水料比對(duì)鋼筋灌漿套筒連接技術(shù)影響研究★

齊梓丞 閆肖武 林文祥

(淮海工學(xué)院土木與港海工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005)

0 引言

預(yù)制裝配式建筑具有工業(yè)化水平高、建筑垃圾少、保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在我國(guó)得到大量的推廣和應(yīng)用，已經(jīng)成為建筑發(fā)展的一個(gè)重大方向。也是科研領(lǐng)域一個(gè)非?；钴S的領(lǐng)域，較多的專家學(xué)者做了大量的研究[1-4]。預(yù)制混凝土構(gòu)件之間的鋼筋連接技術(shù)是裝配式結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，也是形成各種裝配式結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)。不同預(yù)制構(gòu)件之間的鋼筋連接目前主要采用的方式是：鋼筋灌漿套筒連接[5]。

鋼筋套筒灌漿連接(rebar splicing by grout-filled coupling sleeve),是指在預(yù)制混凝土構(gòu)件內(nèi)預(yù)埋的金屬套筒中插入鋼筋并灌注水泥基灌漿料而實(shí)現(xiàn)的鋼筋連接方式，如圖1所示。套筒常采用鑄造工藝或者機(jī)械加工工藝制造，而灌漿料是以水泥為基本材料，配以細(xì)骨料、少量外加劑和其他材料組成的干混料，加水?dāng)嚢韬缶哂辛鲃?dòng)度大、早強(qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹等性能。連接機(jī)理是：將表面帶肋的鋼筋插入套筒，套筒內(nèi)壁有凹槽或者凸肋，向套筒內(nèi)灌注這種微膨脹的水泥基灌漿料，充滿套筒與鋼筋之間的間隙。一段時(shí)間后，灌漿料硬化與鋼筋的橫肋和套筒內(nèi)壁凹槽或凸肋緊密結(jié)合，通過粘結(jié)力和摩擦力即可實(shí)現(xiàn)兩根鋼筋連接后所受外力的有效傳遞。

水料比(水和灌漿料的比值)是影響灌漿料強(qiáng)度和性能的主要因素，也直接影響灌漿套筒這種連接方式的效果，因此對(duì)水料比的研究是很有必要的，找出水料比的變化對(duì)灌漿料和灌漿套筒的影響規(guī)律，希望能對(duì)水料比的選擇做出有益的參考。

1 試驗(yàn)方案和參數(shù)設(shè)計(jì)

市場(chǎng)購(gòu)買一種灌漿料，廠家推薦的水料比0.12，即1 000 g的灌漿料加水120 mL，本文設(shè)計(jì)水料比0.11,0.12,0.13,0.14,0.15,0.16，采用規(guī)程推薦的標(biāo)準(zhǔn)方法，分批制作了18組試件(每組3塊)，尺寸40 mm×40 mm×160 mm(見圖2)，另外制作了6個(gè)鋼筋套筒灌漿連接試件，均按標(biāo)準(zhǔn)要求養(yǎng)護(hù)。分別進(jìn)行灌漿料流動(dòng)度測(cè)試、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、套筒連接件的單向拉伸承載力試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)論

2.1 流動(dòng)度測(cè)試

流動(dòng)度測(cè)試見圖3。

流動(dòng)度是測(cè)定拌合料流動(dòng)性的一個(gè)重要指標(biāo)，流動(dòng)度小，拌合料不容易往套筒內(nèi)注漿，且不飽滿，影響拌合料的強(qiáng)度；流動(dòng)度太大，保水性不好，容易泌水，影響拌合料的凝結(jié)。規(guī)程規(guī)定高強(qiáng)灌漿料的初始流動(dòng)度和30 min流動(dòng)度分別不低于300 mm和280 mm(見表1)。

表1 流動(dòng)度測(cè)試結(jié)果

表1中可以看出，所有試塊的流動(dòng)度均符合規(guī)范要求。但很明顯的看出來(lái)隨著水料比減小，流動(dòng)度有降低趨勢(shì)，尤其水料比為0.1時(shí)，流動(dòng)度在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)附近；但隨著水料比的增加，流動(dòng)度增大，但攪拌后的灌漿料仍然比較均勻，未出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。這也能滿足實(shí)際工程中的誤差要求，以防操作工人動(dòng)作粗放。

2.2 拌合料試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

強(qiáng)度指標(biāo)是灌漿料最重要的力學(xué)性能指標(biāo)，直接影響套筒連接方式的成敗。強(qiáng)度低說明不足以起到連接鋼筋的效果。我們分別將按標(biāo)準(zhǔn)要求養(yǎng)護(hù)的試件在萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)壓力機(jī)上做了抗折強(qiáng)度和1 d，3 d，28 d的抗壓強(qiáng)度(見圖4，圖5)，結(jié)果均滿足規(guī)范要求，試驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2中可以看出，所有構(gòu)件的1 d強(qiáng)度,3 d強(qiáng)度,28 d強(qiáng)度值均符合規(guī)范的最低要求，說明水料比只要變化不劇烈，對(duì)硬度的影響不是非常大。但表中也能看出比較明顯的變化規(guī)律，即隨著水料比的增大，強(qiáng)度還是呈下降趨勢(shì)。說明用料的降低，對(duì)強(qiáng)度還是有減小的影響。

表2 強(qiáng)度測(cè)試

代號(hào)抗壓強(qiáng)度水料比代號(hào)水料比抗壓強(qiáng)度規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)J-01-150.62J-01-279.82J-01-3114.500.10N-02-1N-02-2N-02-30.1150.221 d強(qiáng)度大于35 MPa75.263 d強(qiáng)度大于60 MPa112.2628 d強(qiáng)度大于85 MPaJ-03-1J-03-2J-03-3J-05-1J-05-2J-05-348.6873.32104.3845.3670.3298.420.120.14N-04-1N-04-2N-04-3N-06-1N-06-2N-06-30.130.1542.0870.88105.3240.3662.3495.76

2.3 鋼筋套筒灌漿連接件的拉伸試驗(yàn)

考慮到構(gòu)件制作的定位和精細(xì)程度，自制了簡(jiǎn)易臺(tái)座，事先將鋼筋穿插進(jìn)套筒內(nèi)，固定在木樁上，用鐵釘、鐵絲等把套筒、鋼筋等均初步固定，然后精細(xì)調(diào)整，如圖6所示。共制作了套筒的灌漿連接試件共6根。本次拉伸試驗(yàn)，在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上完成，通過對(duì)比灌漿套筒連接試件和同直徑的鋼筋母材的抗拉強(qiáng)度，來(lái)驗(yàn)證灌漿套筒連接方式的合理性。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 灌漿套筒連接件的強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

從表3中可以得出以下重要結(jié)論：

1)所有按正常規(guī)定完成的試件，最后破壞都是因?yàn)殇摻畋焕瓟?見圖7)，套筒沒有損壞，也沒有鋼筋從套筒內(nèi)被拉出來(lái)破壞的。這證明套筒質(zhì)量沒有問題，灌漿料的強(qiáng)度也是足夠的。

2)從水料比變化上看，因?yàn)樗媳鹊慕档陀绊懥斯酀{料的強(qiáng)度，從連接件最終破壞的承載力和極限強(qiáng)度上看，水料比的降低也使得連接件破壞的承載力和極限強(qiáng)度是降低的。

3 結(jié)語(yǔ)

1)試驗(yàn)結(jié)果表明：水料比的減小，會(huì)導(dǎo)致灌漿料流動(dòng)度減小，強(qiáng)度略有增大，水料比的增大，會(huì)導(dǎo)致灌漿料流動(dòng)度增大，強(qiáng)度略有減小，因此水料比應(yīng)有一個(gè)合理的范圍。同時(shí)也能滿足施工時(shí)的誤差行為。

2)在水料比合理范圍內(nèi)，最后灌漿套筒連接件破壞的結(jié)果都是始于鋼筋拉斷。連接處的強(qiáng)度不低于鋼筋的強(qiáng)度，證明套筒灌漿連接鋼筋這種方式是可行的。但隨著水料比的增大，連接件的承載力有下降的趨勢(shì)。

3)建議水料比給定一個(gè)合理范圍，而不是給定某一個(gè)固定值。

本文研究系大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，也是指導(dǎo)教師的科研項(xiàng)目的一個(gè)小的組成部分，感謝指導(dǎo)教師給予的悉心幫助和指導(dǎo)，也感謝學(xué)校的資助。