一种用于测量钢筋套筒灌浆饱满度的探头及方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种测量装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆饱满度的探头及方法。

背景技术：

装配式混凝土结构，是指由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而成的混凝土结构，包括装配整体式混凝土结构、全装配混凝土结构等。因其具有节能、环保、节省模板，能够改善施工条件、提高劳动生产率、加快施工进度等优势，目前在中国国内一、二线城市的房建工程中大量使用。在装配式混凝土结构中，构件间的连接是一个重要环节，其连接质量直接影响结构受剪承载力和抗震能力。在《JGJ1-2014装配式混凝土结构技术规程》中，对构件连接提出了明确要求。而钢筋套筒灌浆连接是一种常用的连接方式，灌浆是否饱满，直接决定了构件连接施工质量。

自装配式住宅在中国国内应用以来，业内一直研究目前灌浆饱满度的检测方法，以达到控制施工质量的目的。钢筋套筒连接结构如图1所示，包括：构件A，构件B，套筒，构件A钢筋，构件B钢筋，注浆孔，出浆孔。由于钢筋套筒连接结构中有多层介质交替，如金属非金属介质交替，且砂浆体在径向厚度很薄，一般只有5～6毫米，因此现有的无损检测方法几乎都无法进行有效检测。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种测量装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆饱满度的探头及方法。

在给出本发明的技术方案前介绍一下本发明的测量原理。

当自由电子在金属导体里做定向有规则的移动时，要受到阻碍作用。导体对电流的阻碍作用称为电阻。电阻用英文字母“R”(或“r”)表示(取电阻英文“Resistance”第一个字母)。当温度一定时，导体电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比，用公式表示为：

不同介质具有不同的电阻率。本发明专利涉及与灌浆不同阶段对应的四种介质，分别是空气、流体砂浆(简称流砂)、固化含水砂浆(简称湿砂)、固化干砂浆(简称干砂)。常 温下，几种介质的电阻率差异非常大，分别为：ρ_空气＝1×10⁷Ωm，ρ_流砂＝1Ωm，ρ_湿砂＝1×10³Ωm，ρ_干砂＝1×10⁵Ωm。流体砂浆的含水率一般大于10％，其电阻率与水的电阻率近似相等。这里给出的电阻率值均为近似值，但由于空气与其它三种介质的电阻率差异很大，虽然是近似值也完全满足判断灌浆饱满度的要求。

首先测量套筒内电极间的介质电阻，根据上面的公式计算电极周围介质的电阻率。然后在灌浆的不同阶段，根据求得的电阻率与空气和流砂、湿砂、干砂的电阻率的接近程度确定灌浆饱满度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测量钢筋套筒灌浆饱满度的方法，包括以下步骤：

步骤1，将探头的电极置入钢筋套筒的套筒中。

步骤2，在钢筋套筒外将探头与电阻测量装置连接，并测出套筒内介质的电阻值。

步骤3，根据测得的电阻求介质的电阻率。

步骤4，在灌浆的不同阶段，根据求得的电阻率与空气和流砂、湿砂、干砂的电阻率的接近程度确定灌浆饱满度。

进一步地，所述探头包括2个电极。

更进一步地，电阻率的计算公式为：

$\mathrm{\ρ}=R\frac{S}{l}$

其中，R为测得的电阻；ρ为介质的电阻率；l为2个电极之间的距离；S为每个电极的面积。

进一步地，步骤4确定灌浆饱满度的方法如下：

砂浆初凝前，套筒内的介质为空气和流砂，若测得的电阻率接近空气电阻率，则套筒灌浆不饱满；若测得的电阻率接近流砂电阻率，则套筒灌浆饱满。

砂浆初凝后，砂浆处于未完全干燥状态，套筒内的介质为空气和湿砂，若测得的电阻率接近空气电阻率，则套筒灌浆不饱满；若测得的电阻率接近湿砂电阻率，则套筒灌浆饱满。

砂浆完全干燥后，套筒内的介质为空气和干砂，若测得的电阻率接近空气电阻率，则套筒灌浆不饱满；若测得的电阻率接近干砂电阻率，则套筒灌浆饱满。

优选地，空气电阻率为1×10⁷Ωm，流砂电阻率为1Ωm，湿砂电阻率为1×10³Ωm，干砂电阻率为1×10⁵Ωm。

进一步地，所述电阻测量装置为摇表或兆欧表。

一种用于测量钢筋套筒灌浆饱满度的探头，包括由第一导体杆件的一端构成的第一电极和由第二导体杆件的一端构成的第二电极。第一导体杆件和第二导体杆件的形状相同，第一 导体杆件比第二导体杆件细，比第二导体杆件长。第二导体杆件为中空结构，第二导体杆件套在第一导体杆件外面，在第二导体杆件的两端与第一导体杆件之间分别设置2个由绝缘材料构成的电极连接头，用于固定第一导体杆件和第二导体杆件的相对位置。第二导体杆件的外表面设置与之紧密接触的绝缘套，绝缘套使第二电极的表面积(第二导体杆件电极端未被绝缘套覆盖部分的表面积)等于第一电极的表面积(第一导体杆件电极端与该端电极连接头之间的表面积)。

进一步地，第一电极的一端设置一个堵头。

进一步地，第一导体杆件和第二导体杆件为圆柱体。

进一步地，第一导体杆件和第二导体杆件的长度大于出浆孔的深度。进行测量时，第一导体杆件和第二导体杆件的电极端位于套筒内，另一端位于出浆孔外面，分别与电阻测量装置相连。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过将探头的测量电极置入装配式混凝土结构钢筋套筒中，测量套筒内介质电阻，并根据测得的电阻求出套筒内介质的电阻率，在灌浆的不同阶段，根据求得的电阻率与空气和流砂、湿砂、干砂的电阻率的接近程度确定灌浆饱满度。本发明实现了无损伤饱满度测量。本发明所述方法具有测量速度快、效率高、精度高、稳定性好、成本低等优点，为装配式混凝土结构施工质量验收工作提供了一套高效检测方案。

附图说明

图1为测量装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆饱满度的配置图；

图2为本发明所述探头的结构示意图。

图中所示：1-探头，11-第一电极，12-第二电极，13-电极连接头，14-绝缘套，15-堵头，2-第一构件，3-第二构件，4-套筒，5-第一构件钢筋，6-第二构件钢筋，7-注浆孔，8-出浆孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

一种装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆饱满度测量方法，配置图如图1所示，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将探头1的电极置入钢筋套筒的套筒4中。

步骤2，在钢筋套筒外将探头1与电阻测量装置连接，并测出电阻值。进行电阻测量时，为了提高测量精度，一定要先进行校零，并根据介质电阻的大概范围选择合适的档位。

步骤3，根据测得的电阻求介质的电阻率。

步骤4，在灌浆的不同阶段，根据求得的电阻率与空气和流砂、湿砂、干砂的电阻率的接近程度确定灌浆饱满度。

所述探头1包括2个电极。

电阻率的计算公式为：

$\mathrm{\ρ}=R\frac{S}{l}$

其中，R为测得的介质的电阻；ρ为介质的电阻率；l为2个电极之间的距离；S为每个电极的面积。探头1的2个电极之间的距离和电极的面积均是已知的常量，因此，根据上式和测得的电阻值可计算出电阻率的值。

步骤4确定灌浆饱满度的方法如下：

砂浆初凝前，套筒内的介质为空气和流砂，若测得的电阻率接近空气电阻率，则套筒灌浆不饱满；若测得的电阻率接近流砂电阻率，则套筒灌浆饱满。

砂浆初凝后，砂浆处于未完全干燥状态，套筒内的介质为空气和湿砂，若测得的电阻率接近空气电阻率，则套筒灌浆不饱满；若测得的电阻率接近湿砂电阻率，则套筒灌浆饱满。

砂浆完全干燥后，套筒内的介质为空气和干砂，若测得的电阻率接近空气电阻率，则套筒灌浆不饱满；若测得的电阻率接近干砂电阻率，则套筒灌浆饱满。

优选地，空气电阻率取1×10⁷Ωm，流砂电阻率取1Ωm，湿砂电阻率取1×10³Ωm，干砂电阻率取1×10⁵Ωm。

所述电阻测量装置为摇表或兆欧表。

如图2所示，本发明所述探头的结构包括：由第一导体杆件的一端构成的第一电极11和由第二导体杆件的一端构成的第二电极12。第一导体杆件和第二导体杆件的形状相同，第一导体杆件比第二导体杆件细，比第二导体杆件长。第二导体杆件为中空结构，第二导体杆件套在第一导体杆件的外表面，在第二导体杆件的两端与第一导体杆件之间分别设置2个由绝缘材料构成的电极连接头13，所述电极连接头13用于固定第一导体杆件和第二导体杆件的相对位置。第二导体杆件的外表面设置与其紧密接触的绝缘套14，通过调节绝缘套14的位置，以使第二电极12的表面积等于第一电极11的表面积。

第一电极11的一端设置一个堵头15，防止砂浆进入第一导体杆件中空处，影响电阻率测量精度。

作为一种最佳实施例，第一导体杆件和第二导体杆件为圆柱体结构。第一导体杆件和第二导体杆件同样能够采用其它柱体形状，例如长方体、正方体形状等。

第一导体杆件和第二导体杆件的长度大于出浆孔8的深度。进行测量时，第一导体杆件和第二导体杆件的电极端位于套筒4内，另一端位于出浆孔8外侧面，并分别与电阻测量装置(图中未示)相连。通常的电极都需要连接长的导线，使导线的自由端露在出浆孔8外侧面，以用于连接电阻测量装置。本发明所述探头采用相适应的导体杆件构成电极，能够将电阻测量装置直接与露在出浆孔8外面的导体杆件连接，导体杆件上面设置接线柱，省去 了与电极电连接的导线。

以下是本发明所述探头的应用实例：

钢筋套筒连接结构如图1所示，包括：第一构件2，第二构件3，套筒4，第一构件钢筋5，第二构件钢筋6，注浆孔7，出浆孔8。由于钢筋套筒连接结构中有多层介质存在，例如有金属、非金属介质存在，并且砂浆体的径向厚度通常只有5～6毫米，现有技术中电脑检测装置无法检测，而应用本发明所述探头能进行有效检测。

本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。