01 前言

近年來，黨中央、國務院高度重視裝配式建筑的發展，中共城市工作會議以來，我國裝配式建筑進入全面發展期。2016年9月27日，國務院辦公廳印發了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》，明確了指導思想、基本原則、發展目標、重點任務和保障措施。相應的，各地也相繼出臺加大裝配式建筑發展的指導意見和相關配套措施，政策紅利不斷釋放。

隨著頂層制度設計的初步形成，各地的裝配式建筑蓬勃發展，但也應清楚看到，現階段裝配式建筑仍存在許多問題。鋼筋套筒灌漿連接作為裝配式混凝土結構構件的主要連接方式，其工作原理是基于套筒內灌漿料的較高抗壓強度以及微膨脹特性，當受到套筒約束作用時，灌漿料和套筒間產生較大正應力，鋼筋借此正應力產生摩擦力，以此傳遞鋼筋軸向應力。因此當灌漿料存在不密實情況，鋼筋軸向力傳遞將收到影響，進而極大影響到結構的安全性。但在實際工程中，鋼筋套筒灌漿作為一項隱蔽工程，其密實度常存在不飽滿的問題。如何保證鋼筋套筒連接的灌漿密實度是裝配式混凝土結構施工質量控制的關鍵問題之一，對確保裝配式混凝土結構連接質量和提升結構安全性能，具有重要作用，同時也是裝配式混凝土結構構件的批量化生產和裝配化施工的前提。目前，國內外缺乏針對裝配式混凝土結構鋼筋套筒灌漿連接接頭灌漿料密實度無損檢測的實用技術方法。文章對包括超聲波、紅外成像、探地雷達等多種在工程界應用的無損檢測方法進行深入研究以期實現鋼筋套筒灌漿密實度的高質量檢測。

02 基于放射線的檢測技術

放射線（X光、伽馬射線、中子、銥192等）具有較強的穿透性和直線性，可根據其在傳播過程中的衰減、吸收和再生散射定律，將受到不同程度吸收的射線投射到X射線膠片上，經顯影后獲得與材料結構或缺陷相對應的不同圖像，借以確定缺陷的種類、大小、數量和分布情況，從而判定缺陷的危害性和質量等級。由于放射線檢測技術具有圖像化的顯示效果和檢測高精度等優點，在混凝土缺陷檢測領域很早就被嘗試應用。

目前，大功率X射線技術在實驗室內可以對各種布置形式的鋼筋套筒實現無損檢測。但由于檢測設備過于龐大，且放射性非常高，對人體危害極大，現階段無法實現工程現場的檢測。而小功率的便攜式X射線機雖然具備質量較小、放射性小、可應用于現場等優點，但受制于設備管電壓、管電流及曝光時間等因素，對套筒居中或梅花形布置的200mm厚預制剪力墻套筒能夠看到套筒外形、鋼筋形態、接頭部位及灌漿密實與非密實區；但對雙排對稱布置套筒、內葉墻布置的預制夾心保溫剪力墻套筒則不能有效成像。大規模的在現場推廣還需解決設備放射性、設備受管電壓、管電流等因素的影響程度等。

03 基于超聲波的檢測技術

超聲波檢測技術是目前最常用的混凝土缺陷無損檢測技術，目前超聲波法已廣泛應用于混凝土結構無損檢測，CECS21:2000標準中記錄了超聲法檢測混凝土缺陷的檢測程序和測試判定辦法。采用對測的方法，將發射與接收2個探頭分別置于試件的2個相對面，利用超聲脈沖波在混凝土中傳播的聲時(或聲速)、波幅和頻率等聲學參數的相對變化來分析判斷缺陷情況。

在鋼筋連接套筒檢測中，當超聲波通過灌漿料具有脫空缺陷的鋼筋套筒時，超聲波會沿鋼筋套筒外壁傳播；當超聲波通過灌漿料密實的鋼筋套筒，其傳播路徑為套筒內部徑向傳播。因此通過超聲波在鋼筋套筒內的傳播聲時可對鋼筋套筒內灌漿料的密實度進行檢測。利用超聲波法，可以在裝配式節點處澆筑混凝土之前，對與橫向鋼筋連接的鋼筋套筒灌漿料的密實度進行檢測。通過測得的超聲波聲速并借助于幅值，可以判斷預埋在混凝土中與豎向鋼筋連接的鋼筋套筒密實性。

由于該方法需要從試件的2個相對面對測，對發射和接收探頭的相對位置及接觸面的要求嚴格，測試費時，且不適用于接收探頭難以進入的構件，還受到傳感器耦合狀態、混凝土含水量和鐵皮波紋管及鋼筋等因素的干擾影響，使得該方法檢測效率顯著降低、作業性差，難以實用。

近年來，國內外關于超聲波檢測技術的研究主要體現在兩方面：一方面是關于接收波的頻譜分析，即建立頻譜與缺陷的關系；另一方面是關于檢取接收波形中相頻與幅頻的突變點，分析發射振源所產生的一次波與在一次振源作用下在缺陷界面所產生的二次振源所產生的二次波對一次波的干擾作用。

04 基于沖擊回波的檢測技術

沖擊回波法是采用相比超聲波具有更大能量、穿透力更強、卓越頻率分布更廣、更適合頻譜分析的沖擊波進行檢測。在《混凝土結構現場檢測技術標準》GB/T 50784-2013中是作為混凝土構件內部缺陷的一種檢測辦法，當注漿存在缺陷時，激振的彈性波在缺陷處會產生提前反射，同時彈性波繞過缺陷反射回來也會產生滯后反射，彈性波的滯后反射所用時間比注漿密實處長[5]。接收器接收到反射的沖擊回波后，利用頻譜分析技術將時域數據轉化為頻域數據，然后確定回波的頻率峰值。

沖擊回波檢測技術主要是檢測混凝土內部缺陷、厚度，可克服其它檢測技術的所有缺陷，既可測試混凝土缺陷，又可測試混凝土厚度，且信號直觀、快速和準確。其最大的特點在于既可以快速定性測試，也能夠實現缺陷定位，從而達到了測試效率和精度的最優化，具有其它各種方法無法代替的顯著優勢。此外，沖擊回波方法是一種單面檢測方法，使用十分便捷，在混凝土結構物厚度、結構物內部缺陷的檢測方面被廣泛應用。

現階段在實驗室內，沖擊回波法能對單排鋼筋套筒灌漿密實度進行定性判斷，盡管在檢測精度上仍然存在誤差；對于雙排布置的鋼筋套筒，檢測結果難以定性判斷鋼筋套筒灌漿的密實區與非密實區。實現現場檢測還需在測試方式、分析方法等方面開展進一步研究以提高精度和可靠性，后續檢測技術體系完善關鍵技術包括：

1. 裝配式混凝土結構鋼筋套筒灌漿連接的套筒材質為鑄鐵（或合金鋼），會出現套筒的反射與缺陷的反射相互抵消的現象，從而影響到判別效果。因此，需對現有沖擊回波法的檢測原理進行改進和完善，以保證缺陷判別正確率；

2. 裝配式混凝土結構鋼筋套筒連接一般為多排套筒，需提出多排灌漿孔道密實度的檢測方法及步驟；

3. 擬定裝配式混凝土結構鋼筋套筒連接灌漿料密實度質量評價標準，并提出相應灌漿密實度缺陷的處理措施。

05 基于探地雷達的檢測技術

探地雷達技術是一種用于對介質（如混凝土）本身及其內部物體（如管道，鋼筋，孔洞）進行探測的無損檢測技術。探地雷達主要是利用不同介質在電磁屬性上的差異會造成雷達反射回波在波幅及波形上有相應的變化這一原理，由雷達的發射天線向被探測介質的內部發射高頻脈沖電磁波，在電磁屬性有變化的地方就會使部分雷達波被反射回來，還有一部分則發生散射，剩下的向內透射后繼續傳播。反射回波（對于用反射法、CMP法或WARR法探測時）或透射波（對于用透射法探測時）由接收天線接收，接收到的雷達信號經計算機和雷達專用軟件處理后形成雷達圖像，據此就可對介質及其內部結構（如介質厚度、分界面、內部埋藏物或缺陷的埋藏深度、大小、形狀、走向等）進行描述，從而達到對目標體探測的目的。在灌漿檢測過程中，將雷達天線沿管道軸線移動并發射電磁波脈沖，通過接受電磁波的反射信號來測定管道內部的狀況。探地雷達法可以在一個表面上測試，較雙面測試方法而言測試速度有較大的提高。與其它常規無損檢測技術（超聲波）相比，探地雷達法具有穿透力強、檢測內容全面（裂縫、分層、脫粘等缺陷），屬于非接觸性檢測，對檢測面狀況要求不嚴，即可檢測表面狀況較復雜的構件等特點。

未來，探地雷達仍需在以下方面進行深入研究以應用于鋼筋套筒灌漿密實度檢測：

①在理論研究方面，雷達波在混凝土中傳播的衰減特性、雷達波受鋼筋的相互干擾、雷達波受混凝土內部缺陷的影響等有待進一步研究；

②在試驗儀器、數據處理方面，為了提高檢測精度，得到更加全面的雷達探測的三維數據，必須加大對多通道或陣列探地雷達的開發和應用。

06 其它檢測方法及優缺點分析

其它針對套筒灌漿密實度檢測的方法包括：

1. 電阻率測量探頭：其原理是利用空氣和流砂、濕砂、干砂電阻率的接近程度確定灌漿飽滿度。檢測儀器包括電阻探頭及測量儀，優點在于檢測速度快、效率高、精度高、穩定性好、成本低，相應的缺點是不能成像、只能定性檢測、不能定量檢測且檢測精度低，誤差大。

2. 預埋鋼絲拉拔法：其原理是在套筒出漿口預埋高強鋼絲，養護一段時間后，對預埋鋼絲進行拉拔，通過拉拔荷載值判斷灌漿飽滿程度。檢測儀器包括高強鋼絲、拉拔設備，該方法優點在于操作簡便，成本低廉，但缺點是無法確定缺陷位置、用拉拔法并不能實現無損檢測、需要3天左右的養護期以及測量方法的誤差大。

3. 阻尼振動法：其原理是預先在灌漿套筒內埋設微型傳感器，通過比較傳感器在空氣和灌漿料中振幅衰減的情況，判斷套筒內灌漿料的飽滿程度。檢測設備包括灌漿飽滿度檢測儀及振動傳感器。該方法優點是測試效率高、可靠性好、對結構無損傷；缺點在于不能定位缺陷位置，且提前預埋通常采取抽樣檢測的方式，無法滿足實際工程中所有套筒灌漿結構安全檢測的需求。

07 結束語

1）通過對國內外鋼筋套筒灌漿密實度檢測方法的分析，現階段暫時沒有完美的無損檢測方法。

2）采用沖擊回波法測試套筒灌漿密實度具有一定可行性，但還需針對多排、帶保溫層鋼筋套筒提高檢測精度，并解決鋼筋套筒對沖擊波反射作用帶來的檢測誤差。

3）采用X射線檢測技術具有一定可行性，但仍需解決施工現場無法提供滿足成像要求的管電壓、管電流和曝光時間等一系列問題。

4）電阻率測量、預埋鋼絲拉拔及阻尼振動等方法在檢測過程中無法做到定位套筒中缺陷位置，并且仍存在檢測精度差的問題。