=τuπdla

(1)

式中：τu為黏結(jié)應(yīng)力；d為鋼絲直徑；la為錨固長(zhǎng)度。

將鋼絲插入套筒或出漿孔時(shí)，理想狀態(tài)下，灌漿料由飽滿狀態(tài)逐漸回落時(shí)，灌漿料包裹鋼絲的周長(zhǎng)由πd逐漸變?yōu)?，從而導(dǎo)致拉拔荷載值逐漸減至0，因此，可通過(guò)拉拔荷載值判定灌漿飽滿度。

1.2 檢測(cè)設(shè)備與工作機(jī)制

檢測(cè)設(shè)備由預(yù)埋鋼絲、拉拔儀組成，其中預(yù)埋鋼絲采用φ5不銹鋼光圓高強(qiáng)鋼絲(見(jiàn)圖1)，抗拉強(qiáng)度≥600MPa，可重復(fù)使用。大量調(diào)查結(jié)果表明，不同型號(hào)套筒出漿孔內(nèi)鋼筋表面距出漿孔外邊緣的距離約為30mm，因此錨固長(zhǎng)度宜選為30mm，可與套筒出漿孔構(gòu)造特征相符(孔道情況參照?qǐng)?zhí)行)。考慮錨固長(zhǎng)度范圍內(nèi)灌漿料對(duì)鋼絲的錨固作用，可有效反映套筒灌漿飽滿度。出漿孔外接PVC管內(nèi)灌漿料對(duì)鋼絲的錨固作用不予考慮，通過(guò)透明塑料管將鋼絲與灌漿料隔開(kāi)。橡膠塞與預(yù)埋鋼絲集成設(shè)計(jì)，用于封堵套筒出漿孔。如無(wú)法通過(guò)預(yù)埋鋼絲拉拔法有效判定灌漿飽滿度，可將內(nèi)窺鏡探頭伸入鋼絲拉拔后留下的孔道內(nèi)，進(jìn)行飽滿度校核。

圖1 預(yù)埋鋼絲

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)流程與判定準(zhǔn)則

2.1 檢測(cè)流程

1)根據(jù)預(yù)制構(gòu)件表面出漿孔距套筒或孔道內(nèi)靠近出漿孔一側(cè)鋼筋表面的垂直距離及鋼絲錨固段長(zhǎng)度，確定鋼絲隔離段長(zhǎng)度與橡膠塞在鋼絲上的位置。

2)將鋼絲沿套筒或出漿孔插入，橡膠塞與出漿孔留有一定空隙，待灌漿料流出時(shí)，通過(guò)橡膠塞封堵出漿孔，封堵后須確保鋼絲錨固長(zhǎng)度符合要求。

3)灌漿結(jié)束時(shí)，灌漿孔封堵應(yīng)及時(shí)、快速。

4)灌漿結(jié)束后進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)工作，避免鋼絲受到擾動(dòng)。

5)進(jìn)行預(yù)埋鋼絲拉拔，拉拔儀應(yīng)與預(yù)埋鋼絲對(duì)中連接，加載方向應(yīng)與鋼絲軸線方向重合，加載速度應(yīng)控制為0.15～0.50kN/s，應(yīng)連續(xù)均勻施加荷載，直至鋼絲被完全拔出，并記錄極限拉拔荷載值，精確至0.1kN。

2.2 判定準(zhǔn)則

取同批測(cè)點(diǎn)(灌漿料、水灰比、灌漿方式、灌漿單位、養(yǎng)護(hù)條件相同)極限拉拔荷載值中3個(gè)較大值的平均值，將該平均值的60%記為a，40%記為b。當(dāng)測(cè)點(diǎn)極限拉拔荷載值>a且≥1.5kN時(shí)，可判定測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)套筒灌漿飽滿；當(dāng)測(cè)點(diǎn)極限拉拔荷載值

對(duì)于需批量檢測(cè)并判定的項(xiàng)目，可結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)情況等，并綜合考慮以下要求后確定檢測(cè)數(shù)量與位置：①GB/T 50344—2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[6]中表3.3.10規(guī)定的建筑結(jié)構(gòu)抽樣檢測(cè)最小樣本容量或GB/T 50784—2013《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[7]中表3.4.4規(guī)定的檢驗(yàn)批最小樣本容量；②《裝配式住宅建筑檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[2]中第4.4.3條規(guī)定的檢測(cè)數(shù)量與位置；③《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)套筒灌漿質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》[3]中第3.3.3條規(guī)定的檢測(cè)數(shù)量與位置。

對(duì)于灌漿不飽滿的套筒或螺栓孔道，首先通過(guò)鉆孔設(shè)備沿鋼絲拉拔留下的出漿孔道進(jìn)行擴(kuò)孔，然后通過(guò)注射器及外接細(xì)管進(jìn)行注射補(bǔ)灌。補(bǔ)灌時(shí)擴(kuò)孔孔道內(nèi)徑與注射器外接細(xì)管外徑之差應(yīng)≥4mm，注射器內(nèi)灌漿料液面最低位置應(yīng)高于套筒或螺栓孔道頂端位置。注射補(bǔ)灌步驟為：①向注射器內(nèi)倒入灌漿料；②將注射器外接細(xì)管放入擴(kuò)孔孔道內(nèi)；③緩慢推動(dòng)注射器活塞進(jìn)行注漿，如果一次注漿量不足，可重復(fù)以上步驟；④注射補(bǔ)灌至出漿孔灌漿料流出，邊注射邊拔出注射器，并及時(shí)封堵出漿孔。已有研究表明[8-9]，注射補(bǔ)灌后的接頭性能滿足JGJ 355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》[10]的要求，且灌漿飽滿密實(shí)。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果分析

3.1 套筒灌漿連接

某裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)采用套筒灌漿的方式進(jìn)行連接，外墻為預(yù)制夾心保溫剪力墻，厚310mm，其中，外葉墻厚60mm，保溫層厚50mm，內(nèi)葉墻厚200mm，套筒全部布置在內(nèi)葉墻，并按梅花形布置。選擇某片外墻進(jìn)行檢測(cè)，該墻體共有7個(gè)套筒，在每個(gè)套筒出漿孔處預(yù)埋鋼絲并灌漿，自然養(yǎng)護(hù)3d后進(jìn)行預(yù)埋鋼絲拉拔，拉拔結(jié)束后使用內(nèi)窺鏡進(jìn)行校核。

套筒灌漿飽滿度檢測(cè)結(jié)果如表1所示，由表1可知，極限拉拔荷載值中3個(gè)較大值的平均值為3.2kN，該平均值的60%為1.92kN，該平均值的40%為1.28kN。內(nèi)窺鏡校核結(jié)果如圖2所示，由圖2及表1可知，根據(jù)拉拔荷載值判定結(jié)果與根據(jù)內(nèi)窺鏡判定結(jié)果一致。

表1 套筒灌漿飽滿度檢測(cè)結(jié)果

圖2 套筒灌漿內(nèi)窺鏡校核結(jié)果

3.2 螺栓灌漿連接

某裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)采用螺栓灌漿的方式進(jìn)行連接，外墻為預(yù)制混凝土剪力墻，厚200mm，螺栓孔道居中布置。選擇某片外墻進(jìn)行檢測(cè)，該墻體共有7個(gè)螺栓孔道，在每個(gè)螺栓孔道出漿孔處預(yù)埋鋼絲并灌漿，自然養(yǎng)護(hù)3d后進(jìn)行預(yù)埋鋼絲拉拔，拉拔結(jié)束后使用內(nèi)窺鏡進(jìn)行灌漿飽滿度校核。

螺栓灌漿飽滿度檢測(cè)結(jié)果如表2所示，由表2可知，極限拉拔荷載值中3個(gè)較大值的平均值為4.2kN，該平均值的60%為2.52kN，該平均值的40%為1.68kN。內(nèi)窺鏡校核結(jié)果如圖3所示，由圖3及表2可知，螺栓孔道L3極限拉拔荷載值相對(duì)平均值的范圍為40%～60%，僅根據(jù)極限拉拔荷載值無(wú)法有效判定灌漿是否飽滿，需結(jié)合內(nèi)窺鏡進(jìn)行校核，進(jìn)一步判定為灌漿不飽滿；對(duì)于其他螺栓孔道，根據(jù)拉拔荷載值判定結(jié)果與根據(jù)內(nèi)窺鏡判定結(jié)果一致。

表2 螺栓灌漿飽滿度檢測(cè)結(jié)果

圖3 螺栓灌漿內(nèi)窺鏡校核結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

1)預(yù)埋鋼絲拉拔法作為事中預(yù)埋、事后檢測(cè)方法，既適用于施工單位自檢，又適用于第三方檢測(cè)評(píng)估，可有效控制并評(píng)估施工質(zhì)量。

2)預(yù)埋鋼絲拉拔法適用于套筒灌漿連接、螺栓灌漿連接等多種形式的灌漿飽滿度檢測(cè)，基于拉拔荷載值并結(jié)合內(nèi)窺鏡校核結(jié)果進(jìn)行判定，結(jié)果可靠穩(wěn)定。

3)應(yīng)用預(yù)埋鋼絲拉拔法檢測(cè)到套筒或螺栓孔道灌漿不飽滿時(shí)，可通過(guò)擴(kuò)孔注射補(bǔ)灌的方式進(jìn)行修復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與修復(fù)的有效閉環(huán)。