同侧非耦合超声法检测预制剪力墙底部接缝灌浆缺陷试验研究
0 引言
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
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
经反复试验, 提出同侧非耦合超声法
1 检测设备
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。
2 检测方法与步骤
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》
3 试验验证
3.1 实验室预设缺陷试件测试
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
图2 同侧非耦合超声法检测实验室预设缺陷试件
Fig.2 Specimen of preset defect
图3 实验室预设缺陷试件底部接缝钻孔后内窥镜校核
Fig.3 The results of endoscope check
3.2 现场灌浆试件测试
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。
图1 底部接缝缺陷设置
Fig.1 Defect preset in the bottom joint
表1 实验室预设缺陷试件检测结果
Table 1 Testing results of the preset defect specimens in laboratory
图4 现场灌浆试件
Fig.4 The grouting specimens in field
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》
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。
图5 同侧非耦合超声法检测现场灌浆试件
Fig.5 The same side uncoupled ultrasonic method for testing the grouting specimens in field
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
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。
表2 现场灌浆试件检测结果
Table 2 Testing results of the grouting specimen in field
图6 现场灌浆试件底部接缝钻孔后内窥镜校核
Fig.6 The results of endoscope check
4 结语
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。
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