冲击回波法检测预制构件管道压浆密实性研究

侯 高 峰

(1.安徽省·水利部淮委水利科学研究院,安徽 合肥 230088； 2.安徽省建筑工程质量监督检测站,安徽 合肥 230088)

冲击回波法检测预制构件管道压浆密实性研究

侯 高 峰1,2

(1.安徽省·水利部淮委水利科学研究院,安徽 合肥 230088； 2.安徽省建筑工程质量监督检测站,安徽 合肥 230088)

介绍了冲击回波法的基本原理及其在混凝土结构无损检测中的应用，并结合工程实例，对预制管道内密实、全空及半空的状态进行了压浆密实性检测，指出冲击回波法检测预制管道压浆密实性是一种可行的方法。

冲击回波法，预制构件管道，密实性检测

0 引言

管道压浆技术广泛应用于建筑、桥梁等土木结构中，而预制构件内管道压浆密实性将直接影响预应力构件安全性能，也影响结构的有效连接和耐久性[1-4]。但预制管道压浆密实性无损检测是工程界一个技术难题，目前压浆质量的检测还没有比较成熟的技术方法及相关规范。在相关领域的文献资料[5]～[9]中，检测技术研究多应用于桥梁施工领域，本文主要对装配式结构预制管道密实性进行研究。相比较于桥梁的管道，装配式建筑采用预制构件中的管道更小更短，检测难度更大，目前尚无精准有效的无损检测方法、检测标准。通过超声波法，雷达法，超声脉冲法和冲击回波法的尝试，发现冲击回波法对装配式预制构件管道压浆密实性就有很强的测试精度。

1 冲击回波法历史发展及基本原理[10-12]

冲击回波法研究最早大约在20世纪80年代，后经过Sansalone和Streett等不断研究，于90年代末期，NIST 和康奈尔大学共同发布了IE法的标准草案，并于1998年成为ASTM标准 [ASTM C 1383]。此后，IE法在混凝土结构缺陷检测、混凝土早期强度测试及厚度测试等方面发挥了重要的作用。

冲击回波法检测原理是用一个短时的机械冲击作为激振源在预制构件管道的混凝土表面冲击来产生压缩波，应力波传播到结构内部。本次测试采用的灌浆密实度定位测试IEEV法，如果管内灌浆密实，则该波顺利向下传播，遇到板底后反射回来被传感器接收；如果管道灌浆存在缺陷时，一方面激振的弹性波在缺陷处会产生反射，同时在底部反射回来的弹性波的传播时间也会比灌浆密实的地方长，测试出的厚度变大。根据主频和厚度变化情况，可确定管内灌浆不密实的区域。如果要进一步分析缺陷的大小等情况，可根据频谱图上的波形进行分析。

2 试件及现场测试研究

采用的试件为某装配式预制构件厂家生产的预制剪力墙构件，其为结构主要承重构件，见图1，其底部排列着两排直径约为3.5 cm的圆孔，高度约为40 cm的注浆管道，预制构件吊装后将注浆孔与对应预留的结构插筋相连，然后向注浆孔中压入灌浆料，预留插筋与预制剪力墙间全部用灌浆料进行连接。实验前，对试件进行简单处理，清除表面的浮浆及浆料等，使得IE传感器与试件管道表面紧密接触。

2.1 试件管道未注浆的全空状态测试及开孔检查

将剪力墙的1个管道作为1个测线，现场检测了3条测线，每条测线上测试14个点，其中0点～6点(本系统点数计数是从“0”开始)为管道上的测试数据，7点～13点为密实区混凝土上的数据。

典型测线检测结果如图2所示：7点～13点为管道注浆密实时试件底部的正常反射时刻(即图中用黑色线条辅助显示)；0点～6点的反射明显晚于试件注浆密实的反射时间(7点～13点的反射时间)，即0点～6点处的波产生了绕射，因此可判断0点～6点为注浆不密实区域(注：图中Y轴表示测试点数，X轴表示传播时间；黑色竖线表示正常的梁底部反射，白色方框区域则表示不密实区域)。现场进行了开孔检查，全空状态检测结果与实际情况完全一致。

2.2 试件管道满注浆密实状态测试及开孔检查

将剪力墙的1个管道作为1个测线，现场检测了5条测线，每条测线上测试16个点，其中0点～8点为管道上的测试数据，9点～16点为密实区混凝土上的数据。

典型测线检测结果如图3所示：9点～16点为管道注浆密实时试件底部的正常反射时刻，0点～8点管道上数据的反射时刻与9点～16点的反射时刻相同、一致，因此判断0点～8点处注浆较好，未发现明显缺陷。现场进行了开孔检查，全密实状态检测结果与实际情况完全一致。

2.3 试件管道半空状态测试及开孔检查

将剪力墙的1个管道作为1个测线，现场检测了2条测线，每条测线上测试17个点，其中0点～7点为管道上的测试数据，8点～17点为混凝土上的数据。

典型测线检测结果如图4所示：8点～17点为管道注浆密实时试件底部的正常反射时刻，该区域为全部灌浆的密实区；0点～7点处的波产生了明显的绕射，该区域为未注浆区域，因此判断0点～7点为注浆不密实区域。现场进行了开孔检查，半空状态检测结果与实际情况结果基本吻合。

3 检测实例

以安徽省合肥市在建的装配式建筑小区为例，选取带有预制管道的预制剪力墙构件，对已经注浆的墙体的压浆密实性进行检测，剪力墙混凝土设计强度C40，墙体尺寸长×高×厚为2 720 mm×1 600 mm×200 mm，注浆孔道长度为400 mm，注浆施工30 d，锚固钢筋与原预留钢筋通过孔道内的灌浆料锚固。当天为阴雨天，选择的墙体表面有轻微的水迹。

采用冲击回波IEEV法，将剪力墙的1个管道作为1个测线，现场检测了1条测线，每条测线上测试16个点，其中0点～8点为管道上的测试数据，9点～16点为密实区混凝土上的数据。

典型测线检测结果如图5所示： 9点～16点为管道注浆密实时试件底部的正常反射时刻，0点～8点管道上数据的反射时刻与9点～16点的反射时刻相同、一致，因此判断0点～8点处注浆较好，未发现明显缺陷。现场进行了钻芯取样验证，检测结果与实际情况完全吻合，管道内的灌浆料完全密实。

4 结语

1)通过模型的实验、工程实测及开孔检查表明，冲击回波法检测预制构件管道压浆密实性是完全可行的方法，而且完全适用于装配式建筑预制构件又小又短的管道密实性的检测，这是一种检测技术上的突破。2)目前管道压浆密实性检测上只是在全空、半空和全密实的状态下测试完成的，能定性的判断出是否密实，对于密实的程度、大小及形状等仍需要进一步的定量研究，同时要进行大量的、反复的、科学的实验和理论研究。3)冲击回波法对于孔道表面的水迹、孔道内的钢筋、预制管道成孔内定型箍筋及密集钢筋等均不敏感，而仅对于测试区的密实性敏感，是一种完全优于雷达法、超声法检测的测试方法。

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Study for grouting density inspection of prefabricate pipe grouting by means of shock echo method

Hou Gaofeng1,2

(1.AnhuiandHuaiRiverWaterResourcesResearchInstitute，Hefei230088,China；2.AnhuiProvinceCentreforQualitySupervision&TestofBuildingEngineering，Hefei230088,China)

This paper introduces the basic principle of the shock echo method and its application in nondestructive testing of concrete structure, and combined with engineering examples, based on the prefabricated pipe tightly, the whole state of empty and half empty, and the grouting compactness detection, point out the shock echo method to detect precast pipe grouting compactness is a feasible method.

shock echo method, prefabricated pipe, grouting density inspection

2015-08-24

侯高峰(1981- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2015)31-0035-02

TU311

A