一种套筒灌浆密实度质量的检测方法与流程

本发明涉及建筑工程领域，具体涉及一种套筒灌浆密实度质量的检测方法。

背景技术：

随着建筑产业现代化推进和传统建筑业转型升级的需要，装配式建筑及其相关技术发展具有迫切需要。目前装配式建筑的主要形式之一的装配式混凝土结构，因其具有工业化程度高、建造速度快、结构性能优越、经济性好等特点，而得到了广泛的应用，占有较大市场。

装配式混凝土结构的关键核心技术之一系预制构件之间的连接技术。其不但决定了被连接节点的安全性，同时决定着整个结构的安全性。目前，装配式混凝土结构普遍采用的是灌浆套筒钢筋连接技术，即采用具有内部空腔结构的高强度套筒，将构件中预留钢筋由套筒两端插入，然后由套筒上注浆口注入由水泥、细骨料、外加剂和矿物掺合料等材料组成的微膨胀高强灌浆料，待灌浆料在套筒内硬化后，套筒与套筒内的钢筋牢固粘结在一起，从而保证节点的可靠性。灌浆套筒连接技术速度快、效率高、施工方便、容易操作。

灌浆套筒钢筋连接技术是世界上公认的比较可靠的混凝土预制构件的连接技术，但由于受到施工环境、浆料、工人经验、套筒构造等多方面影响，其通常为隐蔽工程，灌浆套筒钢筋连接的质量如何准确检测一直受到高度关注。

既有的对于灌浆套筒钢筋连接质量的常见检测方法包括超声波方法、冲击回波方法、射线或ct扫描的成像方法、预埋钢丝后拔方法等。上述诸方法尽管一定程度上能够对套筒内灌浆的密实度质量做出评价，但受到实际多种因素影响，存在检测结果准确度、客观性、经济性等多方面的问题还有待进一步解决。

近些年来，在常规混凝土和砂浆中掺入适当导电组分，提高导电性能，发展的新型功能性材料，对于本发明的实现有着重要支撑作用。

通过测量套浆料的电阻变化来判断套筒内浆料灌注密实度质量是一个有效检测思路，即如果存在不密实缺陷则所测量的电阻值会非常大，甚至于无穷大。目前主要有几种技术思路：

(1)利用普通浆料初凝前具备导电体有限导电能力和7天后电阻值高达几兆欧特点，判断套筒内浆料是否密实。如果所测电阻达几十兆欧甚至几百兆欧或无穷大，则认为套筒内浆料未密实。

(2)利用金属导线测量灌浆管孔与出浆管孔之间的硬化后非导电浆料的电阻值与预定电阻值比较，如果大于预定电阻值则认为其存在浆料饱满度存在问题。其预定电阻值在100-3000mω。

(3)在套筒里内壁上设置一列测点，在钢筋上设置一个测点，通过排浆口分别单独以钢铁的金属引线引出这些测点，接入测量仪器测量电阻值；比较浆料在终凝时电阻与空气参考电阻，以此判断套筒内灌浆密实度。

上述几种思路有合理之处，但存在一些问题。如浆料初凝前充满套筒内腔，并不能保证硬过程中浆料一定密实，没有较大缺陷，且套筒内凹凸构造也有可能造成初凝前浆料漏空部分套筒区域。依靠通过两根探针或金属线接触浆料测量少数1-2处套筒内浆料的电阻值，或者集中在某个区域设置测点来测量套筒内浆料的电阻值，来判断整个套筒内浆料的密实度质量情况，不能反映套筒内不同区域的浆体密实度情况，不够准确，空间分辨率低；研究表明非特殊设计的普通套筒灌浆料在流动状态一般为导电体，终凝时到硬化一段时间后，电阻仍然呈现出逐步增大，但增速放缓且偶尔波动的态势，浆料逐步由流动状态的导电体逐步转向半导体、甚至于接近绝缘体。硬化后，随着测点距离不同、浆料成分不同、环境温度和浆料硬化过程中温度变化，所测电阻值会有较大变化。即使同一种类型浆体，其电阻值变化较宽，单一设定一个“预定值”并不能准确作为参考阀值。同时，简单通过浆体材料终凝时电阻值与参考空气电阻值比较或固定的某些阻值是难以准确评价套筒内浆体密实度程度情况；套筒内空间狭小，无论设置内部测点、还是设置引出的金属线，一定程度上会使得灌浆难度加大，进一步下降灌浆密实度可靠性。

因此，提出新的灌浆套筒钢筋连接质量检测方法是十分必要的。

技术实现要素：

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种套筒灌浆密实度质量的检测方法，适用于装配式建筑中预制构件之间灌浆套筒式钢筋连接方式中灌浆的密实度质量无损检测和评价。实现在浆料硬化全过程中，套筒全域范围内监控和评价浆料灌注密实度质量。

技术方案：为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种套筒灌浆密实度质量的检测方法，包括如下步骤：

步骤一、灌浆：将预设计的硬化前后均具有较好导电能力的浆料通过注浆口注入放置有拟被连接钢筋和钢筋的带有绝缘密封圈的套筒内；同时根据实际套筒型号，以同样的浆料和连接钢筋，采用最佳灌浆方式，制作裸露不埋置的无缺陷灌浆料标准试件作为对比件；

步骤二、测电阻：套筒壁四周分布预留有贯穿套筒壁的可导电的预埋测针，用于配合电阻测量仪进行套筒内浆料的电阻测量，其数量和位置可根据实际测量需要在制作套筒时预留，实现均匀检测或者重点部位加强检测；

在浆料硬化全过程中，利用套筒两端钢筋和钢筋、分布在套筒四周的预埋测针、以及注浆口与溢浆口，采用电阻测量仪测量如下电阻：

a.被连接钢筋和钢筋之间的电阻；

b.钢筋、钢筋分别与其周围套筒上预埋测针之间的电阻；

c.钢筋和钢筋分别与注浆口或溢浆口之间的电阻、

d.套筒上部分预埋测针与之间的电阻；

e.套筒上部分预埋测针与注浆口和溢浆口之间的电阻测量；

步骤三、比较分析：根据上述所测量的电阻，与导电浆料在完好、无明显缺陷状态下标准试件的电阻值进行比较，实现分区域、多维度检测和评价套筒内浆料的灌注密实度质量。

作为优化：所述的步骤一中，用于连接钢筋和钢筋的浆料材料为经过特定设计的，加入了碳纤维、石墨、炭黑、铁氧化物等导电相材料并均匀分散在的浆料中，待浆料硬化后仍然具有较好的均匀性和导电性；导电相材料的掺入可将浆料完好状态下电阻率控制在1～10000ω·cm(一般可控制在1～500ω·cm)导电体之内；浆料一旦出现密实度等缺陷问题，电阻将随缺陷程度的加深而变大；出现较大裂缝或空洞区等密实度缺陷时，测点间浆料电阻值可高达100～1000mω，甚至1000mω以上；利用所测量电阻值显示浆体从导电体向绝缘体方向转变的程度判断套筒内浆体密实程度。

作为优化：所述的步骤二中，所述的套筒壁上注浆口、溢浆口除发挥其注入和溢出浆料的功能外，可视同为预埋测针，发挥其作为电阻测量的测点功能，其由导电材料制作。

作为优化：所述的步骤二中，所述的套筒壁与浆料、预埋测针、注浆口或溢浆口之间均为绝缘状态；钢筋和钢筋除深入套筒外，其余部分与套筒之间为绝缘状态。

作为优化：所述的套筒壁上预埋测针为根据设计需要灵活分布于套筒周围，穿过套筒壁，以便测量各区域浆料电阻值。

作为优化：所述的步骤三中，采用电阻测量仪测量被连接钢筋和钢筋之间的电阻值与正常完好浆料和钢筋制作的标准试件的电阻值比较，具体做法为：待浆料硬化后，是完好状态1～3倍时判定测点间灌浆基本完好，3～10倍判定测点间灌浆存在轻微不密实缺陷可能，10～20倍判定测点间灌浆存在次中等程度的不密实缺陷可能，20～50倍判定测点间灌浆存在中等较重程度不密实缺陷，50～100倍判定测点间灌浆严重不密实缺陷，100倍以上判定测点间灌浆存在较大空洞区。则钢筋和钢筋之间存在密实度缺陷。

作为优化：所述的步骤三中，采用电阻测量仪分别测量被连接钢筋和钢筋与其周围套筒上预埋测针、注浆口或溢浆口的电阻；如果某个或部分测量点的电阻值明显大于正常完好浆料和钢筋制作的标准试件的电阻值，则钢筋和钢筋与其周围套筒上预埋测针、注浆口或溢浆口之间某个位置或者部分位置处的浆料存在密实度缺陷；具体为：待浆料硬化后，是完好状态1～3倍时判定测点间灌浆基本完好，3～10倍判定测点间灌浆存在轻微不密实缺陷可能，10～20倍判定测点间灌浆存在次中等程度的不密实缺陷可能，20～50倍判定测点间灌浆存在中等较重程度不密实缺陷，50～100倍判定测点间灌浆严重不密实缺陷，100倍以上判定测点间灌浆存在较大空洞区。

作为优化：所述的步骤三中，根据实际需要采用电阻测量仪选择性测量套筒上各预埋测针之间的电阻，测量各预埋测针与注浆口或溢浆口之间的电阻；如果某个或部分测量点的电阻值明显大于正常完好浆料和钢筋制作的标准试件的电阻值，则测量点位置处存在密实度缺陷；具体为：是完好状态1～3倍时判定测点间灌浆基本完好，3～10倍判定测点间灌浆存在轻微不密实缺陷可能，10～20倍判定测点间灌浆存在次中等程度的不密实缺陷可能，20～50倍判定测点间灌浆存在中等较重程度不密实缺陷，50～100倍判定测点间灌浆严重不密实缺陷，100倍以上判定测点间灌浆存在较大空洞区。

作为优化：所述的步骤二采用电阻测量仪选择测点测量电阻时，浆料无论是在流动状态还是硬化后状态均为导电体；进行步骤三时，如果实时或者连续定时测量的浆料电阻值是完好状态3倍以上时判定测点间灌浆存在不密实缺陷可能性较大，实现了对在浆料硬化全过程中浆料的密实度质量缺陷时间上和位置上的实时监控。

作为优化：根据实际套筒型号，以同样的浆料和连接钢筋，采用最佳灌浆方式，制作不埋置的无缺陷灌浆料标准试件作为对比件。

有益效果：本发明引入了导电浆料、空间多点布置电阻测点，利用导电浆体一旦出现不密实质量问题时，电阻变化显著的特点，提出对浆体硬化全过程监控检测，同时给出了相应的测量装置原型。该发明除具有操作简便，经济性强外还具备以下优点：

(1)不同程度的密实质量问题所引起的浆料的电阻变化各异的，不仅仅表现为开关量式的“通”或者“断”。完好的导电灌浆料的电阻率可控制在1～10000ω·cm，属于导电体范畴。其电阻值从导电体转变到绝缘体之间存在很大的变化范围，这为判断浆料中不同程度的密实度质量问题提供了足够宽的可测量的电阻变化范围，极大提高了电阻测量对浆料密实不同程度等缺陷的分辨能力。

(2)分布于套筒壁四周的预埋测针、注浆口、溢浆口以及被连接钢筋与套筒之间的绝缘和布置方案，可多维度地对套筒全域内的浆料灌注密实度质量进行检测和评估，诊断缺陷存在的位置，避免仅凭个别少数的阻值笼统判断灌浆密实度质量。

(3)既可用于对满灌浆料，也可对半灌浆料灌注密实度质量检测和判断。

(4)可对外露或埋置的套管接头实现浆料硬化前后的全程检测，对必要的重要节点套筒内浆料可长期监测。

(5)利用现场灌注的浆料和拟连接钢筋制作标准试件作为对比的方法，尽可能降低了由于浆料成分、种类、环境温度、施工温度、硬化不同阶段等因素所带来的浆料电阻值的变化幅度大，难以控制，影响密实度缺陷判断的准确性。

附图说明

图1为一种套筒灌浆密实度质量的检测方法示意图。

图2为套筒示意图。

图3为套筒剖面示意图。

图4为非绝缘材料带绝缘层套筒与预埋测针、浆料之间关系图。

图5为非绝缘材料带绝缘层套筒与注浆口或溢浆口以及浆料之间的关系图。

图6为绝缘材料套筒与预埋测针、浆料之间关系图。

图7为绝缘材料套筒与注浆口或溢浆口以及浆料之间的关系图。

图8为利用被连接钢筋进行测量套筒内浆料电阻示意图。

图9为利用被连接钢筋与预埋测针测量套筒内浆料电阻示意图。

图10为利用预埋测针沿钢筋轴向测量套筒内浆料电阻示意图。

图11为利用预埋测针沿套筒环向测量套筒内浆料电阻示意图。

图12为利用预埋测针与溢浆口沿钢筋轴向测量套筒内浆料电阻示意图。

图13为利用预埋测针与溢浆口沿套筒环向测量套筒内浆料电阻示意图。

图14为利用预埋测针与注浆口沿钢筋轴向测量套筒内浆料电阻示意图。

图15为利用预埋测针与注浆口沿套筒环向测量套筒内浆料电阻示意图。

图16为利用钢筋与溢浆口测量套筒内浆料电阻示意图。

图17为利用钢筋与注浆口测量套筒内浆料电阻示意图。

图18为套筒被混凝土包裹套筒时，预留测量引出线和测量孔道示意图。

图19为标准试件示意图。

1—拟被连接的一钢筋、2—套筒一端绝缘密封圈、3a—非绝缘材料带绝缘层套筒、3b—绝缘材料套筒、4—溢浆口、5—注浆口、6—预埋测针、7—导电浆料、8—拟被连接的另一钢筋、9—套筒另一端绝缘密封圈、10—电阻测量仪、11—套筒(3)内壁绝缘层、12—混凝土、13—测量引出线(各预埋测针引出线之间保持绝缘)、14—测量孔道、15—标准试件。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

套筒3由金属等非绝缘材料制作，即套筒3a；套筒3a与其管壁附属的溢浆口4、注浆口5、预埋测针6以及拟被连接钢筋1和钢筋8完全外露时可采用如下方案实施。如图1-5所示：

一种套筒灌浆密实度质量的检测方法，管壁附属的溢浆口4、注浆口5、预埋测针6以及拟被连接钢筋1和钢筋8之间分别采用绝缘层11以及绝缘的密封圈2、9隔离开。

该实施例中灌浆料7具体为，水泥70、硅灰8、aea膨胀剂9、重质碳酸钙14、水灰比0.35、砂胶比1.3、减水剂0.5％、消泡剂0.14、硫酸铵0.28‰、石墨14。20℃时，其电阻率为130～180ω·cm。

将导电浆料7通过注浆口5注入插到放置有拟被连接钢筋1和钢筋8的带有绝缘密封圈2、9的套筒3a内。

待浆料7硬化后，采用电阻测量仪10测量被连接钢筋1和8之间的电阻；采用电阻测量仪10分别测量被连接钢筋1和钢筋8与其周围套筒3上预埋测针6、注浆口5或溢浆口4之间的电阻；采用电阻测量仪10选择性测量套筒3上各预埋测针6之间的电阻、测量各预埋测针6与注浆口5或溢浆口4之间的电阻，如果某个或部分测点的电阻值明显大于正常完好浆料7应有的电阻值，则认为这些位置处存在密实度等缺陷，如图8-17所示。具体为：是完好状态1～3倍时判定测点间灌浆基本完好，3～10倍判定测点间灌浆存在轻微不密实缺陷可能，10～20倍判定测点间灌浆存在次中等程度的不密实缺陷可能，20～50倍判定测点间灌浆存在中等较重程度不密实缺陷，50～100倍判定测点间灌浆严重不密实缺陷，100倍以上判定测点间灌浆存在较大空洞区。

实施例2

套筒3由绝缘材料制作，即套筒3b；套筒3b与其管壁附属的溢浆口4、注浆口5、预埋测针6以及拟被连接钢筋1和钢筋8完全外露时可采用如下方案实施。如图1-3、图6、7所示：

该实施例中灌浆料7具体为，水泥70、硅灰8、aea膨胀剂9、重质碳酸钙14、水灰比0.35、砂胶比1.3、减水剂0.5％、消泡剂0.14、硫酸铵0.28‰、石墨14。20℃时，其电阻率为130～180ω·cm。

将导电浆料7通过注浆口5注入插到放置有拟被连接钢筋1和钢筋8的带有绝缘密封圈2、9的套筒3b内。

待浆料7硬化后，采用电阻测量仪10测量被连接钢筋1和8之间的电阻；采用电阻测量仪10分别测量被连接钢筋1和钢筋8与其周围套筒3上预埋测针6、注浆口5或溢浆口4之间的电阻；采用电阻测量仪10选择性测量套筒3上各预埋测针6之间的电阻、测量各预埋测针6与注浆口5或溢浆口4之间的电阻，如果某个或部分测点的电阻值明显大于正常完好浆料7应有的电阻值，则认为这些位置处存在密实度等缺陷，如图8-17所示。具体为：是完好状态1～3倍时判定测点间灌浆基本完好，3～10倍判定测点间灌浆存在轻微不密实缺陷可能，10～20倍判定测点间灌浆存在次中等程度的不密实缺陷可能，20～50倍判定测点间灌浆存在中等较重程度不密实缺陷，50～100倍判定测点间灌浆严重不密实缺陷，100倍以上判定测点间灌浆存在较大空洞区。

实施例3

套筒3由金属等非绝缘材料制作，即套筒3a；套筒3a与其管壁附属的溢浆口4、注浆口5、预埋测针6以及拟被连接钢筋1和钢筋8被混凝土包裹时可采用如下方案实施。如图1-5所示：

一种套筒灌浆密实度质量的检测方法，管壁附属的溢浆口4、注浆口5、预埋测针6以及拟被连接钢筋1和钢筋8之间分别采用绝缘层11以及绝缘的密封圈2、9隔离开。

该实施例中灌浆料7具体为，水泥70、硅灰8、aea膨胀剂9、重质碳酸钙14、水灰比0.35、砂胶比1.3、减水剂0.5％、消泡剂0.14、硫酸铵0.28‰、石墨14。20℃时，其电阻率为130～180ω·cm。

将导电浆料7通过注浆口5注入插到放置有拟被连接钢筋1和钢筋8的带有绝缘密封圈2、9的套筒3a内。

将套筒3a上的预埋测针6通过连接测量引线13统一集中引导到包裹套筒3a混凝土表面；在包裹被连接钢筋1、8混凝土局部很小区域内留设测量孔道14；

该实施例中灌浆料7具体为，水泥70、硅灰8、aea膨胀剂9、重质碳酸钙14、水灰比0.35、砂胶比1.3、减水剂0.5％、消泡剂0.14、硫酸铵0.28‰、石墨14。20℃时，其电阻率为130～180ω·cm。

待浆料7硬化后，采用电阻测量仪10通过测量孔道14连接钢筋，通过测量引线13，测量被连接钢筋1和钢筋8之间的电阻；采用电阻测量仪10分别测量被连接钢筋1和8与其周围套筒3a上预埋测针6、注浆口5或溢浆口4之间的电阻；采用电阻测量仪10选择性测量套筒3a上各预埋测针6之间的电阻、测量各预埋测针6与注浆口5或溢浆口4之间的电阻，如果某个或部分测点的电阻值明显大于正常完好浆料7应有的电阻值，则认为这些位置处存在密实度等缺陷，如图8-17所示。具体为：是完好状态1～3倍时判定测点间灌浆基本完好，3～10倍判定测点间灌浆存在轻微不密实缺陷可能，10～20倍判定测点间灌浆存在次中等程度的不密实缺陷可能，20～50倍判定测点间灌浆存在中等较重程度不密实缺陷，50～100倍判定测点间灌浆严重不密实缺陷，100倍以上判定测点间灌浆存在较大空洞区。

实施例4

套筒3由绝缘材料制作，即套筒3b；套筒3b与其管壁附属的溢浆口4、注浆口5、预埋测针6以及拟被连接钢筋1和钢筋8被混凝土包裹时可采用如下方案实施。如图1-3，6、7所示：

该实施例中灌浆料7具体为，水泥70、硅灰8、aea膨胀剂9、重质碳酸钙14、水灰比0.35、砂胶比1.3、减水剂0.5％、消泡剂0.14、硫酸铵0.28‰、石墨14。20℃时，其电阻率为130～180ω·cm。

将导电浆料7通过注浆口5注入插到放置有拟被连接钢筋1和钢筋8的带有绝缘密封圈2、9的套筒3b内。

将套筒3b外的预埋测针6通过连接测量引线13统一集中引导到包裹套筒3b混凝土表面；在包裹被连接钢筋1和钢筋8混凝土局部很小区域内留设测量孔道14；

待浆料7硬化后，采用电阻测量仪10通过测量孔道14连接钢筋，通过测量引线13，测量被连接钢筋1和钢筋8之间的电阻；采用电阻测量仪10分别测量被连接钢筋1和钢筋8与其周围套筒3b上预埋测针6、注浆口5或溢浆口4之间的电阻；采用电阻测量仪10选择性测量套筒3b上各预埋测针6之间的电阻、测量各预埋测针6与注浆口5或溢浆口4之间的电阻，如果某个或部分测点的电阻值明显大于正常完好浆料7应有的电阻值，则认为这些位置处存在密实度等缺陷，如图8-17所示。具体为：是完好状态1～3倍时判定测点间灌浆基本完好，3～10倍判定测点间灌浆存在轻微不密实缺陷可能，10～20倍判定测点间灌浆存在次中等程度的不密实缺陷可能，20～50倍判定测点间灌浆存在中等较重程度不密实缺陷，50～100倍判定测点间灌浆严重不密实缺陷，100倍以上判定测点间灌浆存在较大空洞区。

上述各实施例仅用于说明本发明可以实施，不代表仅能按照上述实施例实施。本发明的各组成部件尺寸、位置、几何形状和角度、所用材料等都会根据实际的要求和具体情况有所变化和调整。