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摘要：装配式建筑关键节点灌浆密实度好坏直接影响到结构的承载力、延性及耗能能力。简要概述了无损检测方法的概念，详细介绍了超声法、冲击回波法、X射线工业CT技术无损检测基本原理及在灌浆套筒密实度检测的研究现状。提出了套筒灌浆密实度检测方法的研究方向和展望。
关键词：装配式；灌浆密实度；无损检测；套筒
Abstract：the filling density of the key joints of the assembled building directly affects the bearing capacity，ductility and energy dissipation capacity of the structure.The concept of nondestructive testing methods is briefly outlined，The basic principle of ultrasonic testing，impact echo method，X ray industrial CT technology and nondestructive testing of grouting sleeve are introduced in detail.The research direction and Prospect of detecting method for compactness of sleeve grouting are putting forward.
Key words：Assembly type；Grouting density；Nondestructive testing；sleeve
0 引言
我国建筑业在过去的几十年发展迅速，属于国民经济的支柱产业之一。建筑业开始将以提高工程建设效率、减少资源能源消耗和环境污染、提高工程质量为目标，摸索着发展新型装配式混凝土建筑。合肥市已有多个个项目采用装配式混凝土结构进行设计与施工。近年来，我国正以前所未有的力度推广工业化建筑，其中装配整体式混凝土结构是推广的主要结构型式，而该结构型式的核心即是受力钢筋的连接节点。目前，我国装配整体式混凝土结构中受力钢筋的竖向连接件是灌浆套筒。由于钢筋套筒灌浆连接构造复杂，又属隐蔽工程，套筒内部灌浆密实度的检测技术一直没有取得突破，成为国内外公认的难点。套筒内灌浆如不密实将直接导致受力钢筋无法有效连接，从而使结构整体难以达到等同现浇的结构性能，存在安全隐患。当前，由于缺少可靠的检测方法，从国家到地方涉及到装配整体式混凝土结构验收的技术标准中均没有套筒灌浆密实度检测的相关条文。随着装配整体式混凝土结构的不断推广应用，解决这一难题己显得非常急迫。
1 无损检测技术概述
在工程应用中，检测一般分为无损检测和有损检测。无损检测是指在不损害结构使用性能，由于检测对象结构内部异常，引起了热、声、光、电、磁等反应的变化，使用物理或化学方法，借助相关设备器材，对检测对象内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、及其变化进行测试的方法。无损检测已经成为工业发展不可或缺的工具，一定程度上反映了国家在工业领域的发展水平。
本文意在简述无损检测的研究方法及在装配式建筑中的应用研究现状，内容包括：超声法、冲击回波法、X射线工业CT技术。为读者提供一些检测灌浆密实度的研究方向。
2 无损检测技术原理及在灌浆密实度检测的研究现状
2.1 超声法检测原理及在灌浆密实度检测的研究现状
利用超声波在不同介质中传播速度不同的特性[1-2]，采用超声波首波声时法对钢筋套筒的灌浆料密实度进行研究。采用首波声时法需先确定其超声波在灌浆料密实的钢筋套筒内的首波传播路径。一种为径向传播，如图1（a）所示，另外一种是绕着钢筋套筒管壁传播，如图1（b）所示[3]。
沈阳建筑大学聂东来[4]根据超声波传播的特性得出超声波在灌浆料密实的钢筋套筒内是径向传播，当超声波通过灌浆料具有脱空缺陷的钢筋套筒时，其传播路径是沿钢筋套筒外壁传播，并通过试验验证了其传播路径。根据其传播路径的不同，利用首波声时法检测钢筋套筒的浆料密实度，并借助于超声波幅值对其脱空缺陷进行定性的判断。
利用超声波首波声时法，可以在装配式节点处浇筑混凝土之前，对与横向钢筋连接的钢筋套筒灌浆料的密实度进行检测。通过测得的超声波声速并借助于幅值，可以大致判断钢筋套筒灌浆料的密实度。
但是这种检测方法的缺点是无法确认左右哪根钢筋套筒内灌浆料具有脱空缺陷，且不易定量分析，需要进行深入研究。
2.2 冲击回波法检测原理及在灌浆密实度检测的研究现状
冲击回波方法（Impact-Echo Methocd）是用于测试结构内部缺陷的有效检测方法。此方法通过敲击混凝土表面，使其内部产生了P波、S波以及表面R波。应力波在混凝土内部传播反射形成了回波，通过传感器检接收应力波，并计算和分析得到了应力波在内部传播所用时间，基于此来判别密实度[5]。该方法的优点在于不需要破坏混凝土，并且克服了超声波检测技术需要在被测试面的另一侧设置接收装置的缺点，具有适用而广、检测准确等诸多优点。
上海市建筑科学研究院刘辉[6]等采用冲击回波法对不同类型和不同灌浆密实度的钢筋套筒试件进行了检测试验。套筒灌浆布置类型包括：单排居中布置纵筋无遮挡、单排居中布置纵筋遮挡、双排梅花形布置单侧套筒、双排梅花形布置双侧套筒。结果表明：套筒居中布置的试件，无论有、无分布钢筋的影响，冲击回波法均能对其密实度进行定性判断，但定量结果与实际情况存在一定误差；对于钢筋套筒双排布置的试件，测试结果尚难以定判断钢筋套筒的灌浆区和非灌浆区。
所以，冲击回波法测试灌浆密实度具有可行性，但应在测试方式、分析方法等方面开展相关工作，进一步提高检测的精度和可靠性。
2.3 X射线工业CT技术检测原理及在灌浆密实度检测的研究现状
工业CT（industrial computerized tomography）是指应用于工业中的成像技术。其基本原理是依据辐射在被检测物体中的减弱和吸收特性。同物质对辐射的吸收本领与物质性质有关。所以，利用放射性核素或其他辐射源发射出的、具有一定能量和强度的X射线，在被检测物体中的衰减规律及分布情况，就有可能由探测器陈列获得物体内部的详细信息，最后用计算机信息处理和图像重建技术，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况，被誉为当今最佳无损检测和无损评估技术。
工业CT是在射线检测的基础上发展起来的，按照一定的图像重建算法，即可获得被检工件截面一薄层无影像重叠的断层扫描图像（图4），重复上述过程又可获得一个新的断层图像，当测得足够多的二维断层图像就可重建出三维图像。当单能射线束穿过非均匀物质后，其衰减遵从比尔定律：
图 4工业CT结构原理图
工业CT检测技术的特点有：可以获得结构二维和三维灰度图像，受被测对象的限制小；可直观得到检测结构的的位置和大小，识别和理解较为简单；图像清晰，图像对比灵敏度高[7-8]。
上海市建筑科学研究院高润东[9]等采用X射线工业CT技术对不同类型和不同灌浆密实度的钢筋套筒试件进行了检测试验。套筒灌浆布置类型包括：单排居中布置、单排居中布置纵筋遮挡、双排梅花形布置单侧套筒、双排梅花形布置双侧套筒。结果表明，采用X射线工业CT技术检测装配式套筒灌浆的密实情况是可行的，能够清晰区分灌浆与未灌浆区域；该技术能够克服钢筋、混凝土和套筒外壁的影响，对存在纵筋和箍筋遮挡、套筒布置位置变化、双排套筒布置等复杂情形，均能有效显示套筒内部灌浆密实情况，并能清晰显示套筒外混凝土和套筒内浆料中存在的孔洞，具备强大的无损检测能力。实现了套筒灌浆密实度的实验室快速检测，也为研发现场适用检测技术提供了依据。
X射线工业C T技术检测钢筋套筒灌浆连接的内部缺陷是一种可行的方法，但由于该设备的特殊性，目前只能用于室内试验，如何将试验仪器精简化、小型化并应用于装配式建筑中，是目前的研究方向。
3 结论与展望
3.1 结论
（1）利用超声波首波声时法，可以在装配式节点处浇筑混凝土之前，对与横向钢筋连接的钢筋套筒灌浆料的密实性进行检测。但是这种检测方法的缺点是无法确认左右哪根钢筋套筒内灌浆料具有脱空缺陷，且不易进行定量分析，需要进一步深入研究。
（2）冲击回波法测试套筒灌浆密实度具有一定的可行性，但尚应在测试方式、分析方法等方而开展进一步的工作，以提高检测的精度和可靠性。
（3）X射线工业C T技术检测钢筋套筒灌浆连接的内部缺陷是一种可行的方法，但由于该设备的特殊性，目前只能用于室内试验，如何将试验仪器精简化、小型化并应用于装配式建筑中，是目前的研究方向。
基于此，当前冲击回波法、X射线工业C T技术、超声波首波声时法是检测灌浆密实度的重要研究方向。
3.2 展望
综前所述，国内建筑行业科研机构、高校科研工作者等都把套筒灌浆密实度检测作为研究和讨论的重点，进行了大量的实验研究，对进一步的研究套筒灌浆密实度检测有很大的作用[10]。我们还可以进行以下一些工作：
（1）尽快给出套筒灌浆密实度检测检测缺陷指标和一套完整的理论。考虑套筒尺寸狭小、内外材料差异大等特点，在检测过程中需要排除套筒自身材料对套筒灌浆密实度的影响。
（2）建立套筒灌浆有限元模型，通过数值模拟与试验数据进行对比研究，加快找到合适的装配式建筑节点的灌浆密实度的方法。
参考文献
[1]DELR10 L M，JIMENEZ A，LOPEZ F，et al.Characterization and hardening of concrete with ultrasonic testing[J].Ultrasonics，2004，42（1）：527-530.
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[3]周先雁，肖石风，曹国辉.用超声波法检测钢管混凝土质量的研究[J].铁道科学与工程学报，2006 3（6）：50-54.
[4]聂东来，贾连光，杜明坎等.超声波对钢筋套筒灌浆料密实性检测试验研究[J].混凝土，2014，（09）：120-123.
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[6]刘辉，李向民，许清风.冲击回波法在套筒灌浆密实度检测中的试验[J].无损检测，2017，（04）：12-16.
[7]程吉宽，孙进平，杜岩等.电阻抗成像技术的原理及其发展[J].北京航天航空大学学报，1998，24（2）：137-140.
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[9]高润东，李向民，张富文，许清风，王卓琳，刘辉.基于X射线工业CT技术的套筒灌浆密实度检测试验[J].无损检测，2017，（04）：6-11+37.
[10]陈旭东，韦人伟，汪秀娟等.无损检测技术在套筒灌浆密实度检测中的应用研究[J].兰州工业学院学报，2017，（01）：49-53.
论文作者:赵传胜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/22
标签：套筒论文; 密实论文; 钢筋论文; 回波论文; 射线论文; 超声波论文; 工业论文; 《建筑学研究前沿》2017年第16期论文;