检测钢筋套筒灌浆连接灌浆料实体强度及其施工质量的方法

摘要

本发明涉及一种检测装配式混凝土结构中钢筋套筒灌浆连接的灌浆料实体强度及其施工质量的方法，其通过在生产预制混凝土构件期间，在灌浆套筒的灌浆孔和出浆孔处分别安装伸出混凝土表面预定长度的套管，所述套管不与混凝土粘结；在灌浆连接施工完成并达到规定龄期后，将充满灌浆料硬化体的套管从混凝土构件中取出；将套管内硬化的灌浆料取出，并加工成试件；对所述试件的抗压强度进行测试来获得灌浆料的实体强度。并且，可以通过内窥设备观察灌浆套筒腔内顶部浆料的填充情况，检查是否存在漏灌及灌浆饱满度；本发明克服了现有技术中无法对灌浆套筒中灌浆料的实体强度及其饱满度进行直接检测的不足，从而能够检测实际灌浆施工的施工质量。

说明书

技术领域

本发明涉及工程质量检测技术领域，具体涉及一种检测装配式混凝土结构中钢筋套筒灌浆连接的灌浆料实体强度及其灌浆饱满度的方法。

背景技术

自党的十八大提出要发展“新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化”以来，国家多次提出发展装配式建筑的政策要求，北京、上海、深圳、沈阳、安徽等多个省市也下发了具体实施意见。进入2016年后，政策指向更加明显：2016年2月6日，《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中要求“积极推广应用绿色新型建材、装配式建筑和钢结构建筑，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建筑比例达到30％”；《国家十三五纲要》更是把“提高建筑技术水平、安全标准和工程质量，推广装配式建筑和钢结构建筑”明确列为发展方向。大力发展新型建筑工业化已上升为推进社会经济发展的国家战略，装配式结构产业化已经成为一种必然，今后在我国新型城镇化进程中，预制装配式混凝土结构将进入快速、规模化发展阶段，具有非常广阔的发展前景。

预制装配式结构是指结构的部分或全部构件在预制构件厂生产完成，再运输到施工现场采用可靠的连接方式将预制构件组装起来形成具备设计承载功能的结构。与现浇混凝土结构相比，装配式混凝土结构具有施工方便、工程进度快、周围环境影响小、构件质量容易保证等优点。

钢筋套筒灌浆连接作为目前预制装配式混凝土结构主要连接方式之一，在《装配式混凝土结构技术规程》中要求在构件生产前对钢筋套筒灌浆连接接头的性能进行检验。目前已知的情况是缺乏对混凝土结构中的灌浆连接质量进行有效检验的手段。钢筋套筒灌浆连接方式在构件同一个截面上接头一般处于构件重要受力部位，在缺乏相关检验方法的情况下，仅通过检查施工过程资料与检验记录的方式来验收施工质量，有可能难以真实反映内部连接质量。

已知的是，套筒灌浆连接是通过特殊设计的柱状套筒和作为粘结剂的无收缩灌浆料组合而成的钢筋连接装置。作为不同预制构件荷载传递的主要介质，灌浆料强度是保证套筒灌浆连接可靠性的关键因素之一。在《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ355中规定了套筒灌浆连接型式检验时灌浆料抗压强度的范围。由此可见，灌浆料抗压强度对于灌浆套筒连接性能至关重要。在实际施工中，常常出现为了增加灌浆料流动度，搅拌时用水量超过产品设计值，导致增加了浆料的水灰比，降低了灌浆料的抗压强度，影响了结构连接部位的性能。目前常用针对水泥基材料抗压强度的检测方法主要有回弹法、超声回弹综合法、钻芯法等。由于灌浆套筒一般在构件生产时已经预埋在混凝土中，而且灌浆料被包裹于混凝土与钢制套筒之中，检测仪器无法直接与灌浆料表面接触，故回弹法与回弹超声综合法均无法用来检测套筒内灌浆料的强度；钻芯法属于局部破损的检测方法，由于灌浆料被包裹在钢制套筒内，并且套筒内灌浆料厚度一般在5～8mm，故钻芯方法也不可行。

鉴于此，实有必要提供一种检测装配式混凝土结构中灌浆料实体强度的方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明是为了至少部分地解决现有技术中存在的上述问题，提出一种检测装配式混凝土结构中钢筋套筒灌浆连接的灌浆料实体强度以及施工质量的方法。

根据本发明的一个方面，公开了一种检测灌浆料实体强度的方法，所述灌浆料为装配式混凝土结构中钢筋套筒灌浆连接的灌浆料，其中包括如下步骤：

步骤一、在生产预制混凝土构件期间，在灌浆套筒的灌浆孔和出浆孔处分别安装伸出混凝土表面预定长度的套管，所述套管不与混凝土粘结；

步骤二、在灌浆连接施工完成并达到规定龄期后，将充满灌浆料硬化体的套管从混凝土构件中取出；

步骤三、将套管内硬化的灌浆料取出，并加工成试件；

步骤四、对所述试件的抗压强度进行测试。

根据本发明的方法，可以取得如下的有益效果：

(1)本发明针对现有技术中难于直接对套筒内灌浆料的实体强度进行检测的缺陷，提出利用灌浆孔或出浆孔处获得的圆柱体试件的抗压强度来换算得出灌浆料标准试件的抗压强度值，从而填补了钢筋套筒灌浆连接中灌浆料实体强度检验手段的技术空白。

(2)本发明的检测方法是无损检测，检测精准快捷，能够为实际灌浆施工的施工质量检测提供客观准确的依据。

可选地，所述测试步骤包括：通过试验得到圆柱体试件抗压强度值的多个样本；对试件多个样本进行分析统计，得到样本均值和样本标准差，利用推定系数计算试件抗压强度推定值；通过转换系数将试件抗压强度值换算为灌浆料标准试件抗压强度值。

可选地，在步骤一中通过采用在套管外侧涂抹脱模剂或者在套管外侧包裹介质隔离套管与混凝土的方法，实现所述套管不与混凝土粘结。

可选地，在步骤一中的预定长度大于所述套管的外径。

可选地，所述取出以及试件加工过程为：去除套管后将硬化的灌浆料切割成圆柱体试件。

可选地，所述试件的高径比为1∶1。

可选地，所述加工过程进一步包括采用补平装置对圆柱体状试件的上下端面进行补平处理以使得圆柱体状试件的端面平整且与圆柱体轴线垂直。

可选地，在步骤四中通过测量每一个圆柱体试件的实际外径D和高度h，并计算受压面积S＝π×D²/4，然后对灌浆料圆柱体试件进行轴心受压试验测得轴向压力值F。，通过抗压强度计算公式f_c＝F_c/S计算得出多个灌浆料圆柱体试件抗压强度值的样本。

可选地，在步骤五中通过对获得的试件抗压强度样本进行数理统计分析，得到样本均值μ和样本标准差σ_s。然后根据概率分布模型和推定系数，计算得到灌浆料圆柱体试件抗压强度推定值f_cu＝k₂×f_cu，e，其中k₁为常数。

可选地，在给定的概率分布模型下，当保证概率为95％时，推定系数k₁取值为1.645。

可选地，通过转换公式f_cu＝k₂×f_cu，e将灌浆料圆柱体试件抗压强度值转换为灌浆料标准试件抗压强度值，其中k₂为转换系数。

根据本发明的另外一个方面，提供一种检测灌浆料施工质量的方法，所述灌浆料为装配式混凝土结构中钢筋套筒灌浆连接的灌浆料，该方法包括本发明中的检测装配式混凝土结构中灌浆料实体强度的方法，并且，在所述步骤二和步骤三之间，还包括下述步骤：在取出套管后，用钻孔设备在灌浆孔和出浆孔处分别进行钻孔，直至内部钢筋表面或者套筒腔内；用内窥设备对钻孔内灌浆饱满度进行观测；综合灌浆料实体强度和灌浆密实度检测的结果，综合评价灌浆施工质量。

通过本申请中的装配式混凝土结构中钢筋套筒灌浆连接的灌浆料强度和灌浆饱满度的检测方法，可以综合考虑多方面情况，能够为实际灌浆施工的施工质量检测提供客观准确的依据。

附图说明

从下面结合附图对本发明示意性实施方式的描述中，本发明的上述和其它方面将变得更明显和更容易理解，在附图中：

图1为根据本发明的实施例利用套筒进行灌浆连接的示意图；

图2为根据本发明的实施例所获取的试件的示意图；

图3为对试件的抗压强度进行试验的试验装置的示意图；

图4为获取转换系数所需的试样制作试模示意图；

图5为根据本发明的实施例的步骤流程图。

附图标记说明：

混凝土1 钢筋2 灌浆套筒3 出浆孔4.1 灌浆孔4.2

第一隔离介质5.1 第二隔离介质5.2 第一套管6.1

第二套管6.2 试件7 试验装置8 模具9

具体实施方式

以下参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。

图1-4示意性地示出了按照本发明的一种检测装配式混凝土结构中灌浆料实体强度的方法。

在附图1中示出了一种预制装配式混凝土结构，其中该混凝土结构包括成形的混凝土1以及包裹在混凝土中的钢筋2。实际中混凝土1包括需要上下分开设置的混凝土。其中在图1中位于上部的混凝土1中设置有灌浆套筒3，并将位于下部的混凝土1中的钢筋2插入灌浆套筒3的内腔中。在灌浆套筒3的下部设置有用于灌入连接用的灌浆料的灌浆孔4.2，其中在灌浆孔4.2处安装有伸出混凝土1外表面一定长度的第二套管6.2，优选地所述第二套管6.2为PVC材质的套管，并且进一步优选地当第二套管6.2的直径为20毫米时，伸出混凝土外表面1的一定长度为20毫米。为了防止第二套管6.2与混凝土粘结，可以采用设置第二隔离介质5.2的方法，实现所述套管不与混凝土粘结，优选地所述第二隔离介质5.2为在套管6.2外侧涂抹的脱模剂或者在套管6.2外侧包裹不与混凝土粘连的介质或者在套管6.2的外表面包裹一层弹性泡沫材料。类似地，在灌浆套筒3的上部设置有用于灌入连接用的灌浆料的出浆孔4.1，其中在出浆孔4.1处安装有伸出混凝土1外表面一定长度的第一套管6.1，优选地所述第一套管6.1为PVC材质的套管，并且进一步优选地当第一套管6.1的直径为20毫米时，伸出混凝土外表面1的一定长度为20毫米。为了防止第一套管6.1与混凝土粘结，可以采用设置第一隔离介质5.1的方法，实现所述套管不与混凝土粘结，优选地所述第一隔离介质5.1为在套管6.1外侧涂抹的脱模剂或者在套管6.1外侧包裹不与混凝土粘连的介质或者在套管6.1的外表面包裹一层弹性泡沫材料。

在施工进行连接时，通过将第二套管6.2连接到灌浆料的源(未图示出)，使得具有一定压力的灌浆料经由设置在套筒下部的灌浆孔4.2向灌浆套筒3灌入用于连接的灌浆料，灌浆料在外部灌浆料源压力的作用下，逐步地充满灌浆套筒3并在充满灌浆套筒3后将多余的灌浆料经由灌浆套筒3上部的出浆孔4.1和第一套管6.1排出，直至当出浆孔4.1处第一套管6.1有连续无气泡浆体流出时，可认为灌浆施工完成。在灌浆施工完成并达到规定龄期后，灌浆料在灌浆套筒3、第一套管6.1和第二套管6.2中凝固硬化。经由凝固硬化后的灌浆料，使灌浆套筒3和设置在其内部的钢筋2之间紧密地固定连接，从而实现了分开设置的混凝土1之间的牢固连接。

为了有效检验混凝土结构中的灌浆连接质量，可以执行根据本发明的方法，该方法包括在附图5中示出的如下步骤。

步骤一.在生产预制混凝土构件期间，在灌浆套筒3的灌浆孔4.2和出浆孔4.1处分别安装伸出混凝土1表面预定长度的第一套管6.1和第二套管6.2，如前所述，第一套管6.1和第二套管6.2优选地为PVC套管，可以通过采用在套管外侧涂抹脱模剂或者在套管外侧包裹不与混凝土粘连的介质的方法，实现套管6.1和6.2不与混凝土1粘结。进一步优选地，如前所述在步骤一中的预定长度大于所述套管的外径。

步骤二.在灌浆连接施工完成并达到规定龄期后，将充满灌浆料硬化体的第一套管6.1和第二套管6.2从混凝土1构件中取出，优选地，例如优选地对套管采用扭矩扳手等装置，使得套管及其内部的硬化的浆料在套筒的灌浆孔或出浆口处断裂、脱开，进而将硬化后的灌浆料拔出。

步骤三.将第一套管6.1和第二套管6.2分割后得到套管中已经硬化的呈圆柱状的灌浆料。为了保证各试件的尺寸基本一致，优选地将硬化后的灌浆料切割成为高径比为1∶1的圆柱体试件7，如附图2所示。

在附图3中示出了根据本发明的试件抗压强度试验装置8。其中该装置8具有呈中空矩形的框架，在框架中设置有用于安放试件的底座以及可沿框架内部上下滑动的压头，压头所施加的压力值可经由外显仪表或者无线信号向外传递。在具体检测时，优选地首先对试件7进行进一步精细加工，具体来说为了保证试件的轴线与试件的受压面保持垂直，可以采用补平装置对切割后的灌浆料试件7的上下端面进行加工，从而使得补平后的试件端面平整且与试件7的轴线垂直。

步骤四.利用试件抗压强度试验装置8进行试验以得到圆柱体试件的抗压强度值的多个样本。优选地，在对试件7加压前，测量每一个补平后的试件7的实际外径D和高度h，并利用公式S＝π×D²/4计算试件7的受压面积。随后将各个试件7逐个地安装到试验装置8下方的底座上，操作压头对每个补平后的灌浆料试件7进行轴心受压试验，并通过抗压强度计算公式f_c＝F_c/S计算得到本次检测的试件7抗压强度，其中Fc为压头上所施加的压力。将多个试件7的抗压强度值进行汇总以得到已检测的试件7的样本集。

步骤五.对获取的圆柱体试件的抗压强度值的多个样本进行分析统计。优选地是对所测得的各个试件7的抗压强度组成检测的试件7的样本集进行数理统计分析，得出多个检测试件7的样本均值μ和样本标准差σ_s。利用计算公式f_cu＝k₂×f_cu，e来计算得到灌浆料圆柱体试件的抗压强度推定值，其中f_cu，e为计算得到的抗压强度推定值，k₁为推定系数，其是为了确保强度推定值具有一定保证率的计算系数。作为一个优选的方式，当保证概率为96％时，可以取k₁＝1.645。

步骤六.通过转换系数将灌浆料圆柱体试件抗压强度值换算为灌浆料的标准试件抗压强度值。具体来说，根据计算公式f_cu＝k₂×f_cu，e将灌浆料圆柱体试件7的抗压强度推定值转换为灌浆料标准试件抗压强度值，其中k₂为转换系数。其中转换系数k₂是考虑尺寸效应、承压面形状等对试件强度的影响，反应了不同直径圆柱体试件与标准试件(40mm×40mm×160mm)强度的转换系数，其中该转换系数可以通过大量的强度实验数据分析统计获得。

优选地，利用在附图4中的试模9制作出与实际取样尺寸相同的试样，再经过样本分析且与同条件标准试块抗压强度对比，通过数理统计中回归分析的方法可得到转换系数k₂。

在获得了灌浆料标准试件的抗压强度值后，可以将获得的数值与相应规范标准或设计规定值进行比较，来确定实际灌浆施工的施工质量。

本发明还提供一种检测装配式混凝土结构中钢筋套筒灌浆连接的灌浆饱满度的方法，其中，先利用本发明中的检测装配式混凝土结构中灌浆料抗压强度的方法获得灌浆料的抗压强度，同时，在步骤三中还包括下述步骤：在取出套管后，用钻孔设备在灌浆孔和出浆孔处分别进行钻孔，直至内部钢筋表面或套筒腔内；用内窥设备对钻孔内灌浆饱满度进行观测；综合灌浆料实体强度和灌浆密实度检测的结果，综合评价灌浆施工质量。

本发明针对现有技术中难于直接对套筒内灌浆料的实体强度进行检测的缺陷，提出利用灌浆孔或出浆孔处获得的圆柱体试件的抗压强度来换算得出灌浆料标准试件的抗压强度值，从而填补了钢筋套筒灌浆连接中灌浆料实体强度检验手段的技术空白。本发明的检测方法是无损检测，检测精准快捷，能够为实际灌浆施工的施工质量检测提供客观准确的依据。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。