表面硬度法检测套筒灌浆料实体强度试验研究

周伟

镇江市建设工程质量检测中心有限公司  江苏省镇江市  212002

摘要：针对装配式混凝土结构灌浆套筒连接节点的灌浆料实体抗压强度进行试验研究，采用表面硬度法与灌浆料试件力学性能试验数据比对分析，得出水胶比与套筒灌浆料实体强度的影响关系，以及表面硬度与灌浆料强度之间的关系，试验结果表明，灌浆料的抗压强度与表面硬度存在较强联系，其中用指数函数描述这类关系最为贴切。

关键词：套筒灌浆料，实体强度，表面硬度法

1、引言

在装配式混凝土结构中，钢筋套筒灌浆连接是一种常用的节点连接形式[1]。套筒灌浆料作为不同构件荷载传递的媒介，其强度是保证节点连接可靠性的关键因素[2]。作为装配式建筑的核心节点，灌浆套筒内的浆料强度，钢筋插入长度和灌浆饱满度是保证钢筋和浆料握裹产生的摩擦力的重要条件。由于套筒内浆料处于被包裹状态，套筒外壁预留检测孔作业面较小，致使传统检测方法受到限制。所以提高装配式建筑检测技术也就成了当务之急。聂东来[3]提出了利用超声波探测套管内灌浆料的密实度，并绘制同一批浆料的测强曲线。结果表明超声波虽能探测浆料密实度，但将密实度与浆料强度的联系还未建立。孙彬等[4,5]提出了利用灌浆孔道或出浆孔道 PVC 管内的灌浆料制作成圆柱体小芯样并进行抗压试验，利用换算公式得出套筒灌浆料标准试件的抗压强度的方法。吴玉龙[6]采用表面里氏硬度推定套筒灌浆料强度，由于里氏硬度离散性较小，其弥补了小直径芯样法的不足，结果还表明灌浆料表面里氏硬度与其抗压强度具有显著相关性，其中采用指数回归拟合综合效果最好。

2、试验方法

2.1 制作2块中部穿有2根PVC管的混凝土试件(100×100×100)mm，在PVC管的一端塞入橡胶塞，从PVC管的另一端灌入灌浆料，用同盘灌浆料制作1组灌浆料标准试件(40×40×160)mm，试件示意图如图1所示；

图1试件示意图 （1-PVC管；2-混凝土立方体(100×100×100)mm；3-灌浆料标准试件(40×40×160)mm）

2.2 将上述埋入混凝土的PVC管灌浆料试件和灌浆料标准试件进行同条件自然养护；

2.3 养护24~48h后拔出橡胶塞，继续养护达到相应龄期后，将混凝土试件置于压力试验机承压板间，并保证PVC管水平且塞入橡胶塞一端朝向试验操作方向，施加压力用于固定混凝土试件，然后采用DL型里氏硬度计对PVC管内的灌浆料检测面进行硬度测试，每根PVC管测试并采集4个表面硬度值，共采集16个表面硬度值，剔除3个最大值和3个最小值，其余的10个表面硬度值的平均值作为表面硬度代表值；

3、试件测试

3.1硬度测试

试验套筒的灌浆孔道和出浆孔道内灌浆料表面外观质量应当浆料饱满、表面光洁、平整且气孔较少，进行表面硬度测试。若不满足检测面要求，则应更换选择其他套筒；采用DL型里氏硬度计对灌浆料检测面进行表面硬度测试，应按以下程序进行：1)向下推动加载套或用其他方式锁住冲击体；2)将冲击装置冲击头紧压在灌浆料表面的平整、光滑区域，并应避开气孔，冲击方向应与测试面垂直；3)平稳的按动冲击装置释放按钮；4)读取里氏硬度示值。

测点应在检测面内均匀分布，任意两压痕中心之间距离不应小于3mm，任一压痕中心距试样边缘距离不应小于5mm。同一测点只能测试1次。每个套筒采集2~4个表面硬度值，每一测点的表面硬度值应精确至1HL，数据分散不宜超过±30HL，每个预制构件测试16个点，共计16个表面硬度值。

3.2强度测试

灌浆料标准试件在压力试验机上进行抗压强度试验，3个标准试件抗压强度代表值应按《钢筋连接用套筒灌浆料》JGT408确定。

按批检测时，同批构件套筒灌浆料抗压强度应按下列公式计算其平均值、标准差和变异系数：

	（5-1）
	（5-2）
	（5-3）

式中：-同批预制构件套筒灌浆料抗压强度换算值的平均值，-第j个预制构件的套筒灌浆料抗压强度换算值，-同批预制构件套筒灌浆料强度换算值的标准差，-同批预制构件套筒灌浆料抗压强度换算值的变异系数。

当按单个预制构件检测时，该构件的套筒灌浆料抗压强度推定值应按下式计算：

                         （4-5）

式中：-灌浆料强度推定值，-第j个预制构件套筒灌浆料抗压强度换算值。

当按批抽检时，应按下列公式计算，并取和中较小值作为该批预制构件的套筒灌浆料抗压强度推定值：

	（5-6）
	（5-7）

式中：-套筒灌浆料抗压强度推定值之一，-套筒灌浆料抗压强度推定值之二，-同批预制构件套筒灌浆料换算值的平均值，-同批预制构件套筒灌浆料换算值的最小值。

4、结果与讨论

4.1、水胶比及编号等级对灌浆料套筒强度影响

图2水胶比对灌浆料28d抗压强度影响	图3强度等级对灌浆料28d抗压强度影响

图2表示水胶比对灌浆料抗压强度的影响，由图可得，灌浆料抗压强度随水胶比总体呈现下降趋势，在水胶比超过

0.14时，进一步增大水胶比，抗压强度下降较为显著。此外在水胶比从0.13增大至0.14时，抗压强度会出现略微上升，0.14可作为灌浆料强度的渗流阈值。将40和60强度等级的灌浆料进行等比例复配，虽能得到50的强度等级，但灌浆料抗压强度的稳定性不足，不如高强度等级的灌浆料进行复配。

图3表示强度等级对灌浆料28d抗压强度的影响，抗压强强度总体随强度等级的升高而呈现上升趋势。在进行复配试验时，高强度等级的灌浆料进行复配能够达到较为理想的强度效果，低强度等级的灌浆料进行复配效果较为欠佳。

4.2、表面硬度与抗压强度影响

将每段试件的28d抗压强度代表值 fc与其表面硬度代表值 Hm相对应，以每段试件（Hm，fc）为一个二维坐标，采用线性、指数型、幂指数型分别进行回归拟合，回归曲线如图4-3。相关系数 R 均超过 0.9，表明表面硬度和抗压强度具有强相关性，试件的表面硬度越大，其抗压强度越高。其中指数回归公式的拟合优度最好，这也与诸多文献中呈现出的材料硬度与强度的指数关系相符。

图3 表面硬度与28d抗压强度拟合曲线

5、研究结论

（1）探究了水胶比及灌浆强度等级对灌浆料强度的影响了，灌浆抗压强度与强度等级成正相关与水胶比成负相关；

（2）将不同强度等级的灌浆料进行等比例复配，结果表面，高强度等级的灌浆料复配能得到二者之间的平均强度，而低强度等级灌浆料等比例复配则无法完全实现；

（3）灌浆料的实际抗压强度要略高于设计标号；

（4）灌浆料的抗压强度与表面硬度存在较强联系，其中用指数函数描述这类关系最为贴切。

参考文献

[1]王晓锋, 沙安, 洪洁, 等. 行业标准《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》（JGJ 355-2015）编制概况[J]. 混凝土世界, 2015(7):8-13.

[2]熊杨，李俊华，孙彬. 装配式建筑套筒灌浆料强度及影响因素[J]. 建筑材料学报, 2019.

[3]]聂东来,贾连光,杜明坎,刘明.超声波对钢筋套筒灌浆料密实性检测试验研究[J].混凝土,2014(09):120-123.

[4]孙彬, 毛诗洋, 张晋峰, 等. 钢筋套筒连接用灌浆料抗压强度影响因素试验研究[J]. 工程质量, 2017(6).

[5]毛诗洋, 孙彬, 张仁瑜, 等. 小直径芯样法检验套筒灌浆料实体强度的试验研究[J]. 建筑结构, 2018, 48(23):6-11.

[6]吴玉龙，等.里氏硬度法评估套筒灌浆料抗压强度研究[J],建筑材料学报，2019.

[7]钢筋连接用套筒灌浆料, JGT408—2013[S].北京:中国建筑工业出版社, 2016.