一種快速檢測 PC 灌漿套筒假性飽滿的方法研究

吳 青

（通標標準技術服務（上海）有限公司，上海 201319）

0 引言

隨著國家對裝配式建筑的大力推廣，裝配整體式混凝土結構大量應用于工業、民用建筑，但是裝配式建筑區別于現澆結構的關鍵在于構件之間的連接。目前裝配整體式結構主要受力構件之間的連接依靠灌漿套筒，所以灌漿套筒的灌漿質量對結構整體穩定性起著至關重要的作用。目前對于灌漿套筒飽滿度檢測的方法主要有：預埋鋼絲拉拔法、預埋傳感器法、X 光射線法、直接取樣法等［1］。區別幾種檢測方法：預埋鋼絲拉拔法和預埋傳感器法需要在套筒灌漿之前提前預埋鋼絲和傳感器，在實際應用上有很大的不確定性；X 光射線法屬于特種作業方法，操作設備有諸多局限性，不便于廣泛推廣；直接取樣法可以直觀反應灌漿套筒內部灌漿質量，會對結構產生不可逆的結構性損傷，不可以作為普測的檢測方法。鑒于上述原因，本文通過研究一種快速檢測 PC 灌漿套筒假性飽滿的方法，可以普測而且快速、有效、定性地篩選出非飽滿灌漿套筒，再結合其他幾種可以定量檢測套筒灌漿飽滿度的檢測方法，可以有針對性對批次灌漿套筒灌漿質量做出評判，可以很好地為裝配整體式混凝土結構套筒灌漿質量檢測充當排頭兵。

1 方法研究概況

裝配整體式混凝土結構 PC 構件灌漿套筒灌漿原理如圖 1 所示。灌漿料通過一定壓力從灌漿口進、從排漿口出，工程現場操作工人大多通過觀察排漿口出漿情況初步判定灌漿飽滿與否，但是現有灌漿套筒飽滿度檢測研究數據顯示，即使灌漿套筒排漿口出漿但灌漿套筒內灌漿料也有可能不飽滿，因為灌漿套筒一般與連通腔配合使用，當連通腔密封不好時，套筒內灌漿料會出現回流漏漿現象。當出現這種回流漏漿現象時，由于排漿口處于水平狀況，這一段灌漿料從外面看排漿口是處于飽滿密實狀態，但是鋼筋連接部位灌漿料由于重力作用導致液面下降從而出現空洞現象如圖 2 所示。這種現象定義為假性飽滿，假性飽滿就是裝配整體式混凝土結構 PC 構件灌漿套筒從排漿口看是處于飽滿狀況，然而套筒內部由于漏漿原因而出現無法被直觀發現的空洞。本方法研究就是通過回彈儀對灌漿套筒排漿口進行彈擊，通過觀察回彈儀彈擊情況反映判別是否出現露漿而導致的假性飽滿現象，為后續定量檢測套筒灌漿飽滿度提供快速篩選方法。

圖1 灌漿套筒原理

圖2 漏漿空洞現象（假性飽滿）

2 回彈儀選擇及方法研究

采用回彈儀彈擊灌漿套筒排漿口，如果灌漿套筒內部灌漿質量如圖 1 所示為飽滿狀態，彈擊產生的沖擊力無法使內部飽滿的灌漿料移動，沖擊能量反彈到回彈儀會使回彈儀得到回彈數值；如果灌漿套筒內部灌漿質量如圖 2 所示為假性飽滿狀態，回彈儀沖擊能量會使排漿口處灌漿料松動且往里明顯移動；由于排漿口灌漿料與套筒內壁存在不同大小的摩擦力，所以必須選用合適沖擊能量的回彈儀；沖擊動能太小，內部灌漿料無法松動且移動，沖擊動能太大，會使排漿口處灌漿料破碎。

目前常用沖擊動能為 2.207 J 的中型回彈儀（見圖 3）和沖擊動能為 5.5 J 的重型回彈儀（見圖 4）。通過市場調研，發現灌漿套筒排漿口內徑為 8～10 mm，而灌漿套筒排漿口是通過 PVC 管引伸至 PC 構件表面。本次研究裝配整體式混凝土結構 PC 構件選用剪力墻結構，剪力墻常見厚度為 200 mm，內部灌漿套筒多采用梅花狀布置，因而灌漿套筒內部中心線距 PC 構件排漿口外邊緣距離為 80～150 mm。研究模擬實際現場施工情況，選用內徑為 8 mm、長度 120 mm 的 PVC 管（見圖 5），選擇 0.12 水灰比灌漿料，制作 30 個灌漿料試驗樣品，在齡期達到 1、3、7、14、28 d 后，分別用兩種回彈儀進行彈擊，觀察 PVC 管內灌漿料是否可以松動，記錄移動距離，不同齡期兩種回彈儀回彈結果如表 1 所示。

圖3 2.207 J 中型回彈儀

圖4 5.5 J 重型回彈儀

圖5 灌漿料試樣

通過表 1 發現，①灌漿料試件內的灌漿料移動距離隨著齡期的增長而變小；②沖擊動能為 2.207 J 的中型回彈儀在灌漿料 28 d 齡期的時候彈擊沒有發現明顯移動，而沖擊動能為 5.5 J 的重型回彈儀在各個齡期段都有明顯移動；③各個齡期段沖擊能量為 5.5 J 的重型回彈儀彈擊灌漿料的移動距離遠大于沖擊動能為 2.207 J 的中型回彈儀彈擊移動距離；通過對比，選擇沖擊動能為 5.5 J 的重型回彈儀作為本次研究的首選回彈儀類型。

表1 灌漿料試樣兩種回彈儀不同齡期彈擊結果

本次研究采用內徑為 8 mm PVC 管作為試驗樣品載體，而沖擊動能為 5.5 J 的重型回彈儀配套彈擊桿直徑為 16 mm，遠遠大于 PVC 排漿口內徑，為了滿足彈擊條件，對彈擊桿端部進行截面改造縮小如圖 6 所示。

3 工程現場驗證

通過實驗室研究數據發現該方法是可行有效的，選擇某一工程項目進行實踐驗證，驗證范圍為某一層裝配整體式混凝土結構 PC 剪力墻灌漿套筒（見圖 7），該層灌漿料齡期＞28 d。首先對灌漿套筒編號后量取每個排漿口孔內灌漿料液面距離 PC 構件邊緣的距離；其次考慮到排漿口的橡木塞安裝質量無法協調統一，排漿口孔內灌漿料液面不一定垂直于回彈儀彈擊方向，所以在每個排漿口連續彈擊三次（見圖 8），只記錄第三次彈擊數據作為回彈值；最后如果第一次或者第二次彈擊使灌漿套筒內灌漿料松動且往里移動，則量取彈擊后排漿口孔內灌漿料液面距離 PC 構件邊緣的距離并記錄。觀察彈擊后排漿口孔內灌漿料液面變化。驗證結果如表 2 所示。

圖7 驗證 PC 剪力墻灌漿套筒

圖8 現場驗證彈擊測試

表2 工程現場驗證結果匯總

由表 2 發現，總共檢查了 5 個 PC 剪力墻構件 35 個排漿口，發現 6 處彈擊后有明顯松動現象，而且灌漿套筒內灌漿料往套筒內移動明顯，為了驗證這 6 處灌漿套筒內部是否存在假性飽滿空洞，隨機抽取兩個點（二層墻 F×4-5 第 4 個排漿口、二層墻 13×B-D 第 1 個排漿口）按照 CECS 21：2000《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》進行超聲法檢測內部缺陷（見圖 9、圖 10），超聲法檢測結果如表 3 所示［2］。

表3 超聲法檢測內部缺陷結果匯總

圖9 二層墻 F×4-5第 4 個排漿口

圖10 二層墻 13×B-D第 1 個排漿口

從表 3 很明顯地發現兩個排漿口 1、2 號測點聲時明顯大于其他 3 個測點，聲速和幅度明顯低于其他 3 個測點，可以明顯判別 1、2 號測點區域內部灌漿質量缺陷，與回彈儀彈擊結果相吻合［3］。

4 結論

本次方法研究試驗證明采用沖擊能量為 5.5 J 的重型回彈儀配合定制的小直徑彈擊桿檢測裝配整體式混凝土結構灌漿套筒假性飽滿的方法可行有效，在定性非定量的前提下，該方法有簡單、快捷、直觀等優點，在實際應用中，可以實現普測的目的，初步快速準確地篩選出有問題的非飽滿灌漿套筒，再結合其他幾種可以定量檢測套筒灌漿飽滿度的檢測方法，可以大大提高裝配整體式混凝土建筑施工質量。Q