徐翔

摘 要：建筑工業(yè)化的步伐日益加快，裝配式建筑在近些年也得到了快速發(fā)展，裝配式建筑作為新型建筑也面臨著很多問題，其中最主要的問題是如何保障裝配式建筑的安全可靠性，包括裝配式結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的灌漿密實(shí)度檢測(cè)以及設(shè)備的檢測(cè)能力不足都在一定程度上阻礙了裝配式建筑的健康發(fā)展.本文利用沖擊回波法去檢測(cè)預(yù)制廠中的剪力墻孔道，得出了沖擊回波法可以無損檢測(cè)逛灌漿密實(shí)度的相關(guān)結(jié)論.

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;灌漿節(jié)點(diǎn);預(yù)制剪力墻;沖擊回波法

中圖分類號(hào)：TU757? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2020）03-0052-05

隨著我國建筑工業(yè)化的不斷深入，裝配式建筑由于其具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效、施工安全等優(yōu)點(diǎn)得到越來越多的推廣與應(yīng)用.而裝配式面臨的最大問題是如何保障其抗震性能，裝配式建筑的抗震性能取決于豎向連接件是否可靠，豎向連接的質(zhì)量主要依賴于孔內(nèi)的灌漿密實(shí)程度，需要有檢測(cè)手段來檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)施工灌漿的密實(shí)度，從而保證結(jié)構(gòu)受力性能和整體穩(wěn)定性.

目前，沖擊回波法被認(rèn)為是對(duì)裝配式建筑連接件密實(shí)度檢測(cè)、預(yù)應(yīng)力橋梁灌漿孔道灌漿密實(shí)度檢測(cè)等混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)最有前景的無損檢測(cè)方法.主要通過應(yīng)力波在界面處來來回回傳播而產(chǎn)生瞬態(tài)共振，利用傳感器接收瞬態(tài)共振引起的位移信號(hào)解析得到卓越頻率.[1]卓越頻率作為判斷裝配式建筑關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)內(nèi)部是否存在缺陷的依據(jù).崇金玲在利用沖擊回波法檢測(cè)混凝土厚度時(shí)發(fā)現(xiàn)自由邊界會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響;魏廣碩在研究中發(fā)現(xiàn)利用沖擊回波法檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)邊緣時(shí)，[2]卓越頻率會(huì)在臨結(jié)構(gòu)自由邊界附近處發(fā)生低頻偏移現(xiàn)象，幅值頻率發(fā)生突變會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，為排除低頻偏移現(xiàn)象對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響，需對(duì)混凝土構(gòu)件臨自由邊界回波響應(yīng)進(jìn)行研究，主要包括沖擊回波法原理以及應(yīng)力波[3]在結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播特性等相關(guān)應(yīng)力波理論.

1 沖擊回波法原理

沖擊回波法以機(jī)械應(yīng)力波為媒介，通過應(yīng)力波在結(jié)構(gòu)中的傳播特點(diǎn)來判斷待測(cè)結(jié)構(gòu)特征.如果節(jié)點(diǎn)內(nèi)部存在缺陷，將會(huì)導(dǎo)致波的傳遞路徑發(fā)生變化，即缺陷處相對(duì)于密實(shí)處的反射時(shí)間長(zhǎng).傳感器接收振動(dòng)反射信號(hào)，信號(hào)放大器對(duì)接收的反射信號(hào)進(jìn)行放大并存儲(chǔ)，計(jì)算機(jī)讀取信號(hào)放大器存儲(chǔ)的信號(hào)，試驗(yàn)所用的傳感器為電壓傳感器，傳感器接收到的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移以電壓數(shù)據(jù)信號(hào)表示并儲(chǔ)存.由波振動(dòng)的頻率的變化，我們就可以確定待測(cè)構(gòu)件內(nèi)部是否存在缺陷.波在混凝土中傳遞路徑和應(yīng)力波傳播和相關(guān)軟件分析示意圖如下.

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)過程

2.1 試驗(yàn)檢測(cè)儀器

本次檢測(cè)所采用的設(shè)備是由四川升拓檢測(cè)技術(shù)有限責(zé)任公司研發(fā)生產(chǎn)的“SPC-MATS預(yù)應(yīng)力混凝土梁多功能無損測(cè)試儀”.該設(shè)備包括主機(jī)、激振導(dǎo)向器、加速度傳感器、前置放大器、電荷電纜.[4]前置放大器主要是將接收到的信號(hào)進(jìn)行放大處理給主機(jī);激振導(dǎo)向器即是擊振錘，由不同形狀的球狀小錘構(gòu)成;加速度傳感器是接受信號(hào)的源頭，當(dāng)擊振錘震擊試件時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力波經(jīng)由傳感器傳遞到主機(jī)中去.該設(shè)備是基于無損檢測(cè)技術(shù)，采用沖擊彈性波作為測(cè)試媒介的無損檢測(cè)設(shè)備，該設(shè)備具有測(cè)試效率高、可靠性好、對(duì)結(jié)構(gòu)無損傷等特點(diǎn).[5]

2.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備及可能影響因素

（1）測(cè)試開始前，應(yīng)對(duì)沖擊回波位放大器等試驗(yàn)位器進(jìn)行調(diào)試，對(duì)數(shù)據(jù)采果系統(tǒng)中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，確保采集系統(tǒng)參數(shù)準(zhǔn)確.

（2）傳感器需和特測(cè)構(gòu)件表面保持充分穩(wěn)定接觸，因此在實(shí)驗(yàn)之前需對(duì)混凝士結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行處理：混凝土表面需保證干燥、清潔、平整，避免因傳感器產(chǎn)生影響對(duì)測(cè)試結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干擾.為了這種不利影響，試驗(yàn)開始之前可用干凈的砂紙打磨混凝土表面，然后清理掉混凝土表面灰塵，盡可能保證傳感器與混凝土表面充分接觸.

（3）小錘敲擊過程中對(duì)每一個(gè)信號(hào)敲擊點(diǎn)可多次敲擊，以保證獲得更為準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果.

（4）如果信號(hào)接收器接收到的信號(hào)較弱時(shí)，可適當(dāng)?shù)卣{(diào)高放大器的放大倍數(shù)，增強(qiáng)傳感器的接受能力，達(dá)到主機(jī)對(duì)信號(hào)的接收與識(shí)別能力.

2.2 試驗(yàn)檢測(cè)過程

該次試驗(yàn)檢測(cè)通過定位測(cè)試的方法進(jìn)行.沿孔道的方向?qū)y(cè)線布置在漿錨孔道的正上方，將測(cè)點(diǎn)布置在測(cè)線中的孔道部位，并連續(xù)測(cè)試孔道的注漿情況.下表為具體試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容：

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)圖及原始波形圖如下：

2.2.1 對(duì)于未注漿孔道試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

對(duì)于項(xiàng)目中的未注漿孔道，共測(cè)試15個(gè)點(diǎn)，其中0-7點(diǎn)（本系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)計(jì)數(shù)是從“0”開始）為孔道上的測(cè)試數(shù)據(jù)，8-15點(diǎn)為混凝土上的數(shù)據(jù).

因此，由下圖可以看出，8-15點(diǎn)應(yīng)該為孔道注漿密實(shí)時(shí)梁底的正常反射時(shí)刻.而0-7點(diǎn)處的波產(chǎn)生了繞射現(xiàn)象，波傳遞的時(shí)間增長(zhǎng)了，圖中藍(lán)色線條表示為正常反射，綠色線條表示為為產(chǎn)生繞射現(xiàn)象[6].因此判斷0-7點(diǎn)為注漿不密實(shí)區(qū)域.

另外通過沖擊回波儀將傳感器采集得到的信號(hào)每個(gè)4記錄一次接收點(diǎn)處的豎向位移，再將接收到的回波？滋s信號(hào)進(jìn)行FFT解析，解析結(jié)果主要包括卓越頻率和對(duì)應(yīng)的幅值.這里主要對(duì)解析結(jié)果中的卓越頻率進(jìn)行分析研究.下圖為未注漿孔道中存在灌漿缺陷處的回波信號(hào)解析圖，由圖中可以看出在灌漿缺陷處卓越頻率出現(xiàn)明顯突變.

2.2.2 項(xiàng)目中的未注漿孔道（有鋼筋）試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

對(duì)于項(xiàng)目中的未注漿孔道（有鋼筋），共測(cè)試24個(gè)點(diǎn)，其中0-13點(diǎn)（為孔道上的測(cè)試數(shù)據(jù)，14-24點(diǎn)為混凝土上的數(shù)據(jù).

因此，由圖11可以看出，14-24點(diǎn)為孔道注漿密實(shí)時(shí)梁底的正常反射時(shí)刻.而0-13點(diǎn)處的波產(chǎn)生了繞射現(xiàn)象，因此判斷0-13點(diǎn)為注漿不密實(shí)區(qū)域.

下圖為未注漿孔道（有鋼筋）中存在灌漿缺陷處的回波信號(hào)解析圖，由圖中可以看出在灌漿缺陷處卓越頻率出現(xiàn)明顯突變.

2.2.3 項(xiàng)目中的11樓孔道測(cè)試結(jié)果

對(duì)于項(xiàng)目中的11樓1號(hào)墻孔道各測(cè)線均測(cè)試19個(gè)點(diǎn)，其中0-10點(diǎn)為孔道上的測(cè)試數(shù)據(jù)，11-19點(diǎn)為混凝土上的數(shù)據(jù).

2.2.3.1 11樓1#墻孔道測(cè)線1測(cè)試結(jié)果

由下圖可以看出，11-19點(diǎn)為孔道注漿密實(shí)時(shí)梁底的正常反射時(shí)刻.而0-10點(diǎn)孔道上數(shù)據(jù)的反射時(shí)刻與11-19點(diǎn)的反射時(shí)刻一致，因此判斷0-10點(diǎn)處注漿較好，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷.

下圖為11樓1#墻孔道測(cè)線1的回波信號(hào)解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結(jié)果未出現(xiàn)明顯突變，注漿較好.

2.2.3.2 11樓1#墻孔道測(cè)線2測(cè)試結(jié)果

由下圖可以看出，8-16點(diǎn)為孔道注漿密實(shí)時(shí)梁底的正常反射時(shí)刻.而0-7點(diǎn)孔道上數(shù)據(jù)的反射時(shí)刻與8-16點(diǎn)的反射時(shí)刻一致，因此判斷0-7點(diǎn)處注漿較好，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷，而7號(hào)點(diǎn)的數(shù)據(jù)則是敲擊在出漿口處的木塞上.

圖17為11樓1#墻孔道測(cè)線2的回波信號(hào)解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結(jié)果未出現(xiàn)明顯突變，注漿較好.

2.2.3.3 11樓1#墻孔道測(cè)線3測(cè)試結(jié)果

由圖18可以看出，11-21點(diǎn)為孔道注漿密實(shí)時(shí)梁底的正常反射時(shí)刻.而0-10點(diǎn)孔道上數(shù)據(jù)的反射時(shí)刻與11-21點(diǎn)的反射時(shí)刻一致，因此判斷0-10點(diǎn)處注漿較好，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷.

下圖為11樓1#墻孔道測(cè)線3的回波信號(hào)解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結(jié)果未出現(xiàn)明顯突變，注漿較好.

2.2.3.4 11樓2#墻孔道測(cè)線1測(cè)試結(jié)果

由下圖可以看出，10-19點(diǎn)為孔道注漿密實(shí)時(shí)梁底的正常反射時(shí)刻.而0-10點(diǎn)孔道上數(shù)據(jù)的反射時(shí)刻與11-19點(diǎn)的反射時(shí)刻一致，因此判斷0-10點(diǎn)處注漿較好，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷.

圖21為11樓2#墻孔道測(cè)線1的回波信號(hào)解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結(jié)果未出現(xiàn)明顯突變，注漿較好.

2.2.3.5 11樓2#墻孔道測(cè)線2測(cè)試結(jié)果

由下圖可以看出，10-19點(diǎn)為孔道注漿密實(shí)時(shí)梁底的正常反射時(shí)刻.而0-10點(diǎn)孔道上數(shù)據(jù)的反射時(shí)刻與11-19點(diǎn)的反射時(shí)刻一致，因此判斷0-10點(diǎn)處注漿較好，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷.

下圖為11樓2#墻孔道測(cè)線2的回波信號(hào)解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結(jié)果未出現(xiàn)明顯突變，注漿較好.

2.2.3.6 11樓2#墻孔道測(cè)線3測(cè)試結(jié)果

由圖24可以看出，10-19點(diǎn)為孔道注漿密實(shí)時(shí)梁底的正常反射時(shí)刻.而0-10點(diǎn)孔道上數(shù)據(jù)的反射時(shí)刻與11-19點(diǎn)的反射時(shí)刻一致，因此判斷0-10點(diǎn)處注漿較好，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷.

圖25為11樓2#墻孔道測(cè)線3的回波信號(hào)解析圖，由圖中可以看出在在孔道上的解析結(jié)果未出現(xiàn)明顯突變，注漿較好.

2.3 試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

綜上所述，其測(cè)試結(jié)果詳見下表：

3 結(jié)論

預(yù)應(yīng)力橋梁、裝配式結(jié)構(gòu)等混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)技術(shù)是目前此類建筑推廣過程中面臨的一個(gè)重要難題，直接影響著建筑工業(yè)化事業(yè)的推進(jìn)，本文通過去現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)得出預(yù)制剪力墻孔道中的缺陷所在位置，驗(yàn)證了沖擊回波法在預(yù)制剪力墻灌漿密度檢測(cè)試驗(yàn)中的可行性.沖擊回波法彌補(bǔ)了豎向連接件灌漿質(zhì)量無法保障的問題，有效地提高預(yù)應(yīng)力橋梁、裝配式結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，推動(dòng)建筑工業(yè)化的快速發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

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