X射線法在裝配式建筑灌漿質量檢測的應用研究

李智慧

鹽城市市政設施管理處 江蘇 鹽城 224002

近些年來，針對于裝配式建筑的推廣應用，越來越多的國家政策得以出臺，結合社會環境綠色節能發展的需求，裝配式建筑在我國得到較快的發展，其中主推的結構體系為裝配式整體式混凝土結構。與傳統的現澆體系相比，裝配式建筑在節能環保和提高工程施工效率方面有著一定的優勢。灌漿連接是裝配混凝土結構體系中預制構件之間連接方式中最為重要的一種，通過灌漿料凝固后與鋼筋產生的錨固力來傳遞構件之間的受力[1]。目前裝配式混凝土結構中灌漿連接主要分為套筒連接和漿錨搭接兩類，其中套筒連接方式應用的更廣泛。當裝配式建筑采用灌漿連接時，其灌漿節點的質量決定著整個結構體系的安全[2]，目前國內對灌漿質量的檢測有過一些研究，從初期的直接破損取樣觀察，到后續嘗試采用多種無損方法進行試驗，目前可行的檢測方法主要有：預埋傳感器法、預埋鋼絲拉拔法、沖擊回波法、內窺鏡法及X射線成像法等[3-5]，其中X射線成像法相比其他檢測方法而言具有無需預埋設備、無需破損、現場檢測便捷等特點，綜合而言優于其他幾種檢測方法?；诖吮疚膶深惓Ｓ玫腦射線成像法在檢測靈敏度方面和實際工程應用方面進行對比研究，以期為裝配式建筑的現場檢測提供技術參考。

1 X射線成像法檢測灌漿質量原理

當X射線穿過實體時會發生衰減現象，主要是因為在物體中發生吸收衰減和散射衰減情況，而且不同物質X射線在其中的衰減系數不一樣，所以在應用X射線檢測時，其穿透物體后的射線強度會受物體的厚度和物體內部的缺陷影響，當厚度增大時透過的射線強度就會減小，當透過空洞等缺陷部位時，會減少對X射線的吸收衰減，透過的強度會增強[6]。

X射線膠片成像法檢測灌漿質量原理為將底片放置于待檢混凝土預制構件連接節點位置的后面，透射過混凝土的X射線會使膠片感光，即使底片上的鹵化銀感光產生影像，再將底片帶回實驗室暗室中經過顯影和定影處理后得到底片，在膠片受到感光越多的區域，其底片上的黑度越大，之后可以通過觀察膠片上的圖像就可知曉物體內部的狀況。X射線膠片成像法檢測設備及配套設施主要有常規的便攜式X射線機、射線膠片及底片處理暗室。

X射線數字成像法（DR法）檢測灌漿質量是將待檢混凝土預制構件連接節點位置的背后的X射線膠片換成數字平板探測器，當射線透過被檢預制構件，透過的X射線被數字平板探測器所接收，經過一些列的處理轉換為數字信號，再通過電腦軟件處理，最終可以在電腦顯示屏上得到數字圖像。X射線數字成像法檢測設備主要有便攜式高頻恒壓 X 射線機、數字成像板、計算機及數據處理軟件。

從檢測的原理上可以看出X射線膠片成像法與X射線數字成像法的一些區別，X射線膠片成像法在施工現場檢測完成后需將底片帶至實驗室處理，之后才能在觀片燈下查看檢測結果，這說明采用X射線膠片成像法檢測時從現場檢測至最后知曉檢測結果中間至少需要一天的時間，檢測結果有一定的延后性。采用X射線數字成像法時，在檢測現場可以通過筆記本電腦里的軟件來處理數據，在檢測現場即可得到檢測結果，具有較高的時效性。另外，從設備投資的成本上看出，X射線膠片成像法檢測可使用常規的便攜式X射線機，價格便宜；X射線數字成像法的高頻恒壓 X 射線機一般需要采用進口設備，其配套的數字成像板及數據處理軟件價格均較昂貴，設備成本較高。

2 檢測靈敏度對比研究

2.1 X射線成像法在混凝土中的檢測靈敏度

2.1.1 試件制作

為研究X射線成像法在裝配式混凝土結構的盲孔灌漿節點的檢測靈敏度，模擬制作兩個200×200×300mm的方形橫通孔混凝土試件，分別為試件1與試件2。試件1內置橫通孔規格是寬度10mm、高度分別為7mm、8mm、9mm、10mm、11mm及12mm；試件2內置橫通孔規格是寬度10mm、高度分別為3mm、4mm、5mm、6mm及7mm。

2.1.2 試驗參數

采用X射線膠片成像法和X射線數字成像法分別對試件1和試件2進行試驗。X射線膠片成像法試驗的工藝參數均為：工作電壓245kV、工作電流5mA、透照時間5分鐘、焦點距離600mm；射線底片暗室處理的參數均為：顯影5分鐘、定影8分鐘、流水沖洗30分鐘后風干或烘干。X射線數字成像法試驗時工藝參數均為：電壓250kV、電流3mA、照射時間1分鐘、焦點距離800mm；電腦接收幀數為10幀，一幀6秒。

2.1.3 試驗結果

試驗得到試件1和試件2的結果分別見圖1-4所示。圖1和圖2分別為試件1和試件2膠片成像法試驗底片，試件1中7-12mm高度的長橫孔在底片上的影像均較為清晰；試件2中4-7mm高度的長橫孔在底片上的影像均較為清晰，3mm高度的長橫孔在底片上顯示過于模糊，基本不可見。圖3和圖4分別為試件1和試件2數字成像法試驗結果圖片，試件1中7-12mm高度的長橫孔圖像清晰明顯；試件2中4-7mm高度的長橫孔圖像清晰可見，3mm高度的長橫孔圖像顯示較為模糊，但仍隱約可見。因此得知，X射線膠片法在20cm厚度的墻板中在其穿射方向上最小能發現4mm的缺陷，X射線數字成像法在20cm厚度的墻板中在其穿射方向上最小能發現3mm的缺陷。

圖1 試件1膠片成像法試驗底片

圖2 試件2膠片成像法試驗底片

圖3 試件1數字成像法試驗結果圖片

圖4 試件2數字成像法試驗結果圖片

2.2 X射線成像法在混凝土灌漿套筒內的檢測靈敏度

2.2.1 試件制作

制作一個200×200×300mm的混凝土試件，其內置直徑為40mm的橫通孔，命名為試件3，并制作3個套筒試件，其內含有不同尺寸的階梯孔洞。套筒試件1內階梯孔洞的尺寸為5mm、10mm、15mm、20mm，套筒試件1內階梯孔洞的尺寸為11mm、12mm、13mm、14mm，套筒試件1內階梯孔洞的尺寸為6mm、7mm、8mm、9mm。試驗時，將套筒試件分別放入試件3內。

2.2.2 試驗參數

X射線膠片成像法與X射線數字成像法的試驗參數均同本文中2.1.2中的試驗參數。

2.2.3 試驗結果

試驗得到的結果分別見圖5和圖6所示。從圖5(a)、(b)、(c)和圖6(a)、(b)、(c)中均可見明顯的長條形影像，比較三個套筒在膠片成像法和數字成像法下得到的影像，都可以明顯看出套筒試件1中的影像長度較短，這說明套筒試件1中5mm厚的階梯孔洞未能測試到，而套筒試件3中6mm厚的階梯孔洞的影響清晰可見，這說明最小只能檢測到6mm的階梯孔洞。因此得知，X射線膠片成像法和X射線數字成像法在20cm厚度的墻板灌漿套筒中在其穿射方向上均最小能發現6mm的缺陷。

圖5 膠片成像法試驗底片

圖6 數字成像法試驗結果圖片

3 工程應用

為確認X射線成像法在裝配式工程應用中的可行性，選擇無錫市惠山區某項目進行試驗驗證。該項目含11棟住宅樓，其中4棟采用為裝配式剪力墻結構，每幢18層，其中剪力墻采用灌漿套連接，該工程所使用套筒規格為外徑48mm、長度310mm，套筒內錨固鋼筋公稱直徑為16mm，設計錨固長度128mm。分別使用X射線膠片成像法和X射線數字成像法對灌漿套筒進行試驗，從圖7和圖8可以，采用X射線膠片成像法和X射線數字成像法對剪力墻中灌漿套筒試驗均可以得到清晰的影像，灌漿套筒的輪廓、錨固鋼筋及其內部的灌漿情況都較為清晰。

圖7 X射線膠片成像法試驗射線底片

圖8 X射線數字成像法試驗結果圖片

4 結論

(1) X射線數字成像法與X射線膠片成像法相比而言，其設備成本高，檢測時能夠當場知曉檢測結果，具有較高的時效性。

(2) 本文采用 X 射線膠片成像法和X射線數字成像法測試其在200 mm厚的混凝土墻中和灌漿套筒中的檢測靈敏度，試驗結果表明：X射線膠片法在20cm厚度的墻板中在其穿射方向上最小能發現4mm的缺陷，X射線數字成像法在20cm厚度的墻板中在其穿射方向上最小能發現3mm的缺陷；X射線膠片成像法和X射線數字成像法在20cm厚度的墻板灌漿套筒中在其穿射方向上均最小能發現6mm的缺陷。

(3) X 射線膠片成像法和X射線數字成像法現場測試均能得到較好的成像效果和準確的結果，均能在實際工程中應用。