装配式建筑是一种先进的建造方式, 不仅节能而且环保。目前全国超过三十多个省市出台了关于装配式建筑专门的指导意见与配套措施, 不少地方更是对装配式建筑的发展提出了比较明确要求。

预制建筑混凝土结构的垂直构件大多采用套管灌浆连接, 关键受力部分的纵筋均采用套管灌浆连接。理论上, 连接点是装配式钢筋混凝土结构的薄弱环节, 也是与现浇混凝土相一致的重要保证。因此, 钢筋套筒灌浆连接的质量问题非常重要。而灌浆套筒具有良好的连接性能是以灌浆饱满和足够强度为前提的, 目前, 世界上尚没有针对灌浆饱满度的可靠的检测手段, 也是业界难题。

我国装配式混凝土相关技术规程均要求套筒灌浆应饱满密实。但是由于套筒灌浆属于隐蔽工程, 通常情况下, 套筒灌浆时是通过观察灌注孔上部的孔洞有无流出浆液, 来分析灌浆是否完成, 但是套筒的内部不能直接看到。此外, 如现场套筒灌浆结束后未及时封堵注浆孔;灌浆前套筒没经过仔细清理等都可能导致套筒灌浆不饱满^[2]。因此, 有必要通过测试来测定套筒灌浆的饱满度, 以确保灌浆的质量。在大量专家学者的实验研究基础上, 提出多种套筒灌浆饱满度检测方法:

(1) 基于混凝土工程的相关经验, 有学者提出对套筒灌浆进行钻芯取样, 钻芯取样检验方法是我国常用的一种技术, 因为它通过局部破坏试验得到了实际的检验结果, 直观可靠, 检验结果易于接受。然而钻芯取样只能钻孔很少部分混凝土检测其质量^[3], 这可能导致错误判断或漏判。

(2) 蒋杰等^[4], 提出了套筒灌浆工艺体积法, 确定了设计阶段灌浆套管内腔, 管道和筒仓底部灌浆空间的大小。根据灌浆料的体积用量判断套筒灌浆的密实性。其理论方法比较简单, 但没有考虑施工多方面影响。

(3) DELRIO L M^[5]提出超声波法, 利用超声波在不同介质中传播速度不同的特性来分析套筒灌浆内部质量信息。聂东来等^[6]通过研究发现超声波法可以判断钢筋套筒灌浆料的密实性, 但缺点是不能准确确认哪个钢筋套筒灌浆内部有缺陷。

(4) 刘志豪等^[7]通过研究测试以及数值模拟等方法都证明了冲击回波法检测套筒灌浆饱满度是可行的, 但是判断双排钢筋套筒灌浆的密实区与非密实区比较困难, 也对灌浆段和非灌浆段的界面判断不够准确。

(5) 王卓琳等^[8]认为X射线法可以较方便的区分孔道内部灌浆段和非灌浆段的界面, 但其有效检测时对试件厚度有明显的限制要求。

(6) 郑周练等^[9]使用工业CT对套筒灌浆进行检测, CT检测可以确定灌浆中缺陷的位置, 定量分析缺陷尺寸, 面积和体积的分布, 确定试件的密实度并确定钢筋位置是否未正确。

目前关于装配式套筒灌浆饱满度的研究都集中在灌浆的事后阶段, 而这一阶段只能对套筒灌浆质量进行事后的检测, 来判断是否满足相关规范的要求, 如果方向灌浆质量不合格却找不到更好的方法来弥补。因此, 有必要对如何有效管理和修补未饱满灌浆的套筒进行专门研究。对于套筒灌浆施工过程中的检测便显得异常重要, 目前关于套筒灌浆饱满度事中控制的检测相对较少, 目前主要有以下方法:

(1) 高润东等^[10]提出预埋钢丝拉拔法和预埋传感器法, 预埋钢丝拉拔法是通过拉拔荷载值判断灌浆的饱满度, 而预埋传感器法是在灌浆前在套筒出浆口预埋阻尼振动传感器, 通过其数据采集系统获得的波形来判断灌浆饱满度。

(2) 李辉等^[11]微型传感器预先嵌入灌浆套筒中, 通过比较空气中传感器和灌浆的振幅衰减来判断套筒中灌浆的充满程度。该方法可作为套筒灌浆过程中的监测方法, 可以及时发现灌浆是否充满, 也可为二次灌浆提供可靠的依据。

(3) 郭正兴等^[12]提出通过安装排气观察管和补浆观察管等来观察管液面的高低, 能间接检测套筒灌浆施工过程中的质量, 其灌浆质量检测手段适用于工地现场、并且方便、高效、可靠。

在装配式套筒灌浆中如何使孔道灌浆饱满、密室, 是一直困扰装配式建筑发展的一大难题^[13], 到目前为止国内外尚未出现因套筒灌浆技术不成熟而造成的结构质量事故发生, 但也不能对此放松警惕。为了使套筒灌浆能够饱满密实, 笔者从预应力构件灌浆以及岩土锚杆灌浆等相关工程案例中寻找有效的解决办法以及灵感。

真空灌浆法^[1]是解决后张法结构构件灌浆不饱满有效方法之一。装配式建筑套筒灌浆技术可以从中汲取经验。所谓的真空灌浆方法是先用真空泵将封闭的真空通道抽真空, 然后用压力机将制备好的浆料打入通道中。

与普通灌浆方法相比, 真空灌浆方法在灌浆过程中有两个力迫使浆液流入通道, 一个是真空抽取形成的负压, 另一个是灌浆形成的正压, 其中在两种力作用下, 浆料可以很容易地进入并填充整个通道。因此可以选择较小水灰比和较小流动性的浆料, 在负压下浆料本身的密实性得到改善。在灌浆工艺上, 真空灌浆技术可以在相同条件下实现更好的灌浆密实度和饱满度, 相对于普通灌浆法而言, 真空灌浆施工技术^[1]具有比较多的优点:

(1) 真空灌浆方法降低了灌浆在套管内流动时阻力, 可以在负压条件下填充套管的间隙, 防止在灌浆过程中将泡沫包裹在套管壁上。同时在负压条件下灌浆中的气泡也被破碎和提取, 从而增加了灌浆的密实度。

(2) 真空灌浆方法将灌浆在真空负压和灌浆正压共同作用下进入管孔。灌浆的流动性可以大大降低, 灌浆的泌水性和收缩性都大大减少, 从而增加灌浆的饱满度。

总之, 从理论分析真空灌浆方法是可行的, 但其也会带来新的问题, 比如构件拆分设计, 预留孔位置, 构件连接处密封等。这是笔者下一步要研究的方向。相信真空灌浆工艺能够成为解决装配式套筒灌浆饱满度的有效途径, 为装配式结构的推广应用发挥显著的促进作用。