套筒灌漿連接作為裝配式建筑中鋼筋的主要連接方式得到廣泛應(yīng)用，其中半套筒灌漿連接采用螺紋連接與灌漿連接共同作用的方法，能夠有效減少灌漿料用量并加快施工速度。通過對GT4型鋼筋半套筒灌漿接頭進(jìn)行單向拉伸試驗、高應(yīng)力反復(fù)拉壓試驗、大變形反復(fù)拉壓試驗，證明該型套筒灌漿接頭能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中Ⅰ級接頭所規(guī)定的強(qiáng)度及變形性能要求，可用于裝配式建筑施工。同時對半套筒灌漿連接施工工藝及灌漿飽滿度檢查方法進(jìn)行要點總結(jié)，對于該技術(shù)能夠安全有效應(yīng)用于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點提供了參考。
半套筒灌漿；接頭；性能試驗；施工工藝
隨著******推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化力度的不斷增強(qiáng)，在裝配式建筑建造過程中，構(gòu)件之間鋼筋的有效連接是保證結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的關(guān)鍵，由于裝配式結(jié)構(gòu)連接部位較小，采用焊接、綁扎等傳統(tǒng)的連接方式不便于施工，套筒灌漿連接方式便由此產(chǎn)生。早在上世紀(jì)60年代，美國的余占疏[1](AlfredA. Yee)博士就在夏威夷38層高的阿拉莫阿納酒店的預(yù)制混凝土柱中，采用了其發(fā)明的套筒灌漿連接技術(shù),此后該技術(shù)逐漸被各國引進(jìn),按照套筒形式分類，可將灌漿連接接頭分為半套筒灌漿接頭與全套筒灌漿接頭，其中前者以其尺寸較小、施工便利、性能穩(wěn)定等優(yōu)點相較于后者在預(yù)制混凝土墻、柱主筋連接中得到更為廣泛的應(yīng)用。
1 半套筒灌漿連接原理及特點
半灌漿套筒一端設(shè)有內(nèi)螺紋，連接前需將一端連接鋼筋端頭鐓粗加工直螺紋或直接滾軋直螺紋，通過兩端直螺紋間咬合作用形成螺紋連接端。套筒另一端為灌漿端，內(nèi)部設(shè)有剪力鍵，連接鋼筋插入后，從注漿孔注入微膨脹高強(qiáng)水泥基灌漿料，漿料從出漿口處流出后停止注漿，待灌漿料硬化后便將鋼筋與套筒結(jié)合成為整體，從而實現(xiàn)鋼筋的連接與力的傳遞。如圖1所示為半套筒灌漿連接構(gòu)造示意圖。在實際工程應(yīng)用中，半灌漿套筒可連接HRB335、HRB400和HRB500級鋼筋直徑為12～40mm的熱軋帶肋或余熱處理鋼筋，在預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)墻、柱主筋連接中應(yīng)用廣泛。
半套筒灌漿連接的性能檢驗與施工技術(shù)
與全套筒灌漿連接相比，半套筒灌漿連接具有以下特點：
（1）在工廠即可通過螺紋完成50%的連接，這樣既容易控制連接質(zhì)量，還方便套筒在模具中安裝固定，能夠大程度體現(xiàn)預(yù)制優(yōu)勢；
（2）相比全套筒灌漿連接，能夠減少加密區(qū)箍筋數(shù)量；
（3）與全灌漿相比，能夠大幅度降低灌漿料用量，連接同型號鋼筋時，灌漿高度可降低一半，使得灌漿壓力、分倉難度均大大降低，灌漿質(zhì)量更容易保證。另外，一旦發(fā)生灌漿不滿現(xiàn)象，半灌漿連接出現(xiàn)在鋼筋端頭部位，對連接受力影響較小，而全灌漿連接則恰恰出現(xiàn)在鋼筋受力大部位，對連接質(zhì)量影響明顯；
（4）半灌漿套筒材質(zhì)好、加工精度高，應(yīng)用于剪力墻結(jié)構(gòu)時，在滿足保護(hù)層厚度前提下能大程度增加雙排鋼筋H值。
2 半套筒灌漿連接性能試驗
2.1套筒灌漿接頭材料性能
2.1.1 灌漿套筒
試驗用套筒為連接鋼筋直徑為20mm的GT420半灌漿套筒，其尺寸參數(shù)如表1所示。所采用制造材料為45圓鋼，其性能應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋連接用灌漿套筒》[3]（JG/T398-2012）中相應(yīng)規(guī)定要求。套筒內(nèi)壁設(shè)置有交替布置的凹槽與凸肋，此構(gòu)造有利于鋼筋與灌漿料以及灌漿料與套筒之間力的傳遞。套筒一端為預(yù)埋端，設(shè)有內(nèi)螺紋，該端孔口尺寸較小，與擁有外螺紋的鋼筋在預(yù)制構(gòu)件澆筑時即連接；另一端為裝配端，孔口尺寸較大，以保證現(xiàn)場裝配時能夠吸收構(gòu)件制作上產(chǎn)生的誤差與安裝時產(chǎn)生的偏差。選取2只同一批次GT4型半灌漿套筒進(jìn)行材料性能試驗，
半套筒灌漿連接的性能檢驗與施工技術(shù)
2.1.2 水泥基灌漿料
鋼筋連接用套筒灌漿料是指以水泥為基本材料，配以細(xì)骨料，以及混凝土外加劑和其他材料組成的干混料，填充于套筒和帶肋鋼筋間隙，加水?dāng)嚢韬缶哂辛己玫牧鲃有?、早?qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹等性能[4]。其材料性能應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋連接用套筒灌漿料》[5]（JG/T 408-2013）中相應(yīng)規(guī)定要求。，強(qiáng)度設(shè)計值為85MPa的CGMJM-Ⅵ型高強(qiáng)水泥基灌漿料進(jìn)行材料性能檢驗
半套筒灌漿連接的性能檢驗與施工技術(shù)
2.2單向拉伸試驗
《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》[8]（JGJ 107-2016）規(guī)定，鋼筋套筒灌漿接頭試件單向拉伸試驗需制作一組鋼筋偏置試件和一組鋼筋對中試件進(jìn)行試驗，偏置試件鋼筋偏心示意圖如圖3所示。試驗加載制度為：先由0加載至鋼筋拉應(yīng)力達(dá)到0.6倍鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，然后卸載至鋼筋內(nèi)力為0，此時測量殘余變形，再次施加荷載至試件的大拉力，記錄極限抗拉強(qiáng)度，繼續(xù)施加荷載至試件破壞，此時測量大力下總伸長率。
半套筒灌漿連接的性能檢驗與施工技術(shù)
2.3高應(yīng)力反復(fù)拉壓試驗
《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》[8]規(guī)定，鋼筋套筒灌漿接頭試件高應(yīng)力反復(fù)拉壓試驗加載制度為：先由0加載至鋼筋拉應(yīng)力達(dá)到0.9倍鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，然后卸載并反向加載至鋼筋壓應(yīng)力達(dá)到0.5倍鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，重復(fù)此過程20次后，將試件拉伸至破壞。
半套筒灌漿連接的性能檢驗與施工技術(shù)
2.4大變形反復(fù)拉壓試驗
《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》[8]規(guī)定，當(dāng)接頭試件性能等級不同時，試驗加載制度也不同。對于接頭性能等級為Ⅰ級和Ⅱ級的試件，加載制度為：先由0加載至鋼筋拉應(yīng)變達(dá)到2倍鋼筋屈服應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)值，然后卸載并反向加載至鋼筋壓應(yīng)力達(dá)到0.5倍鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，反復(fù)拉壓4次后將接頭試件加載至鋼筋拉應(yīng)變達(dá)到5倍鋼筋屈服應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)值，此時再次卸載并反向加載至鋼筋壓應(yīng)力達(dá)到0.5倍鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，重復(fù)此步驟再次反復(fù)拉壓4次后將試件拉伸至破壞。對于接頭性能等級為Ⅲ級的試件，加載制度為：先由0加載至鋼筋拉應(yīng)變達(dá)到2倍鋼筋屈服應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)值，然后卸載并反向加載至鋼筋壓應(yīng)力達(dá)到0.5倍鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，重復(fù)此步驟反復(fù)拉壓4次后將試件拉伸至破壞。
半套筒灌漿連接的性能檢驗與施工技術(shù)
從以上試驗結(jié)果看出，依據(jù)《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》[7]的有關(guān)規(guī)定，對4組GT4型半套筒灌漿連接試件分別進(jìn)行偏置單向拉伸試驗、對中單向拉伸試驗、高應(yīng)力反復(fù)拉壓試驗、大變形反復(fù)拉壓試驗，試驗結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定接頭抗拉強(qiáng)度大于連接鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的要求（試驗用鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為540MPa），且變形性能也滿足相應(yīng)變形性能指標(biāo)，因此該型鋼筋半灌漿套筒接頭能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的Ⅰ級接頭性能指標(biāo)，可用于裝配式建筑施工。
3 半套筒灌漿連接施工工藝及質(zhì)量檢查方法
3.1預(yù)制構(gòu)件廠灌漿套筒安裝
半套筒灌漿連接的性能檢驗與施工技術(shù)
在安裝過程中，我們需要注意以下施工要點：
（1）鋼筋絲頭加工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制保證鋼筋端部平直，同時控制好鋼筋總長度尺寸，要考慮到鋼筋與套筒螺紋重合連接的長度，要求構(gòu)件拆模后外露鋼筋偏差為0～+10mm；
（2）鋼筋絲頭螺紋直徑應(yīng)使用螺紋環(huán)規(guī)檢查：環(huán)規(guī)通端絲頭應(yīng)能順利旋入，止端絲頭旋入量不能超過3倍絲頭螺距；
（3）使用力矩扳手將檢驗合格的鋼筋絲頭與灌漿套筒擰緊連接，外露絲扣和擰緊力矩值均要達(dá)到要求；
（4）套筒與模板固定時應(yīng)使用專用固定件進(jìn)行固定，要保證套筒定位準(zhǔn)確同時不能漏漿；
（5）灌漿管與排漿管要安裝結(jié)實，必要時可進(jìn)行綁扎固定，防止?jié)仓炷習(xí)r脫落、漏漿；
（6）在構(gòu)件出廠前需重新對灌漿套筒位置、錨固鋼筋長度、套筒內(nèi)腔以及灌漿、排漿管路進(jìn)行檢查，確保符合要求。
3.2 現(xiàn)場預(yù)制構(gòu)件安裝
半套筒灌漿連接的性能檢驗與施工技術(shù)
在預(yù)制構(gòu)件安裝過程中，我們需要注意以下施工要點：
（1）首先重點檢查灌漿套筒內(nèi)腔和灌漿、出漿管路是否通暢，保證后續(xù)灌漿作業(yè)順利；
（2）采用水平縫坐漿單套筒灌漿方法時，漿料層須高于構(gòu)件底面標(biāo)高，同時為防止空氣憋堵在構(gòu)件底部，宜中間高、兩邊低；
（3）采用水平縫聯(lián)通腔分倉封縫的多套筒灌漿方法時，分倉時需把座漿料塞在構(gòu)件水平縫下方，形成30～40mm寬的分倉隔墻，將長度較大的構(gòu)件底面分成2部分或3部分，單倉大尺寸不宜超過1.5m，周圈再用封縫座漿料密封壓實，等待封縫料硬化達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度后實施后續(xù)灌漿施工。
3.3 現(xiàn)場灌漿施工
半套筒灌漿連接的性能檢驗與施工技術(shù)
在灌漿過程中，我們需要注意以下施工要點：
（1）在灌漿料制備過程中，應(yīng)先將水倒入攪拌桶，然后加入約70%灌漿料，用專用攪拌機(jī)攪拌1～2分鐘后，將剩余灌漿料全部加入，再攪拌3～4分鐘至灌漿料均勻，此時靜置約2～3分鐘，使?jié){內(nèi)氣泡自然排出后再使用；
（2）當(dāng)環(huán)境溫度超過灌漿料使用溫度上限（35℃）時，須做實際可操作時間檢驗，保證在灌漿料可操作時間內(nèi)完成灌漿；
（3）特別注意，灌漿料應(yīng)在自加水?dāng)嚢栝_始45分鐘內(nèi)灌完，為施工過程中可能出現(xiàn)的突發(fā)狀況保留一定的應(yīng)急操作時間；
（4）灌漿料凝固后，取下灌漿孔、排漿孔處專用橡膠堵頭，保證孔內(nèi)凝固的灌漿料上表面高于排漿孔下邊緣5mm以上；
（5）灌漿結(jié)束后，在灌漿料同條件養(yǎng)護(hù)試塊抗壓強(qiáng)度達(dá)到35MPa后，方可進(jìn)行后續(xù)施工。通常，環(huán)境溫度在15℃以上，24小時內(nèi)構(gòu)件不得受擾動；環(huán)境溫度位于5～15℃，48小時內(nèi)構(gòu)件不得受擾動；環(huán)境溫度在5℃以下時，應(yīng)采取保溫措施。
3.4 灌漿飽滿度檢查
在實際工程施工過程中，灌漿的飽滿程度是保證施工質(zhì)量為關(guān)鍵的部分，因此在灌漿料凝固后，需對全部灌漿接頭進(jìn)行灌漿飽滿度檢查。由于在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)制作過程中，套筒已澆筑在構(gòu)件內(nèi)部，因此灌漿飽滿度的檢查一直以來都是施工驗收中的一道難題。通常方法為取下排漿孔處封堵膠塞，檢查孔內(nèi)凝固的灌漿料上表面是否高于孔口下緣5mm以上?；蛘呶覀兛梢酝ㄟ^測試預(yù)埋導(dǎo)線之間的電阻值，來判定灌漿飽滿度，即將灌漿套筒靠近排漿口的下方對稱打孔，將測量導(dǎo)線預(yù)埋在套筒內(nèi)壁和鋼筋之間的間隙內(nèi)，如圖8所示。由于灌漿料內(nèi)部主要以離子導(dǎo)電，其電阻值遠(yuǎn)大于鋼筋和套筒，若灌漿不飽滿，預(yù)埋導(dǎo)線之間的電阻值應(yīng)無限大；若灌漿飽滿，則測定的電阻值接近灌漿料自身的阻值。
半套筒灌漿連接的性能檢驗與施工技術(shù)
4 結(jié)語
套筒灌漿連接技術(shù)作為裝配式建筑施工過程中一項重要的鋼筋連接技術(shù)，對于保證建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定起到至關(guān)重要的作用。其中半套筒灌漿連接以其套筒尺寸小、灌漿料用量少、施工便利迅速的優(yōu)點得到非常廣泛的應(yīng)用。半套筒灌漿連接接頭進(jìn)行單向拉伸試驗、高應(yīng)力反復(fù)拉壓試驗、大變形反復(fù)拉壓試驗，證明該型半套筒灌漿接頭的強(qiáng)度及變形性能能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的Ⅰ級接頭性能要求,可用于裝配式建筑施工。同時給出半套筒灌漿連接技術(shù)在施工過程中應(yīng)注意的要點與灌漿飽滿度檢查方法。證明只要按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工，半套筒灌漿連接完全可以滿足裝配式建筑構(gòu)件之間鋼筋的連接需求。
