[发明专利]一种套筒灌浆综合试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种套筒灌浆密实性试验装置，其特征在于：包括自平衡反力架、双向作用千斤顶、加载系统、上预制构件、下预制构件、注浆管和注浆泵，所述加载系统包括千斤顶端板、千斤顶端板定位螺栓、上预制构件定位板、分析平台和摄像机，所述下预制构件通过下预制构件定位销栓固定在自平衡反力架的底部上，所述上预制构件位于所述下预制构件的上方，所述上预制构件定位板通过上预制构件定位螺栓固定在上预制构件上，所述千斤顶端板通过所述千斤顶端板定位螺栓固定在所述上预制构件定位板上，所述双向作用千斤顶位于所述千斤顶端板的上方，所述双向作用千斤顶的上端通过千斤顶定位螺栓固定在自平衡反力架的顶部上；

所述注浆泵通过所述注浆管与钢筋连接套筒的注浆孔连通；

所述上预制构件内的钢筋连接套筒的上端与上预制构件受力钢筋的下端固定连接，连接钢筋模拟杆的下端通过下预制构件内预埋的连接螺母连接到下预制构件受力钢筋的上端上，连接钢筋模拟杆的上端穿过连接界面插入所述钢筋连接套筒；

所述摄像机通过摄像机固定架安装在所述分析平台上，所述上预制构件或下预制构件位于所述摄像机的下方且连接界面与摄像机上下正对。

2.一种如权利要求1所述的套筒灌浆密实性试验装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

连接界面的密实度试验：

(1)连接界面注浆模拟试验

1.1)根据工程实际确定连接界面的上预制构件、下预制构件的模拟尺寸；

1.2)预制上预制构件、下预制构件，上预制构件、下预制构件均为装配式混凝土构件，并注意钢筋连接套筒的定位和注浆孔及排气孔的朝向，当连接界面上设有抗剪槽时应留出浆液流动槽；

1.3)待预制构件混凝土达到设计强度的75％以上后，将构件安装于如权利要求1所述的试验装置上，上预制构件与下预制构件进行预连接对位，且确定上预制构件中预埋的钢筋连接套筒与下预制构件中的连接钢筋模拟杆能完全对准；

1.4)在下预制构件的上表面边缘设橡胶垫圈，防止连接界面浆液的渗漏；

1.5)在下预制构件的预埋连接螺母上拧上连接钢筋模拟杆，连接钢筋模拟杆具有光滑外表面，且与所连接的受力钢筋具有相同的直径；

1.6)启动上部的双向作用千斤顶，使上、下预制构件对准压紧；

1.7)将注浆管与钢筋连接套筒的注浆孔连接，开启注浆泵向钢筋连接套筒及连接界面注入浆液，待钢筋连接套筒排气孔出浆后，用木塞堵住排气孔；逐个注浆孔进行注浆，待全部注浆孔注浆完毕后，在最后一个注浆孔进行加压注浆，只要其中一个排气孔的木塞被冲出，并将用新木塞重新堵住排气孔，注浆结束；

(2)连接界面密实度测试

2.1)待连接界面注浆结束，经养护注浆料强度达到设计强度后；启动双向作用千斤顶对连接界面施加拉力，直至连接界面被拉开为止；

2.2)将上预制构件卸下安装至分析平台上，画出空洞与气泡孔的轮廓线，并通过摄像机进行定距离摄像；

2.3)将定量的细石英砂灌入空洞与气泡孔内，记录灌入体积V₁；

2.4)将上预制构件置换成下预制构件，进行相同的摄像与测试，记录灌入体积V₂；

2.1)计算连接界面密实度：μ＝(V-V₁-V₂)/V，V为界面需灌注浆液总体积，为抗剪槽与浆液流动槽之和；当连接界面上未布设抗剪槽及浆液流动槽时，可近似取注浆泵注入连接界面浆液总体积减去所有钢筋连接套筒内的浆液体积。

3.一种如权利要求1所述的套筒灌浆密实性试验装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

钢筋连接套筒内灌浆密实度试验:

(1)钢筋连接套筒注浆模拟试验

1.1)按设计要求制作钢筋连接套筒的模拟构件，包括上预制构件和下预制构件，将上预制构件、下预制构件均设计成具有上、下连接钢板，下预制构件中间加竖向型钢支撑的钢结构，上、下预制构件的连接界面变成由两构件的连接钢板的直接连接；

1.2)在下预制构件的上端连接钢板上，按设计的构件截面尺寸及所连接的受力钢筋位置打孔并在下部固定连接螺母，配置连接钢筋模拟杆，连接钢筋模拟杆插入钢筋连接套筒部分为光滑外表面且与所述连接的受力钢筋具有相同的直径，连接钢筋模拟杆的下端部有外螺纹与连接螺母相配；

1.3)在上预制构件的上端与双向作用千斤顶相连端的连接钢板上的受力钢筋位置打通孔，受力钢筋一端配螺纹，另一端与钢筋连接套筒紧配，在螺纹端配双螺母将上端连接钢板夹中间，以调节钢筋加钢筋连接套筒的长度，连接界面上各钢筋连接套筒加受力钢筋的长度保持一致；

1.4)将下预制构件上的连接钢筋模拟杆从连接界面下方的连接螺母拧入，伸出连接界面的长度为插入钢筋连接套筒的设计长度，并套入钢筋连接套筒下口的密封垫圈；将装好钢筋连接套筒的上预制构件下放，使对应的连接钢筋模拟杆全部插入相应的钢筋连接套筒内，启动双向作用千斤顶，施加荷载使密封垫圈压紧，并拧紧每个钢筋连接套筒上端连接受力钢筋的上下螺母，使上预制构件、下预制构件安装到位且固定不动；

1.5)按实际工程灌浆的工艺，连接注浆泵及注浆管，或模拟实际工程中将各套筒注浆孔和排气孔用塑料管和三通管连接到一侧或两侧注浆孔进行注浆；

1.6)启动注浆泵，逐个注浆孔进行注浆，待相应的排气孔冒浆后用木塞堵住排气孔，待全部排气孔均冒浆后结束注浆；

(2)钢筋连接套筒内浆液密实度测试

2.1)待注浆浆液终凝后，从下预制构件下端拧出连接钢筋模拟杆；拆除钢筋连接套筒的所有与注浆孔连接的连接管。

2.2)观察钢筋连接套筒内连接钢筋模拟杆周边的空隙与气泡分布情况；

2.3)待注入的浆液达到设计强度后，在下预制构件安装连接钢筋模拟杆处接入压水喷嘴，启动小水泵，向钢筋连接套筒内压水，通过计量压入水量推算钢筋连接套筒内的空隙量，套筒内注浆的密实度可表达为：μ′＝(V′-V₁′-V₂′)/V′，其中V′为钢筋连接套筒的内部体积，V₁′为连接钢筋模拟杆的体积，V₂′为压入的水量；

若需进一步观察钢筋连接套筒灌浆的密实情况，可将上预制构件移至分析平台，进行切割、剖析，通过摄像机摄像分析其气泡的分布及数量。