摘要：文中分析了套筒灌浆密实度对套筒连接性能的影响，并分析比较了目前常用的五种套筒灌浆密实度检测方法，提出了提高套筒灌浆密实度的三项措施。
关键词：套筒灌浆；密实度；检测技术；质量控制
0引言
装配式建筑是将在工厂加工制作好的构件，运输到建筑施工现场，通过信息化、机械化途径，在现场进行组合和装配而成的建筑。竖向预制构件是装配式建筑中重要的承重构件，主要采用灌浆套筒连接，灌浆的质量直接影响到建筑物的质量与安全。近年来，我国装配式建筑发展迅速，但由于发展时间短，普遍存在构件制作精度不高，现场人员培训不足，操作不规范，监管不到位等现象，导致在实际工程中出现了一些套筒灌浆质量问题。套筒灌浆连接在构造方面比较复杂、繁琐，且具有一定的隐蔽性，这就增加了套筒灌浆密实度检测的难度。所以，我们要研究先进的检测技术和方法，保证灌浆密实度检测的可行性与可靠性，以提高装配式建筑工程的质量［1］。
1套筒灌浆密实度对套筒连接性能的影响
钢筋套筒灌浆连接是指在套筒中插入钢筋，然后进行灌浆，灌浆料经养护硬化后，强度不断提高，在内部摩擦力的作用下，将应力传递到钢筋上，从而保证整体工程的质量［2］。由此可见，为保证钢筋连接效果，确保结构连接的整体性，需要对灌浆质量进行控制，这对灌浆料的密实度提出了较高的要求。为验证不同密实度情况下，灌浆质量对于钢筋套筒连接效果的影响，笔者进行了相关试验。试验所需的钢筋套筒、灌浆料及钢筋的性能均满足相关规范的要求。在本次试验中，钢筋采用HRB400E级，钢筋直径为20mm。设计了5种不同灌浆密实度（60%、70%、80%、90%、100%），待灌浆料达到设计强度后，按JGJ107-2016《钢筋机械连接技术规程》规定，进行单向拉伸试验，对比分析不同灌浆密实度的钢筋套筒灌浆连接接头的力学性能参数，即抗拉强度、残余变形、最大力下总伸长率、破坏模式。试验结果见表1。从表1中可以看出，当灌浆密实度≥90%时，试件抗拉强度超过了标准值540MPa，接头变形性能指标符合JGJ107-2016《钢筋机械连接技术规程》Ⅰ级接头性能要求，破坏形态表现为连接段出现钢筋拉断的情况，钢筋材料的性能得到了充分的发挥。在灌浆密实度＜90%时，破坏形态变为钢筋和灌浆料之间的粘结滑移破坏，抗拉强度小于540MPa，接头变形性能指标不符合JGJ107-2016《钢筋机械连接技术规程》的Ⅰ级接头性能要求。出现粘结滑移破坏的重要原因是，试件中的灌浆料并没有完全填充整根套筒，导致钢筋和灌浆料无法形成足够的粘结强度。当试验荷载逐渐加大时，灌浆料和钢筋间的粘接力达到粘结强度的最大值，但此时钢筋并没有达到极限破坏强度就被拔出。同时，因为灌浆密实度较低，试件在钢筋屈服后很快丧失作用，失效前变形不明显，所以残余变形是比较突出的。通过试验可以看出，在施工过程中，保证灌浆料的质量，提高密实度非常重要。
2套筒灌浆密实度检测方法
2.1冲击回波法
冲击回波法的原理是通过敲击机械产生低频率的应力波，再将其传送至混凝土，在套筒内部产生应力波并传播，在此期间，密实度存在缺陷的部位以及密实区域的组成材料不同的区域，其波阻抗数值有所差别，最终发生反射以及透射效应，在传播过程中，波阻抗始终与波反射呈正相关。当内部的应力波经过多次反射后，传感器便会收集其中所产生的瞬时谐振，再借助信号器进行放大，形成不同的波形频谱图，进而分析出套筒灌浆料的密实度。该方法操作简单，能大致确定套筒灌浆是否密实，但只能对漏浆导致的套筒灌浆脱空问题进行检查，如果是因为其他原因导致灌浆出现了缺陷，这一方法就无法达到检测的精度要求［3］。
2.2阻尼振动法
该方法是在套筒内部安装阻尼振动传感器，通过对套筒发出初始信号，让灌浆自由振动，利用传感器收集并记录灌浆过程中所产生的振动信息，结构的自由振动微分方程见式（1）。式中：x为物体的位移距离，m；t为自由振动时长，s；β为阻尼系数；ω为结构振动圆频率，rad/s。在特定的条件下，可以将上述所列举的微分方程写为式（2）。式中：A为初始振动幅值，m；φ为初始相位角，rad。在应用阻尼振动法开展检测作业时，若灌浆密实度符合要求，则凝固的砂浆就会成为介质，此时阻尼系数较高；若灌浆体存在空隙，则空气或者水就会成为介质，此时阻尼系数较低。因此，检测人员可以通过分析阻尼系数，推断传感器周围的介质情况，进而判断套筒灌浆的密实程度。这一方法适用于检测施工过程中，因不合理的操作，使出浆口封堵，导致灌浆持压不充分、坐浆无法封堵而产生漏浆问题。但是，此方法对于套筒内部注浆环节出现的问题、内部的缺陷难以检测［4］。
2.3钻孔内窥镜法
钻孔内窥镜法是在套筒出浆孔的位置钻孔，然后在套筒内部插入内窥镜，通过探头得到电子图像，直接观测内部情况，实现对灌浆套筒密实度的检测，具体实施过程如图1所示。如果通过检测发现，套筒灌浆存在不密实的现象，那么可以通过注射的方式，或者外接细管的方式，在钻孔处对不密实的部位加以补灌［5］。这一技术实现了检测和修复的有效统一。内窥镜法不需要提前埋设预埋件，操作方便，观测直接，最终结果也比较可靠。通过数字化处理的三维图像，可以得到钢筋有效锚固长度和密实情况。但是，这一技术需要性能较好的内窥镜，在实际应用中，可能存在因为镜头没有足够的转动空间而无法发挥作用的情况，导致内窥镜的视野受限，存在观察死角，进而导致结果的偏差。
2.4预埋钢丝拉拔法
预埋钢丝拉拔法是在灌浆前，于出浆位置铺设高强钢丝，在完成灌浆并达到养护时间后，通过对高强钢丝进行拉拔试验，用荷载值来判断灌浆的密实度。预埋高强钢丝的直径和锚固长度应通过试验室和施工现场的检测对比来确定，确保预埋钢丝极限抗拉强度始终在黏结力之上［6］。在实际工程中，预埋钢丝拉拔法通常与内窥镜法结合使用，利用预埋钢丝拉拔后留下的孔道，将内窥镜的探头伸入到套筒出浆孔内，观测是否存在灌浆缺陷。对于拉拔力不高但内窥镜观测结果为饱满的情况，可能是灌浆料强度不合格所造成的，需对灌浆料实体强度进行进一步检测。对于灌浆不饱满的套筒，应按钻孔内窥镜法对其进行灌浆修复。
2.5X射线法X射线法
是直接对套筒内灌浆料进行成像，通过对图像的分析，既能检测出浆口密实度，也可检测灌浆套筒内部的灌浆密实情况，还可以通过X射线数字成像结果，了解套筒内的钢筋锚固长度，预测由缺陷造成的作业风险。其检测结果直观、可靠，且可重复检测校验。X射线法检测原理如图2所示。当采用X射线测试仪进行检测时，钢筋混凝土墙的厚度会影响检测结果，通常应控制在200mm以内。对于钢筋套筒灌浆接头采用单排或梅花形设置时，能准确区分密实区和非密实区，但对于双排对称布置的钢筋混凝土墙，检测结果并不理想。另外，该方法会产生一定的辐射，需做好相应的安全防护措施［7］。
3提高套筒灌浆密实度质量的有效措施
3.1人员培训考核
要做好灌浆人员的专业技能培训工作。具备专业素养的灌浆人员是决定装配式建筑钢筋套筒灌浆密实度质量好坏的关键。对此，需要由行业专家对灌浆人员进行培训，考核合格后颁发灌浆工上岗证书，做到持证上岗，确保灌浆作业人员的技术水平，以达到提高套筒灌浆质量的目的。
3.2模拟节点试验
在正式灌浆之前，施工单位应按照后续施工操作工序进行模拟节点灌浆，待养护到期后，送至质量检测机构，检测其抗拉强度、钢筋锚固长度和密实度等。也可对钢筋套筒进行破损检测，只有密实度达到相应要求后，才能进行后续灌浆施工，否则应调整灌浆施工方案，优化工序，确保灌浆质量。
3.3灌浆作业质量控制
灌浆施工作业前，应检查套筒内部的实际情况，若筒内存在杂物，则需利用高压空气进行清洗，并提前湿润灌浆孔道。在施工现场制作灌浆料，应按要求控制用水量，并保证浆液的温度在5~30℃，混合后的灌浆料需在30min内使用完毕。灌浆时，应严格按照灌浆施工方案进行，控好灌浆速度，做到连续、缓慢且匀速。在构件上可设置排气孔，排出空腔内的空气。当灌浆料通过灌浆口、出浆口时，应及时进行有效的封堵，并对灌浆料密实度进行检测，若不密实，应及时进行补灌，以保证套筒内部完全被浆液填满且压实。整个灌浆过程由监理员、质检员、施工工长全过程跟踪录像，并填写灌浆记录表，确保灌浆过程可追溯。
4结语
本文分别对钢筋套筒灌浆密实度检测中应用到的冲击回波法、阻尼振动法、钻孔内窥镜法、预埋钢丝拉拔法和X射线法进行了全面分析与探讨。所有的方法都存在局限，因此，在实际应用中，要综合应用多种检测方法，以提高检测精度。如对于已灌浆完成的钢筋套筒，可以先采用钻孔内窥镜法进行检测，再采用X射线法进行补充检测。对于竖向预制构件，钢筋套筒灌浆连接至关重要。试验表明，灌浆的密实程度直接影响接头的抗拉性能，所以必须确保灌浆料的密实度符合要求。通过对灌浆人员的系统培训和技术交底，做好模拟节点的灌浆操作，严格按照灌浆的操作流程，提高钢筋套筒灌浆质量，进而提高装配式建筑的整体质量。
作者：宋二玮 单位：江苏联合职业技术学院南京分院 南京高职校工程检测有限公司