阵列式超声波成像仪的应用-装配式建筑浆锚灌浆质量检测

一、检测技术现状对比

      装配式混凝土结构浆锚灌浆质量检测，是装配整体式建筑工程质量管控的重要环节。现阶段各类常规无损检测技术均存在场景适配局限：电磁雷达法在钢筋密集的浆锚孔腔场景下适用性受限，检测结果易受干扰；传统双侧对测超声波工艺需布设耦合剂、测点布设繁琐，整体检测效率偏低，现场实用性有限；射线拍片工艺操作流程复杂，存在辐射隐患，现场规模化应用难度较大；冲击回波法多依赖人工经验判读，结果稳定性不足，工程推广存在制约。整体而言，现阶段行业内缺少兼顾低成本、便捷性与可靠性的浆锚灌浆检测手段。

二、试验试件设计

为匹配工程常见成孔形式，试验设置四种孔道类型：混凝土通孔、金属波纹管、PVC-U管、钢管，孔道有效长度400mm。同时模拟施工现场常见病害，设置灌浆密实、局部漏浆、完全脱空、泡沫夹杂、木块夹杂等多种缺陷工况。试件混凝土强度等级为C35，预制养护28d后完成吊装拼接、座浆封边，植入连接钢筋并灌注80MPa等级灌浆料，自然养护28d后开展检测试验。

图1  浆锚灌浆孔道位置及试件外观与检测操作示意

三、试验结果与分析

      对四种不同孔道试件的灌浆饱满、完全脱空工况进行断层扫描成像比对：混凝土通孔、PVC管、钢管孔道的饱满与脱空工况成像特征区分明显，可清晰判别缺陷状态；金属波纹管孔道完全脱空工况成像结果与实际工况匹配，灌浆饱满工况部分测区存在信号误判现象，成像辨识度相对有限。

      二维拟合成像检测结果显示：混凝土通孔、PVC管、钢管孔道灌浆密实处无异常误判，50%局部脱空区域可通过强反射信号有效识别，脱空尺寸识别精度良好；试件内置木块、XPS泡沫夹杂缺陷均可以实现定位，位置偏差可控。金属波纹管孔道脱空区域可有效识别，但灌浆密实区域存在少量虚假强反射信号，易造成误判。整体检测数据表明，除金属波纹管外，其余三类孔道饱满工况识别稳定性较好，局部脱空尺寸识别误差≤15mm，异物缺陷位置偏差≤10mm。

      通过设定饱满灌浆工况信号临界值，量化判定缺陷可疑区域，实现缺陷位置、尺寸的定量分析。相较于二维图像人工判读方式，合成孔径聚焦算法可弱化人工色阶判定差异带来的主观误差，有效提升检测稳定性。试验数据显示，该定量分析方法缺陷识别偏差较二维拟合法降低40%～****，混凝土通孔、PVC管、钢管孔道缺陷识别精度表现优异，偏差控制在9mm以内；仅金属波纹管工况仍存在少量密实区域误判问题。

图 4 　试件S-W1（混凝土通孔）孔道全满与全空部位断层扫描成像结果

图5　试件S-W2（金属波纹管孔道）孔道全满与全空部位断层扫描成像结果

图6  试件S-W3（PVC孔道）孔道全满与全空部位断层扫描成像结果

图7　试件S-W4（钢管孔道）孔道全满与全空部位断层扫描成像结果

图8 试件S-W1（混凝土通孔）相控阵超声二维拟合检测结果

图9  试件S-W2（金属波纹管）相控阵超声二维拟合检测结果

图10  试件S-W3（PVC管）相控阵超声二维拟合检测结果

图11　试件S-W4（钢管）相控阵超声二维拟合检测结果

四、试验结论

1、A1040 MIRA 混凝土超声断层扫描仪成像技术采用单侧干耦合检测工艺，无需耦合剂辅助，检测流程简便**，可有效识别混凝土通孔、PVC管、钢管类浆锚孔道的灌浆脱空与夹杂缺陷，现场适配性良好。

2、二维拟合成像检测方式可稳定识别常规孔道灌浆缺陷，脱空尺寸识别误差可控制在15mm以内，异物缺陷定位偏差不超过10mm，满足工程检测基本精度要求。

3、合成孔径聚焦定量分析法可降低人工主观判读带来的误差，改善缺陷识别的稳定性与分辨水平，相较传统二维成像判读方式检测精度改善。

4、针对金属波纹管浆锚孔道，该技术可有效识别脱空缺陷，但受管材材质信号反射影响，灌浆密实区域存在一定误判概率，现场检测需结合工况综合校核。