席江峰，孫艷秋，管啟明

（中國建筑第八工程局有限公司，上海 200112）

0 引言

套筒連接件是裝配式建筑中的重要組成部分，其作為隱蔽式工程，在實(shí)際施工過程中具有密實(shí)度檢測難度大、難以用肉眼進(jìn)行直接判斷等特點(diǎn)。在實(shí)際施工中，為提高套筒連接件的質(zhì)量檢測效果，常采用沖擊回波法、超聲CT法等無損密實(shí)度檢測技術(shù)。這些檢測技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)在不破壞原有構(gòu)件的情況下，對套筒連接件的密實(shí)度進(jìn)行全方面檢測，而且具有檢測效率快、檢測精度高等特點(diǎn)。為方便業(yè)內(nèi)工作者更直觀地了解相關(guān)檢測方法，本文對沖擊回波法、首波聲時(shí)法、超聲CT法以及阻尼振動法等裝配式套筒連接件灌漿密實(shí)度檢測方法進(jìn)行分析闡述。

1 沖擊回波法

沖擊回波法具有頻帶寬、穿透力強(qiáng)、無損檢測、便于使用等優(yōu)點(diǎn)，目前在裝配式套筒連接件灌漿密實(shí)度檢測過程中得到廣泛運(yùn)用，并取得了較好的效果。

沖擊回波法是一種以應(yīng)力波為基礎(chǔ)的檢測結(jié)構(gòu)缺陷及厚度的無損檢測方法。在實(shí)際應(yīng)用過程中，沖擊回波法不僅可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢測，還可以在檢測過程中結(jié)合三維成像技術(shù)，對物體的結(jié)構(gòu)厚度及缺陷進(jìn)行三維成像，有助于檢修過程中可以更加直觀立體地確定被測物體的缺陷情況，對其進(jìn)行分析及解決。

沖擊回波法的基本原理是通過小鋼球或者小鋼錘輕輕敲擊物體表面，向物體釋放一個(gè)短時(shí)間的機(jī)械沖擊，其機(jī)械沖擊所產(chǎn)生的應(yīng)力波會以物體為介質(zhì)進(jìn)行傳遞，在觸碰到物體中存在的缺陷或者物體底面后，應(yīng)力波將會產(chǎn)生反射效應(yīng)，專業(yè)檢測儀器在接收到反射后的應(yīng)力波后，將會對應(yīng)力波中的反射時(shí)間差異進(jìn)行幅值譜分析，并根據(jù)譜圖中的明顯峰確定物體中存在的實(shí)際缺陷以及缺陷的具體位置。

通過沖擊回波法進(jìn)行套筒連接件灌漿密實(shí)度檢測時(shí)，人為施加的應(yīng)力波在經(jīng)過套筒密實(shí)區(qū)域后會直接反射回彈，反射時(shí)間最短，而在經(jīng)過缺陷位置時(shí)，應(yīng)力波將會產(chǎn)生繞射情況，并經(jīng)過多次反射后才會回彈到儀器表面，其所需要的反射時(shí)間較長。儀器在應(yīng)力波反射過程中進(jìn)行分析處理，并將直接呈現(xiàn)出相應(yīng)的幅值譜，工作人員可以通過幅值譜來判斷套筒連接件灌漿密實(shí)度情況。

從實(shí)際應(yīng)用情況看，沖擊回波法雖然可以有效確定套筒連接件灌漿是否存在密實(shí)度問題，但在精確度上還存在一定的問題，即沖擊回波法僅能夠確定套筒連接件灌漿是否存在密實(shí)度問題，但對具體存在問題的區(qū)域以及相關(guān)問題存在量的多少卻無法有效確定。另外，沖擊回波法雖然在實(shí)際使用過程中操作較為簡便，但套筒連接件灌漿施工過程中所使用的套筒數(shù)量會對實(shí)際檢測結(jié)果造成一定的影響。例如在施工過程中若采用雙套筒，使用沖擊回波法檢測將難以對連接件內(nèi)部的密實(shí)區(qū)和非密實(shí)區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

為避免出現(xiàn)相關(guān)問題，沖擊回波法用于漏檢所導(dǎo)致的套筒中灌漿脫空檢測過程中，如果實(shí)際施工過程中出現(xiàn)因其他問題所導(dǎo)致的套筒連接件灌漿密實(shí)度問題，使用沖擊回波法則難以滿足密實(shí)度檢測的實(shí)際要求，所以，通常不會應(yīng)用沖擊回波法對該問題進(jìn)行精準(zhǔn)檢測判斷，大多是將其作為一種定位參考使用。綜上所述，沖擊回波法具有操作簡便、穿透能力強(qiáng)、無損檢測等優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際檢測過程中存在檢測精度相對較低的問題，還需要在后續(xù)研究過程中對沖擊回波法檢測精度的提升進(jìn)行更加深入的研究。

2 首波聲時(shí)法

在實(shí)際應(yīng)用過程中，首波聲時(shí)法先向物體發(fā)出超聲波，超聲波會以物體為介質(zhì)在物體中進(jìn)行傳播，在接觸到缺陷或者物體底面時(shí)產(chǎn)生反射，然后通過探測探頭實(shí)時(shí)接收最先反射回彈到探頭處的超聲波，進(jìn)而通過聲時(shí)參數(shù)來判斷物體的質(zhì)量情況。通常來說，物體的密實(shí)度越高，超聲波在物體中的傳播速度越快，反之則超聲波在物體中的傳播速度越小。另外，自然界中可對超聲波聲時(shí)參數(shù)造成影響的因素相對較少，因此，以超聲波首波聲時(shí)參數(shù)為依據(jù)進(jìn)行密實(shí)度檢測的首波聲時(shí)法的檢測干擾因素相對較少，檢測精度相對較高，在實(shí)際檢測過程中通常被作為主要檢測方法。

在進(jìn)行套筒連接件灌漿密實(shí)度檢測過程中，超聲波在套筒連接件中可在多個(gè)路徑進(jìn)行傳播，并且通過不同路徑的傳播均會進(jìn)行反射，最終被探頭所接收。但探頭卻無法有效區(qū)分出首波到底是灌漿密實(shí)度檢測中所需要的檢測信息，還是套筒反射后所產(chǎn)生的信息，如果反射的首波信息為套筒反射的聲波信息，則首波信息中可能沒有攜帶灌漿密實(shí)度信息，以此作為套筒連接件灌漿密實(shí)度結(jié)果，勢必導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果失真，嚴(yán)重影響最終的檢驗(yàn)效果。綜上所述，首波聲時(shí)法雖然具有較高的檢測精度，但在套筒連接件灌漿檢測中卻無法有效分辨出首波中是否攜帶有灌漿密實(shí)度信息，無法有效保證檢測結(jié)果是否為檢測所需，還需要進(jìn)行針對性的深入研究。

3 超聲CT法

結(jié)合實(shí)際情況來看，傳統(tǒng)的超聲波技術(shù)在對物體進(jìn)行檢測的過程中存在以下不足。

1）通常是以某些聲波線來測得物體異常值，進(jìn)而判斷物體的內(nèi)部缺陷，雖然可以在一定程度上判斷物體中的缺陷位置，但判斷精度相對較低，并且無法精準(zhǔn)確定物體缺陷的尺寸大小。

2）由于檢測過程中所反映的測線為超聲波穿透物體所產(chǎn)生的異常值，多為平均值，所以難以根據(jù)異常值對物體內(nèi)部缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)量化。

超聲CT法可以實(shí)現(xiàn)在不對物體造成破壞的前提下，向物體發(fā)射超聲波、電磁波、X射線，然后獲取到物體的一維投影數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)對一維投影數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，構(gòu)建物體的二維平面圖像和三維立體圖像。由于超聲CT法可使用的檢測方式相對較多，且實(shí)際檢測過程中可以獲取到更為精準(zhǔn)的物體內(nèi)部信息，所以在實(shí)際應(yīng)用過程中，超聲波CT技術(shù)表現(xiàn)出分辨率高、缺陷定位準(zhǔn)確、檢測結(jié)果直觀、圖像清晰立體等特點(diǎn)。

在套筒連接件灌漿檢測過程中，超聲CT法雖然表現(xiàn)出諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有諸多缺陷，最主要的缺陷就是超聲CT法在檢測過程中對設(shè)備的要求較高，大多數(shù)設(shè)備具有高精密性、高復(fù)雜性，設(shè)備體積也相對較大，多設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室中，無法實(shí)現(xiàn)小型便捷化，更無法實(shí)現(xiàn)便捷化檢測。因此，超聲CT法多用于對套筒連接件灌漿試驗(yàn)件的檢測，無法運(yùn)用到工程項(xiàng)目施工檢測中。

綜上所述，雖然超聲CT技術(shù)具有檢測分辨率高、缺陷定位精確、檢測結(jié)果直觀、圖像清晰立體等優(yōu)勢，但由于其對設(shè)備的要求相對較高，無法實(shí)現(xiàn)小型化、便捷化，也無法運(yùn)用到實(shí)際的工程施工檢測，仍需要后續(xù)的導(dǎo)入研究。

4 阻尼振動法

所謂阻尼振動法，就是指物體在振動過程中，受摩擦阻力、介質(zhì)阻力或者其他能耗而出現(xiàn)的隨著時(shí)間的不斷推移，振動幅度逐步減弱的一種現(xiàn)象，又稱為減幅振動、衰減振動等。通常來說，自然界中的任何物質(zhì)都會存在阻尼振動現(xiàn)象，且當(dāng)物體的密實(shí)度越高，其在阻尼振動過程中，振動減幅越加明顯，而阻振動法就是以阻尼振動原理為基礎(chǔ)研發(fā)出的一種物體檢測技術(shù)。在實(shí)際檢測過程中，阻尼振動法會先向物體發(fā)出初始振動激勵(lì)，然后通過傳感器來檢測物體所發(fā)生的阻尼振動現(xiàn)象，進(jìn)而通過物體阻尼振動過程中所出現(xiàn)的振動減幅情況來計(jì)算分析出物體內(nèi)部的密度。

阻尼振動法在套筒連接件灌漿密實(shí)度檢測中應(yīng)用時(shí)，需在套筒內(nèi)部設(shè)置振動傳感器，然后通過套筒向內(nèi)部的灌漿釋放初始振動激勵(lì)，初始灌漿開始進(jìn)行自由振動，然后由振動傳感器來收集灌漿的實(shí)時(shí)振動信息。結(jié)構(gòu)的自由振動微分方程如下：

式中，x為位移大小；t為振動時(shí)間；β為阻尼系數(shù)；ω為結(jié)構(gòu)振動的圓頻率。

在滿足特定條件下，上述的自由振動微分公式將可以轉(zhuǎn)化為以下表達(dá)式：

式中，A為初始振動幅值；φ為初始相位角。

在使用阻尼振動法對套筒連接件灌漿密實(shí)度進(jìn)行檢測時(shí)，如果灌漿的密實(shí)度較大，則灌漿的阻尼系數(shù)也會相對較大；反之，如果灌漿的密實(shí)度相對較低，那么灌漿的阻尼系數(shù)也會降低。因此，在對套筒連接件灌漿檢測時(shí)，工作人員可以通過阻尼振動法所得到的灌漿阻尼系數(shù)來判斷灌漿的密實(shí)度情況。從實(shí)際應(yīng)用情況看，阻尼振動法多運(yùn)用于施工中因工作人員操作不當(dāng)而引起的灌漿持壓不充分，或者坐漿難以得到有效封堵而導(dǎo)致漏檢問題的灌漿密實(shí)度檢測，其可以有效判斷灌漿密實(shí)度情況，但難以精準(zhǔn)判斷出灌漿密實(shí)度缺陷位置。

5 結(jié)語

本文分別對沖擊回波法、首波聲時(shí)法、超聲CT法以及阻尼振動法4種可運(yùn)用于套筒連接件灌漿密實(shí)度檢測的檢測方法進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明，這些方法雖然可以有效判斷套筒連接件灌漿密實(shí)度情況，但均存在一定的使用局限性，還需要進(jìn)一步深入研究，著重解決各方法在實(shí)際應(yīng)用中存在的局限性，提高套筒連接件灌漿密實(shí)度精度和效果。