装配式建筑智能套筒灌浆连接技术

引言

预制装配式混凝土结构中最重要的部分是钢筋的连接，而传统的灌浆套筒存在着施工不便、灌浆密实度差和质量检测难的问题，智能套筒的研发正是为解决此类‘隐蔽工程质量失控’问题。基于灌浆智能套筒的结构和智能技术的特点，实现了对灌浆料的全生命周期智能检测，既顺应了当前建筑行业智能化发展趋势，又符合我国当前智能建筑战略规划目标要求。智能套筒技术不仅可在产品研发阶段充分指导产品设计，避免产品存在问题的风险，而且该套筒还可应用于项目的施工过程控制，预防质量问题发生。

1.产品概述

在预制装配混凝土建筑领域，灌浆套筒钢筋连接技术是一种连接方式，它通过在套筒内进行浇筑专用灌浆料[1]，待灌浆料硬化后形成密实的连接体，将两段钢筋牢固结合，实现力的有效传递，为预制构件的装配提供了关键技术支撑。但传统灌浆套筒仍存在施工不便，灌浆不易密实，造价成本高等问题。为了解决目前套筒灌浆质量检测难、不准确、不全面的问题，通过对套筒结构进行改进从而对智能和全周期的套筒内灌浆料质量进行检测，研发了新型智能套筒。

智能套筒，其内部设置的压电陶瓷传感器对灌浆料密实度、强度、温度等进行检测，还能对裂缝、损伤等问题开展识别，在使用过程中，能够对灌浆料的结构状况开展持续检测，真正实现了从生产到使用全部过程的智能化检测。实现这一大进步后，充分解决传统灌浆套筒在质量检测上难度大、检测不精准的弊端，同时利用大数据分析，向人们发出早期预警信号，并提出对应的处理方案，大大增加建筑工程的安全性和运行维护效率。

2.工作原理

智能套筒（图 1）的工作原理是基于压电材料的特性和压电波动法，通过在套筒两端的智能骨料孔内设置以 PZT 型(pzt-5a/43/82）压电陶瓷片为核心的智能骨料（图 1），配合双线型屏蔽导线增强信号稳定性；检测时，数据采集卡激发智能骨料产生应力波信号，通过 “一发一收互动法”，即两个智能骨料分别发射和接收信号，通过对比传播后信号的幅值、模态、频谱等差异，由数据采集卡同步采集信号并传输至显示控制终端，从而实现对套筒内灌浆料密实度、强度及裂缝的全生命周期检测，判断灌浆质量是否存在缺陷。

图 1 智能套筒、智能骨料实体

套筒两端分别设灌浆孔、出浆孔，外侧对称开设智能骨料孔，内置发射与接收信号的智能骨料（上下对齐），导线经铜轴连接至外部数据采集卡，最终接入显示控制终端（如电脑）。智能骨料以 PZT-4型压电陶瓷片为核心（兼具发射与接收功能，敏感性高），采用双线型屏蔽导线（含塑料保护层与铜丝网）抗干扰；套筒选用 Q235 钢材（屈服强度 235MPa），智能骨料以环氧树脂胶（抗压强度 ⩾80MP a）固定。

3.核心功能

3.1 智能化检测

内置 PZT 型(pzt-5a/43/82）压电陶瓷传感器，与数字温度计、铜轴共同制成智能骨料，通过使用压电波动法实现对智能骨料“一发一收”信号交互，可实时检测套筒内灌浆料的密实度等检测数据，覆盖从生产、施工到运营的全生命周期，突破了传统套筒“仅物理连接，无检测功能”的局限性。

3.2 全生命周期安全预警

在前期实时监测套筒出厂前灌浆料养护温度（精度 ±0.59C ），记录 28d 强度增长曲线；在施工阶段，灌浆过程中采集数据，当密实度低于 90% 时自动触发声光报警，同步推送至管理人员移动端；每年生成结构健康检测报告，通过数据分析预测灌浆料强度衰减趋势，提前 6 个月发出维护预警。

4.产品优势与市场前景

4.1 优势

智能骨料与智能钢筋可以实现全生命周期无损检测，主要通过数据分析提前预警，提升建筑安全性。产品符合全球建筑智能化趋势及我国建筑信息化战略，“监测+服务”模式可针对性满足工业制造（生产效率与设备寿命）、建筑施工（结构安全与合规管理）等场景需求。技术符合《智能建造发展行动计划（2021-2025 年）》中“推广建筑结构健康监测技术”要求，获住建部 2024 年智能建造新技术推荐，适配政府重点工程、地标建筑等高端需求。

4.2 市场场景

在高端建筑设施工程中，例如地标性建筑、超高层建筑等，他们的结构安全性要求极高，智能套筒可通过实时监测灌浆料密实度、强度及裂缝，提前预警潜在风险，契合工程对长期安全保障的需求。

在重点民生工程领域，包括桥梁、轨道交通枢纽等，传统套筒质量检测难题易引发安全隐患，智能套筒的“一发一收”信号交互技术能精准判断缺陷，保障关键基础设施的稳定运行。

此外，在政策驱动的智能建造试点项目中，其技术符合《智能建造发展行动计划》要求，可作为示范技术推广，助力建筑数字化转型，尤其适合对技术创新性和数据化管理有高要求的项目场景。

5.结束语

装配式建筑智能套筒灌浆连接技术为装配式混凝土结构钢筋连接质量控制提供了新方法[2]，集成了 PZT 压电陶瓷传感器、双线型屏蔽导线等元器件，运用压电波动法实现了装配式混凝土结构整个生产—施工—运营阶段全生命周期监测，在解决传统套筒“检测难、不准确、不全面”等问题的基础上形成了全过程的智能质量把控体系；由于其具有智能化检测、高精度分析等特点符合建筑行业向数字化发展的方向，为保证建筑质量奠定基础，后续还可进一步加强相关材料的研发、算法模型的建立和完善产业链的协同推进等使其不断成熟，其推广还将带动装配式建筑质量检测体系的升级和建筑智能建设战略的实施落地，并促进我国建筑产业的转型升级和建筑行业的智能化进程，以及助力打造绿色低碳现代建筑体系。

参考文献

[1]孙雁琳.构件密集套筒并联连接技术在预制装配式混凝土施工中的应用[J].中国建筑金属结构,2022,(06):44-46.

[2]李依妮,马旭,李建新,等.装配式建筑标准规范发展及灌浆密实度检测技术研究评述[J].广东建材,2020,36(10):76-78.

基金项目：2025 年大学生创新训练计划项目（202513898002）装配式房屋超低能耗技术集成专家—绿色建筑工作室运营实践；2025 年大学生创新训练计划项目（202513898003）传承千年的智慧——榫卯结构赋能现代建筑的数字化创新与文化表达；中国建设教育协会 2025 年度科研课题（2005008），“双碳”目标下数字化技术赋能土木工程课程建设的研究与实践；第八批校级本科教育教学改革与研究项目（tyjy2025005），注重实践能力培养的课程内容重塑建设研究——以“大土木类”课程群建设实践为例；首批新工科课程建设项目（2025GKYJ01），《装配式建筑》.