鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)的研究進(jìn)展

楊軍明 張明鑫

摘? 要：鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)是一種技術(shù)可靠、施工方便的鋼筋連接技術(shù)，是目前裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋連接最常見的方式，適用性廣，不受荷載類別、鋼筋直徑大小和房屋高度等因素的影響，可靠性更高，它的質(zhì)量也關(guān)系到裝配式混凝土建筑的結(jié)構(gòu)安全和使用壽命。本文介紹了套筒灌漿連接的力學(xué)性能和溫度對(duì)鋼筋套筒灌漿連接的影響，討論了灌漿連接技術(shù)現(xiàn)存的一些問題以及質(zhì)量控制措施，最后對(duì)該項(xiàng)技術(shù)在工程實(shí)際中的研究應(yīng)用提出了建議。

關(guān)鍵詞：套筒灌漿連接? 力學(xué)性能? 溫度? 質(zhì)量控制措施

中圖分類號(hào)：TU755.3 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）04（c）-0030-03

Research Progress of Reinforcement Sleeve Grouting Joint Technology

YANG Junming1? ZHANG Mingxin2*

（1.Nantong Weixin Concrete Co.， Ltd.， Rugao， Jiangsu province， 226551 China; 2. School of Civil Engineering， Anhui Jianzhu University， Hefei， Anhui province， 230022? China）

Abstract： The grouting connection technology of steel sleeve is a reliable and convenient construction technology. It is the most common way of steel bar connection in the assembled concrete structure. It is widely applicable and is not affected by load category， reinforcement diameter and height of the house， and has higher reliability， Its quality also relates to the structural safety and service life of the assembled concrete building. The influence of mechanical properties and temperature of sleeve grouting connection on the connection of reinforced sleeve grouting is introduced. Some problems existing in grouting connection technology and quality control measures are discussed. Finally， suggestions are put forward for the research and application of this technology in engineering practice.

Key Words： Sleeve grouting connection; Mechanical properties; Temperature; Quality control measures

套筒灌漿連接技術(shù)指的是將帶肋的鋼筋插入內(nèi)部含有凹凸面的套筒中，往鋼筋和灌漿套筒之間的縫隙里灌入高強(qiáng)度的灌漿料，灌漿料凝固后鋼筋被錨固在灌漿套筒中，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)預(yù)制構(gòu)件連接的一項(xiàng)鋼筋連接技術(shù)。鋼筋套筒灌漿連接接頭是由專業(yè)加工生產(chǎn)出的套筒、鋼筋組裝和相應(yīng)配套的灌漿料的組合體，在施工連接時(shí)通過向套筒中灌入高強(qiáng)度的水泥灌漿料，依靠各個(gè)材料之間相互黏結(jié)咬合的作用將套筒和鋼筋連接起來。鋼筋套筒灌漿連接接頭的優(yōu)點(diǎn)是性能可靠、適用性廣、安裝簡(jiǎn)便等。

1? 灌漿連接的力學(xué)性能

1.1 拉伸

黃遠(yuǎn)等通過對(duì)鋼筋半套筒灌漿連接的試驗(yàn)和分析得出，半套筒灌漿試件有鋼筋拉斷、鋼筋出現(xiàn)刮犁式拔出以及套筒發(fā)生滑絲3種破壞形態(tài)，主要取決于灌漿料和鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的承載力、鋼筋在極限強(qiáng)度下對(duì)應(yīng)的承載力和套筒螺紋所對(duì)應(yīng)的承載力的最小值，且破壞形態(tài)為鋼筋拉斷時(shí)，鋼筋是否發(fā)生偏移對(duì)試件自身的承載力沒有顯著影響;可以使用公式計(jì)算半套筒灌漿試件抵制鋼筋發(fā)生刮犁式拔出時(shí)的承載力，為了預(yù)防試件出現(xiàn)鋼筋刮犁式拔出的破壞現(xiàn)象，應(yīng)讓半套筒灌漿連接試件抵抗鋼筋刮犁式拔出的承載力大于鋼筋本身的極限強(qiáng)度和套筒螺紋對(duì)應(yīng)的承載力極限值;鋼筋的螺紋質(zhì)量和套筒的質(zhì)量對(duì)半套筒灌漿試件的承載力有著舉足輕重的影響，為了增強(qiáng)試件抵抗套筒發(fā)生滑絲的承載力，可以通過增加鋼筋螺紋段的長(zhǎng)度來解決。

吳小寶等通過單調(diào)拉伸與單向重復(fù)拉伸試驗(yàn)來研究鋼筋的種類和齡期對(duì)套筒灌漿受力性能的影響得出，連接的荷載-位移曲線跟破壞的模式和齡期相關(guān)，1d齡期及以前，曲線沒有出現(xiàn)比較明顯的屈服段，在1d齡期后，曲線和鋼筋的屈服曲線相似，出現(xiàn)顯著的屈服階段和強(qiáng)化階段;套筒灌漿的極限承載力低于相對(duì)應(yīng)鋼筋極限強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的拉力，且與鋼筋種類和齡期有關(guān)。

1.2 拉拔

谷凡等經(jīng)過研究連接25mm鋼筋的鋼筋套筒灌漿連接部件得出，當(dāng)鋼筋應(yīng)力因?yàn)槔旌奢d而達(dá)到抗拉強(qiáng)度570Mpa時(shí)，鋼筋的應(yīng)力順著軸向從加載端逐漸減小到非加載端，在非加載端時(shí)的應(yīng)力最小，約等于零，主要原因是灌漿料的微膨脹使得非加載端的鋼筋受到輕微的壓應(yīng)力，而沿著軸向從兩邊向中心截面套筒應(yīng)力逐漸增加，套筒第一主應(yīng)力在中心截面處的大小為270Mpa，在套筒端部密封的地方以及和灌漿料接觸的套筒肋部位，套筒第三主應(yīng)力約為-130Mpa;灌漿料很大一部分區(qū)域都處在受壓狀態(tài)，僅會(huì)在某些個(gè)別的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，數(shù)值范圍變化也比較小，當(dāng)鋼筋抗拉強(qiáng)度達(dá)到570Mpa時(shí)，灌漿料的第三主應(yīng)力最大數(shù)值發(fā)生在套筒與鋼筋肋上表面接觸的部位、和套筒肋下表面接觸的部位以及套筒端部，大小約為-120Mpa，達(dá)到其軸心抗拉強(qiáng)度。

吳濤等通過創(chuàng)建套筒灌漿連接件鋼筋軸向拉力和筒壁應(yīng)力的計(jì)算模型分析得出，套筒灌漿部件的破壞歷程有4個(gè)階段，分別是彈性、屈服、強(qiáng)化、頸縮。在彈性階段，套筒灌漿連接的部件和鋼筋的材料性能相似，荷載和位移都是成比例增加;在屈服階段，因?yàn)楣酀{料對(duì)連接的作用，對(duì)比鋼筋的屈服強(qiáng)度有顯然的增大，荷載—位移曲線出現(xiàn)了比較明顯的波動(dòng);在強(qiáng)化階段，荷載到達(dá)了峰值，灌漿料發(fā)生了滑出的現(xiàn)象;在頸縮階段，套筒灌漿連接部件鋼筋被拉斷，斷裂的位置會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)。

2? 溫度對(duì)灌漿連接的影響

2.1 高溫的影響

王國(guó)慶通過研究發(fā)現(xiàn)，在常溫下錨固長(zhǎng)度選擇套筒長(zhǎng)度的一半時(shí)，能夠滿足受力需求;隨著溫度的升高，套筒灌漿連接的極限承載力徐徐下降，在高于400℃時(shí)，極限承載能力退化的更快。直徑不相同的試件對(duì)于高溫的響應(yīng)程度也會(huì)有所不同;就整體而言，隨著溫度的升高，鋼筋界面和灌漿料的粘結(jié)強(qiáng)度下降，溫度相同時(shí)，鋼筋直徑越小，粘結(jié)強(qiáng)度越大;在常溫和高溫狀態(tài)下，試件因軸向拉伸作用產(chǎn)生破壞都是延性破壞，不論試件最終為何種破壞形態(tài)，在下降段或強(qiáng)化段構(gòu)件仍然有很大的位移發(fā)展空間，中高溫狀態(tài)下，發(fā)生的破壞大多數(shù)為粘結(jié)破壞，在發(fā)生粘結(jié)破壞過程中，鋼筋被拔出，鋼筋被拔出的位移占了總位移相當(dāng)大的一部分比例。

肖建莊等研究得出，高溫會(huì)明顯影響鋼筋套筒灌漿連接失效模式，當(dāng)經(jīng)過溫度不超過400℃時(shí)均是套筒外的鋼筋發(fā)生斷裂，當(dāng)經(jīng)過溫度達(dá)到600℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生灌漿料和鋼筋連接滑移無效;鋼筋套筒灌漿的極限荷載會(huì)隨著溫度的上升而下降，經(jīng)歷溫度達(dá)到600℃作用下和在常溫作用下的試件相比，試件的極限荷載下跌幅度僅為7.6%，說明高溫對(duì)灌漿套筒連接的承載力影響較小;當(dāng)溫度不超出600℃時(shí)，套筒灌漿的接頭抗拉強(qiáng)度是鋼筋抗拉強(qiáng)度的1倍以上。

2.2 低溫的影響

張海波等通過試驗(yàn)得出，低溫環(huán)境下，施工前預(yù)熱灌漿套筒，可以保證構(gòu)件邊緣和灌漿套筒內(nèi)部溫度達(dá)到灌漿料需用溫度，避免灌漿料澆筑后因?yàn)槭剡^快在套筒壁上形成冰膜夾層，影響灌漿套筒的質(zhì)量;通過電伴熱對(duì)構(gòu)件和套筒進(jìn)行升溫，抵消外界低溫環(huán)境帶來的溫度損失，在灌漿料達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度后即可停止升溫措施;溫失較快、溫度較為薄弱部位在水平縫位置，對(duì)水平縫位置采取升溫和保溫措施，保證更有效地對(duì)灌漿料進(jìn)行升溫，最大限度地降低溫度損失。

周玉強(qiáng)等結(jié)合工程實(shí)際得出，在低溫灌漿施工中的核心是對(duì)溫度的測(cè)量和控制，為了保證低溫灌漿料發(fā)生硬化的溫度，灌漿時(shí)應(yīng)該增強(qiáng)溫度的監(jiān)控，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度情況來決定是否需要啟動(dòng)保溫加熱措施，來確保施工的正常進(jìn)行;將由試驗(yàn)研發(fā)出的低溫套筒灌漿技術(shù)和低溫套筒灌漿料應(yīng)用于冬季或寒冷條件下施工，為寒冷環(huán)境下所產(chǎn)生的施工障礙提供了新的解決方案。

3? 灌漿連接技術(shù)現(xiàn)存的問題以及質(zhì)量控制措施

套筒灌漿密實(shí)度一直是裝配式建筑行業(yè)中關(guān)注的問題，目前還沒有有效的檢測(cè)方法;現(xiàn)有的設(shè)備不能滿足精密套筒灌漿密實(shí)度檢測(cè)技術(shù)的客觀檢測(cè)條件。鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)是安全可靠的鋼筋連接工藝，但是在工程實(shí)踐中存在諸多問題，如出漿孔不出漿體、連通腔爆倉漏漿、灌漿料強(qiáng)度不足、套筒內(nèi)漿體回流等質(zhì)量問題，影響裝配式建筑的結(jié)構(gòu)安全。

鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)的質(zhì)量控制措施主要在生產(chǎn)階段的質(zhì)量控制、施工階段的質(zhì)量控制，施工階段的質(zhì)量控制主要有連接鋼筋的質(zhì)量控制和套筒灌漿料的質(zhì)量控制，相比較連接鋼筋的質(zhì)量控制，套筒灌漿料的質(zhì)量控制更為重要。對(duì)于連通腔灌漿施工方法，分倉和封倉時(shí)應(yīng)合理規(guī)劃連通腔的區(qū)域，封倉時(shí)應(yīng)使空腔完全密封。灌漿料應(yīng)嚴(yán)格控制水料比，在低溫環(huán)境下作業(yè)時(shí)，應(yīng)保證作業(yè)環(huán)境溫度在5℃以上，并做好保溫措施。灌漿前應(yīng)逐個(gè)檢查每個(gè)街頭的灌漿孔和出漿孔，保證孔路暢通。灌漿時(shí)，應(yīng)在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)選擇一個(gè)便于操作的灌漿口，嚴(yán)禁一個(gè)連通腔有兩個(gè)或兩個(gè)以上的灌漿點(diǎn)，會(huì)窩氣。

4? 結(jié)語

在裝配式建筑中，鋼筋套筒灌漿連接起著決定性的作用，灌漿施工的質(zhì)量水平是影響結(jié)構(gòu)整體性的關(guān)鍵因素。結(jié)合灌漿連接的技術(shù)特點(diǎn)和我國(guó)南北氣候差異特點(diǎn)，還有一些問題需要進(jìn)一步研究，如降低在低溫環(huán)境下施工時(shí)的成本、接頭性能的檢驗(yàn)方法、施工中灌漿質(zhì)量控制措施和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。

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