近年来, 我国正在大力推广装配式混凝土结构, 其中预制剪力墙结构是主推的形式之一^[1]。与现浇混凝土结构不同, 预制剪力墙存在底部接缝, 底部接缝长度同墙长、宽度同墙厚、高度较小, 通常为20mm左右, 缝隙一般用水泥基灌浆料填实^[2]。

由于底部接缝较狭长, 检测空间有限, 一旦出现施工缺陷, 常规无损检测方法检测难度较大或效率较低。应用现有超声法检测时, 需2个探头对测, 对墙体两侧定点一致性要求较高;当检测外墙时, 外墙外侧还需提供专门检测辅助装置;另外, 探头接触点需涂耦合剂, 耦合剂均匀性对检测精度有较大影响。

预制剪力墙底部接缝属于结构重要受力部位^[3,4], 当出现填充不密实的孔洞类缺陷时, 可能对结构整体受力性能产生不利影响。因此, 研发既能适应底部接缝狭长构造特点, 又能简单快速确定缺陷位置的检测方法很有必要。

经反复试验, 提出同侧非耦合超声法^[5], 该法可在预制剪力墙墙体同侧进行测量, 且无需使用耦合剂, 操作简单、检测快速、结果可靠。

采用UK1401型超声检测仪, 该设备显示装置、主机、探头采用一体化设计, 2个探头位于主机一侧、显示装置屏幕位于主机另一侧。检测时便于读数, 一人即可完成操作。探头圆柱段直径15mm, 接触端头直径3mm, 2个探头间的距离为150mm;探头采用非耦合技术, 无需使用耦合剂。该设备最大检测频率为50kHz, 检测频率可调。

1) 定点沿预制剪力墙底部接缝长度方向画出高度方向中心线, 根据超声检测仪探头间距, 依次在中心线上画点, 从一端依次编号为1', 2', 3', …, N-1', N'。

2) 测量将探头首先对准点1', 2', 按压探头测量, 自动显示波速;然后依次测量点2'和3'、点3'和4'、…、点N-1'和N'。

3) 根据记录的N-1个波速值, 基于CECS 21∶2000《超声法检测混凝土缺陷技术规程》^[6]判缺方法判断缺陷位置。

将2个长2 400mm、厚200mm预制剪力墙试件通过钢筋套筒灌浆连接, 在上下墙体间形成20mm高接缝, 实施连通腔灌浆, 具体试件构造参见文献[7]。

底部接缝缺陷通过成型孔洞并在孔洞内填充多孔泡沫形成, 填充物呈疏松状态, 孔洞表层仍用灌浆料密封, A, B, C, D, E, F 6处缺陷设置如图1所示。灌浆28d后成型孔洞并密封, 再经过28d后使用超声检测仪检测。

首先, 沿底部接缝长度方向画出高度方向中心线, 两端各留75mm (避免边缘影响) ;其次, 从一端依次编号1', 2', 3', …, 15', 16', 编号间距150mm;然后, 将超声检测仪探头依次对准点1'和2'、点2'和3'、…、点15'和16'进行测量, 记录相应波速 (见图2) , 检测结果如表1所示;最后, 根据记录的15个波速值, 由判缺方法可知点2'和3'、点7'和8'、点9'和10'、点11'和12'、点13'和14'、点14'和15'间存在缺陷, 与图1中缺陷位置相符。

点10'和11'间波速值也偏低, 在该处钻孔后通过内窥镜观测发现木垫块与灌浆料间存在空隙, 深度约17mm (见图3) 。根据文献[7], 超声脉冲波在木垫块中的传播速度约4 250m/s, 在灌浆料中的传播速度约4 750m/s, 在空气中的传播速度约340m/s, 由于超声脉冲波在木垫块和灌浆料中的传播速度相近, 木垫块自身对检测结果影响不大, 但其与灌浆料间的空隙会导致波速明显降低。

现场试件选用1 150mm长、200mm厚预制剪力墙, 与底板通过螺栓灌浆连接, 墙体和底板间形成20mm高接缝, 共左右2个螺栓灌浆连接孔道, 灌浆试件如图4所示。

实施连通腔灌浆, 在右侧灌浆孔和出浆孔能正常出浆, 但左侧灌浆孔和出浆孔均不出浆。为模拟实际工程中的不规范操作行为, 了解不符合现行行业标准JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》^[8]第6.3.9条第4款要求对底部接缝灌浆质量的影响, 封堵右侧出浆孔和灌浆孔后转为在左侧灌浆孔灌浆。

开始检测时左侧孔道无法灌进浆体, 于是在灌浆孔和出浆孔位置向内锤击钢筋, 再次灌浆时浆体可灌入, 待左侧出浆孔浆体冒出后封堵左侧出浆孔和灌浆孔。灌浆3d后用超声检测仪进行检测, 如图5所示。

首先, 沿底部接缝长度方向画出高度方向中心线, 两端各留50mm (避免边缘影响) ;其次, 从一端依次编号1', 2', 3', 4', 5', 6', 7', 8', 编号间距150mm;然后, 将超声检测仪探头依次对准点1'和2'、点2'和3'、…、点7'和8'进行测量, 记录相应波速, 检测结果如表2所示 (由于本次检测在灌浆3d后进行, 灌浆料尚未充分水化, 检测波速整体偏低^[9]) ;最后, 根据记录的7个波速值, 由判缺方法可知点3'和4'、点6'和7'间存在缺陷。

在上述2个区域钻孔, 使用内窥镜观测发现底部接缝确实存在孔洞, 如图6所示。检测结果表明, 连通腔灌浆时, 当一点灌浆遇到问题需改变灌浆点时, 各灌浆套筒已封堵灌浆孔、出浆孔应重新打开, 待灌浆料拌合物再次流出后封堵;如不按《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》第6.3.9条规定进行操作, 将导致底部接缝和套筒灌浆不饱满、不密实。

1) 同侧非耦合超声法可在预制剪力墙墙体同侧进行测量, 且无需使用耦合剂, 操作简单、检测快速、结果可靠。

2) 基于《超声法检测混凝土缺陷技术规程》的判缺方法, 根据测得的波速值可判断缺陷位置, 并可通过钻孔后使用内窥镜进行校核。

3) 同侧非耦合超声法适用于预制剪力墙底部接缝灌浆缺陷检测;而对于预制夹心保温剪力墙底部接缝, 由于其构造复杂、内外层材料差异大, 仍需进一步研究。