装配式建筑工程中的钢筋套筒灌浆连接施工技术

装配式建筑工程中的钢筋套筒灌浆连接施工技术

郝新年   ,李琦

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摘要：钢筋套筒灌浆连接是指将单根钢筋插入填充有灌浆料拌合物的金属套筒中，通过灌浆料硬化形成整体来实现传力的钢筋对接技术，是保证预制装配式混凝土结构整体性的关键技术之一.该技术通过约束和限制灌浆料的径向扩张和劈裂变形，提高灌浆料和钢筋间的黏结强度，保证连接的可靠性.套筒、灌浆料和钢筋三者间的共同工作机理，特别是钢筋和灌浆料间的黏结机理和破坏机制，是钢筋套筒灌浆连接研究的重要内容.接头中钢筋、灌浆料和套筒间涉及多种力学作用，应力状态十分复杂，分析时难以建立准确的理论模型，在试验研究中因其密闭性构造，导致观测和数据采集受限.

关键词：装配式建筑；钢筋套筒；灌浆技术；工艺流程

引言

随着经济建设的快速发展，空气污染、气候恶化、资源能源匮乏等问题突出，绿色环保、可持续发展等问题成为国家最关注的话题。禁止现场搅拌、加快建筑速度，缩短建筑周期、提高建筑质量成为建筑业高质量发展的要求。我国装配式建筑的发展开始于20世纪五、六十年代，八十年代后开始形成规模化。进入新世纪后至今，我国装配式建筑在构件设计、生产以及施工等方面都有较大突破，已成为当今及未来建筑发展的大方向。装配式建筑的承重结构是通过节点将整个建筑物进行连接，因此建筑节点连接是否可靠是建筑物稳定的关键，已被证实节点采用钢筋套筒连接件是安全可靠的，而将套筒与钢筋连接起来的灌浆料性能决定整个建筑结构的稳定性。所以，研制高品质的套筒灌浆料产品必将推动装配式建筑形式的发展，对经济社会产生积极影响。

1灌浆套筒连接存在的质量问题

（1）灌浆料性能不符合标准要求。使用劣质或过期灌浆料、将初凝的灌浆料回收再利用、误用坐浆料或水泥砂浆等。（2）未正确使用灌浆套筒。套筒与连接钢筋不匹配，与灌浆料适用度差，钢筋锚固长度与套筒参数不符合。（3）灌浆孔道被异物堵塞。由于构件生产及安装导致异物进入灌浆腔、灌浆口和排浆孔道，堵塞孔道，造成灌浆困难，套筒内部浆体不连续。（4）施工原因造成钢筋缺陷或锚固长度低于设计值。现场施工过程管控不严格，操作人员专业化程度低，对钢筋强制就位，甚至将钢筋割短割断，降低锚固长度。另外，钢筋在施工现场因缺乏保护措施发生锈蚀。浇筑作业砂浆溅到钢筋上在外部形成砂浆层，降低了套筒连接性能。（5）预留钢筋在施工安装过程中因碰撞而偏位。由于构件生产及现场吊装过程中受到外部环境扰动，致使钢筋位置出现偏位，无法与套筒设计位置精确对中插接。（6）连通腔施工灌浆路径长，灌浆料因其流动度有限无法完全充盈各个套筒。

2套筒饱满度检测方法及其评价

2.1预埋钢丝法

预埋钢丝法是指试件养护一定龄期后，通过拉拔出浆口预埋的高强钢丝，根据拉拔荷载值判断构件灌浆饱满度。得出最适合工程现场质量检测的预埋钢丝各项指标，分别对不同钢丝直径、锚固长度及不同养护龄期的灌浆套筒试件进行拉拔试验，建议预埋钢丝选用直径5mm，锚固长度30mm，养护3d时进行检测。高提高检测效率基于预埋钢丝法，提出了可手动拉拔检测的预埋非接触钢丝成孔法，利用透明塑料管隔离预埋钢丝取消了钢丝锚固段，现场养护24h后即可进行检测，通过拉拔形成孔道，结合内窥镜技术检测灌浆饱满度。

2.2冲击回波法

冲击回波法是采用比超声波具有更大能量、穿透力更强、卓越频率分布更广、更适合频谱分析的冲击波进行检测。对有缺陷的构件，激振的弹性波滞后反射所用时间比套筒密实构件时间长。根据接收到的反射波，通过频谱分析技术确定回波频率峰值，以此判断灌浆密实度。通过进行冲击回波试验，验证套筒不同布置形式，以及分布筋的存在对冲击回波法检测结果的影响。研究表明，冲击回波法不受分布筋影响可对单排布置套筒定性区分灌浆不密实区，但当套筒双排对称布置、梅花状布置时，冲击回波法无法检测其缺陷区。此外因受到测点间距、测点处接触面粗糙度和套筒壁厚与孔径比的影响冲击回波法无法进行定量检测。

2.3超声波法

超声检测能检出缺陷的最小尺寸与换能器频率成反比，使用高频换能器，根据超声概率分析法结合波形分析法，对预设的两种小尺寸缺陷进行检测，结果表明提高换能器频率的方法可以提高检测精度，预设缺陷的检出率高达83.3%。利用混凝土超声断层扫描仪，根据一次扫描不同声速区，改变测试方向进而判断灌浆饱满度。试验表明垂直于套筒方向的测试结果存在误判，平行、重叠与套筒测试，2D图像为条带状，饱满区与不饱满区区别明显，可以定性、定量反映灌浆饱满度。基于缺陷造成导波信号能量衰减，提出了套筒灌浆饱满度检测的超声导波法。通过对首波信号经小波包分析法分解得到的能量差异，构建损伤指标WDI值。WDI值与灌浆缺陷程度呈正相关，提高了检测效果及检测结果的可视化程度。基于超声反射波衰减系数检测灌浆密实度的方法。超声换能器发射的超声波在钢板与混凝土交界处发生反射，反射波一部分被接收器接收，另一部分回射钢板且在交界面再次反射，如此往复反射波逐渐衰减。经检测钢板—空气界面与钢板—混凝土界面衰减系数差别较大，可根据衰减系数检测套筒内部缺陷区。

3套筒灌浆施工质量控制要点

3.1套筒选取与性能检验

施工方应根据JG/T398—2012《钢筋连接用灌浆套筒》行业标准选取具有合格证、产品说明书、出厂检验报告及型式检验报告的套筒原材料，且套筒进场后，对随机抽取的灌浆套筒检查其外观质量。确认产品检测报告符合要求后，开展灌浆料及套筒匹配性试验检测两者适用性。检测完成后对应开展钢筋套筒接头性能试验，抽取灌浆套筒并用匹配的灌浆料制作对重接头试件，并进行抗拉强度检验，接头性能应符合现行JGJ107—2016《钢筋机械连接技术规程》规定要求。

3.2套筒灌浆过程中施工质量控制

提高操作人员专业化程度，做到人人持证上岗，岗前有培训，上岗有监督，事后有总结。由专职质量检查人员与监理人员旁站，并记录相应文字及影像。灌浆开始前用水润湿套筒腔，保证灌浆料顺利进入套筒内部，提高连接强度。可以采用套筒内壁喷涂环氧树脂骨料的方法，增强内壁摩擦力。灌浆开始前先湿润灌浆机并预拌灌浆料，当施工时间长、灌浆体积大时，为防止意外停电浆料初凝应配备发电机，且控制灌浆时间在30min内，并预留足够时间处理意外。此外环境温度也会对套筒灌浆质量产生影响，冬季、夏季施工时要采取相应的保温加热或降温措施。

结束语

综上所述，在装配式建筑工程的施工中，钢套注浆连接是一种比较常见的方法，该部分的施工质量将直接影响钢连接的受力状态和结构的可靠性。为了有效保证钢套注浆连接的应用效果，施工单位必须遵循因地制宜的原则，有效运用施工技术，加强问题防控，从而提高施工质量。

参考文献

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