灌漿套筒施工質(zhì)量檢測(cè)方法的研究

灌漿套筒施工質(zhì)量檢測(cè)方法的研究

0裝配式建筑結(jié)構(gòu)工程采用x射線技術(shù)進(jìn)行試樣灌漿連接施工質(zhì)量檢測(cè)的難點(diǎn)為了保持建筑的可持續(xù)發(fā)展，中國(guó)政府近年來(lái)采取了多項(xiàng)政策和措施，支持建筑工業(yè)化，大力發(fā)展安裝和安裝建筑。在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中,連接節(jié)點(diǎn)是施工質(zhì)量控制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在現(xiàn)有的幾種連接方式中,以套筒灌漿連接應(yīng)用最廣。而套筒灌漿連接的可靠性,主要由2個(gè)指標(biāo)控制,一是鋼筋伸入套筒中的長(zhǎng)度,二是灌漿的飽滿度。傳統(tǒng)的檢測(cè)手段,諸如超聲法、沖擊回波法,對(duì)這2個(gè)指標(biāo)的檢測(cè)效果均顯得差強(qiáng)人意?；诖?很多科研人員開(kāi)始嘗試使用X射線技術(shù)。X射線技術(shù)在壓力容器、金屬鑄件、焊縫探傷等諸多檢測(cè)領(lǐng)域均有應(yīng)用,具有檢測(cè)精度高、結(jié)果直觀等特性。但在建筑工程領(lǐng)域,因結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸相對(duì)較大、內(nèi)部情況復(fù)雜,對(duì)射線的穿透能力及成像評(píng)判的要求較高,所以該技術(shù)尚處于初步應(yīng)用階段,并未大規(guī)模普及。如果能將X射線技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中應(yīng)用成熟,對(duì)于提高我國(guó)裝配式建筑的施工質(zhì)量及安全性均大有裨益。本文介紹了基于前期的科研成果,在南京某裝配式結(jié)構(gòu)工程中,應(yīng)用X射線技術(shù)進(jìn)行套筒灌漿連接施工質(zhì)量檢測(cè)的實(shí)例。通過(guò)該工程實(shí)例,驗(yàn)證了X射線技術(shù)在此類檢測(cè)項(xiàng)目中的可靠性。1檢測(cè)內(nèi)部的投影圖像X射線檢測(cè)的原理是:當(dāng)X射線穿透被測(cè)物時(shí),射線的光子將與物質(zhì)原子發(fā)生一系列相互作用,導(dǎo)致透射射線強(qiáng)度減弱,即射線在穿過(guò)物體時(shí)強(qiáng)度發(fā)生了衰減。射線衰減的程度除了與射線的能量相關(guān)外,還直接與被測(cè)物的性質(zhì)、厚度、密度等相關(guān),采用一定的檢測(cè)器(如:膠片、IP板、DR平板探測(cè)器等)記錄下透射射線的強(qiáng)度,就可以得到被測(cè)物內(nèi)部的投影圖像。如圖1所示。為保障X射線技術(shù)在裝配式節(jié)點(diǎn)檢測(cè)領(lǐng)域的順利應(yīng)用,部分科研單位已進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于200mm厚的混凝土墻板構(gòu)件,便攜式X射線機(jī)滿足穿透要求,且射線成像可有效識(shí)別,但發(fā)射管電壓不應(yīng)低于220kV,且受檢套筒同一射線路徑上不得有其他影響結(jié)果判讀的干擾物存在。2筒灌漿連接施工質(zhì)量南京江寧某住宅小區(qū)項(xiàng)目,始建于2017年,其中16#樓為17層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu),現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)已施工至地上8層,墻底節(jié)點(diǎn)均采用套筒灌漿連接,且套筒多為梅花狀布置。目前該工程套筒灌漿連接的施工質(zhì)量采用破損取樣切割驗(yàn)證的方法進(jìn)行檢測(cè),費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞較大,不易修補(bǔ)。為了克服破損檢測(cè)的弊端,同時(shí)也為了驗(yàn)證X射線技術(shù)的可靠性,特抽取了該樓第6層的部分灌漿套筒連接節(jié)點(diǎn),進(jìn)行X射線法檢測(cè)。3試驗(yàn)過(guò)程3.1平板探測(cè)器成像本次檢測(cè)選用“GEERESCO65MF4”型便攜式射線機(jī),最大管電壓為300kV,滿足受檢墻板200mm厚度的穿透要求;成像裝置采用“GEDXR250U-W”型DR平板探測(cè)器,尺寸規(guī)格為405mm×405mm,成像面積大,能夠完全覆蓋單個(gè)套筒,且DR系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)成像,便于現(xiàn)場(chǎng)反饋,及時(shí)調(diào)整參數(shù),提高檢測(cè)效率。所選用設(shè)備及布置方式如圖2所示。3.2輻射提示裝置射線作業(yè)開(kāi)始前,劃定16#樓3層及以上樓層為控制區(qū)域,清空控制區(qū)內(nèi)無(wú)關(guān)人員,并在3層出入口設(shè)置輻射警告裝置,設(shè)專人把守,嚴(yán)禁無(wú)關(guān)人員進(jìn)入。作業(yè)過(guò)程中,操作人員佩戴個(gè)人劑量計(jì),并設(shè)專人持輻射巡檢儀在控制區(qū)內(nèi)進(jìn)行巡檢。3.3透明參數(shù)根據(jù)前期科研成果,選取透照參數(shù)如下:管電流:2.0mA;透照方式:單壁透照;曝光時(shí)間:DR成像(2×5)s。3.4輻射防護(hù)措施及檢測(cè)(1)根據(jù)選定的透照焦距700mm,在被測(cè)墻板兩端放置射線機(jī)及平板探測(cè)器。(2)連接射線機(jī)及控制臺(tái),控制臺(tái)放置于房屋4層樓梯口處。(3)做好輻射防護(hù)措施后,在控制臺(tái)設(shè)定電壓為280kV,馴機(jī)預(yù)熱37min。(4)預(yù)熱完成后,在控制臺(tái)輸入選定的透照參數(shù):管電壓250kV、管電流2.0mA、DR曝光時(shí)間(2×5)s。(5)開(kāi)啟射線進(jìn)行透照,透照完成后關(guān)停射線機(jī),重新放置射線機(jī)及成像裝置至下一個(gè)被測(cè)套筒,重復(fù)上述步驟,直至檢測(cè)完成。透照過(guò)程如圖3所示。4試驗(yàn)結(jié)果及分析4.1圖像顯示的調(diào)節(jié)DR成像結(jié)果由專業(yè)處理軟件進(jìn)行處理,通過(guò)調(diào)節(jié)原始圖像的亮度、對(duì)比度等參數(shù),使受檢套筒內(nèi)部的漿料固化面及鋼筋的影像能被有效識(shí)別。該項(xiàng)目部分成像結(jié)果如圖4所示。4.2織物施工質(zhì)量的修正圖4所示成像結(jié)果可有效分辨套筒內(nèi)鋼筋輪廓及灌漿料固化面,但為了判定套筒灌漿連接施工質(zhì)量,還需對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行量測(cè)、換算。具體的處理步驟如下:(1)采用專業(yè)處理軟件量取鋼筋頂部空隙高度及套筒內(nèi)空腔高度的成像實(shí)測(cè)值。如圖5所示。(2)需要指出的是,所量取的數(shù)值是物體在成像裝置上的投影長(zhǎng)度大小,其實(shí)際長(zhǎng)度還應(yīng)考慮投影變形關(guān)系進(jìn)行修正。在本工程中,射線機(jī)與成像裝置的固定焦距F為700mm,而所檢測(cè)套筒因其梅花狀布置形式,通過(guò)查閱設(shè)計(jì)資料可知,套筒中心離射線源的焦距f分別為640mm及560mm,相對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)f/F分別為0.914、0.800。(2)預(yù)制墻板作為工廠化生產(chǎn)的制式構(gòu)件,所采用的同一規(guī)格套筒幾何參數(shù)固定,針對(duì)本工程,查閱生產(chǎn)資料可知套筒內(nèi)腔的總長(zhǎng)度值為132mm。(3)再根據(jù)修正后的鋼筋頂部空隙高度及套筒內(nèi)空腔高度值,結(jié)合套筒內(nèi)腔的總長(zhǎng)度值,數(shù)值相減,即可推定鋼筋插入深度總長(zhǎng)和灌漿料固化體總高。(4)最后將推定的鋼筋插入深度總長(zhǎng)和灌漿料固化體總高與有效錨固長(zhǎng)度的下限值8倍鋼筋直徑(112mm)進(jìn)行比較,判定灌漿套筒施工質(zhì)量。套筒1、2、3的施工質(zhì)量判定過(guò)程及結(jié)果如表1所示。4.3有有效的定量指標(biāo)法根據(jù)圖5及表1所示結(jié)果可知,對(duì)于厚度為200mm、套筒呈單排梅花布置的剪力墻節(jié)點(diǎn),X射線法所成圖像可有效分辨套筒內(nèi)鋼筋輪廓及灌漿料固化面,并通過(guò)一系列圖像及數(shù)據(jù)處理,可定量地判斷套筒灌漿施工質(zhì)量。需要指出的是,質(zhì)量的定量判斷必須做好相關(guān)資料的收集工作,主要包括:套筒規(guī)格及參數(shù)、套筒排布方式、預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)構(gòu)造、透照焦距等?，F(xiàn)階段大部分半灌漿套筒成品,有效錨固長(zhǎng)度自鋼筋插入口算起至于出漿口下緣,故進(jìn)行射線檢測(cè)時(shí)也可快速定性判斷,只要鋼筋端頭及灌漿料液面均超過(guò)出漿口下緣,即可判定施工質(zhì)量合格。4.4培養(yǎng)條件的確定本次檢測(cè)共用時(shí)約2.5h,各操作步驟具體用時(shí)如表2所示。由表2可知,單次檢測(cè)項(xiàng)目的固有用時(shí)包括:布置控制區(qū)及清場(chǎng)、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)、輻射防護(hù)、射線機(jī)馴機(jī)預(yù)熱、設(shè)備撤場(chǎng)。由3名專業(yè)人員及3名輔助人員約1.5h可完成。需要指出的是,馴機(jī)預(yù)熱的目的是提升發(fā)射管的真空度,只有射線機(jī)長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉再次啟用時(shí)才需要馴機(jī)預(yù)熱,如果連續(xù)作業(yè),馴機(jī)預(yù)熱的時(shí)間可大幅縮短。具體到單個(gè)套筒的有效檢測(cè)時(shí)間:若采用DR成像,透照曝光時(shí)間約為10s,可忽略不計(jì),主要的用時(shí)花費(fèi)在設(shè)備放置、人員撤離至安全區(qū),共計(jì)約10min;若采用膠片成像,則透照曝光時(shí)間約為10min,加上設(shè)備放置、人員撤離至安全區(qū)的時(shí)間,共計(jì)約20min。對(duì)于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的高層住宅,若單層抽檢10個(gè)套筒,采用DR成像技術(shù),有效檢測(cè)時(shí)間約1.5h,加上準(zhǔn)備及撤場(chǎng)的固有用時(shí)1.5h,1個(gè)工作日(以8h計(jì)算)可檢測(cè)約3～4層。檢測(cè)效率比之于破損取樣有大幅提高。5剪力墻構(gòu)件施工質(zhì)量檢測(cè)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)灌漿套筒施工質(zhì)量的檢測(cè)一直是困擾相關(guān)從業(yè)人員的一大難題。本文展示的工程實(shí)例表明:對(duì)于200mm厚度以下