预制装配式建筑套筒灌浆连接技术研究.pdf

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预制装配式建筑套筒灌浆连接技术预制装配式建筑套筒灌浆连接技术研究研究及应用及应用天津市建设系统科学技术发展项目（项目编号2015-6）天津住宅科学研究院有限公司赵晓辉（15802205692）2017年3月1引言预制装配式建筑是由预制混凝土构件通过钢筋、连接件等加以连接并现场浇筑混凝土而形成整体的建筑，属于住宅工业化、住宅产业化范畴。

主要组成构件包括预制混凝土夹心保温外墙板、混凝土叠合受弯构件（叠合梁、叠合板）、预制外挂墙板、预制楼梯等，如图1所示。

钢筋连接技术是预制装配式建筑的关键技术之一，可靠的连接是保证结构整体性和抗震能力的关键，目前我国装配式建筑采用的连接方式有套筒连接、浆锚连接和机械连接3种，其中以套筒灌浆连接方式居多，如图2所示。

图1装配式建筑示意图图2竖向钢筋套筒连接2套筒灌浆连接技术原理钢筋套筒灌浆连接接头由带肋钢筋、灌浆套筒和专用灌浆料组成。

钢筋套筒灌浆连接原理是透过铸造的中空型套筒，钢筋从两端开口插入套筒内部，不需要搭接或焊接，钢筋与套筒之间填充高强度微膨胀结构性灌浆料。

其连接机理主要是借助灌浆料受到套筒的约束作用，加上灌浆料本身具有微膨胀特性，以此增强与钢筋、套筒内侧间正向作用力，钢筋由该正向力与粗糙表面产生的摩擦力，来传递钢筋应力。

按钢筋与套筒连接方式不同，分为全灌浆和半灌浆。

全灌浆接头是一种传统的连接形式，连接套筒与两端的钢筋均采用灌浆方式连接，接头结构如图3a所示。

半灌浆接头是一种较新的连接形式，套筒与一端钢筋采用灌浆连接方式连接，而另一端采用机械连接方式连接，接头结构如图3b所示。

图3灌浆接头结构示意图由于预制构件的连接钢筋接头不得不在同一截面布置，因此在装配式混凝土结构技术规范JGJ1-2014中明确规定，采用套筒灌浆连接的纵向钢筋，其接头应满足现行国家行业标准钢筋机械连接技术规程JGJ107中的级接头性能要求。

接头是否达到级接头性能要求，要通过JGJ107规定的接头型式检验进行判定，其内容包括：

单向拉伸、高应力反复拉压和大变形反复拉压3项试验，对接头的变形性能和抗拉强度进行检测，各项均达到级性能指标的接头，方可判为级接头。

不同规格钢筋的套筒灌浆连接接头要分别进行型式检验，接头型式检验性能指标见表1。

表1灌浆接头性能指标3钢筋连接用灌浆套筒国家行业标准钢筋连接用灌浆套筒JG/T398-2012将灌浆套筒按加工方式分为铸造灌浆套筒和机械加工灌浆套筒。

为保证套筒横截面的承载能力，套筒灌浆连接端钢筋锚固长度不宜小于8倍钢筋直径，套筒内钢筋长度最短不小于接头型式检验确定的锚固长度，最长不大于套筒灌浆腔最大深度，灌浆套筒中间轴向定位点两侧应预留钢筋安装调整宽度。

同时，为保证套筒灌浆腔对灌浆料的锚固能力，腔内设置的剪力槽的数量应符合表2的规定，剪力槽两侧凸台轴向厚度不应小于2mm。

表2灌浆套筒单侧灌浆腔内剪力槽数量连接钢筋直径，mm122022323640剪力槽数量，个345灌浆套筒采用铸造工艺制造时宜选用球墨铸铁，采用机械加工工艺制造时宜选用优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、合金结构钢或其它经过接头型式检验确定符合要求的钢材。

采用球墨铸铁制造的灌浆套筒，材料应符合GB/T1348的规定，其材料性能尚应符合表3的规定，灌浆套筒的尺寸偏差应符合表4的规定。

钢筋连接用灌浆套筒JG/T398对灌浆套筒外观质量要求为：

采用铸造工艺加工的灌浆套筒内外表面不应有影响使用性能的夹渣、冷隔、砂眼、缩孔、裂纹等质量缺陷。

采用机械加工工艺加工的灌浆套筒表面不得有裂纹或影响接头性能的其它缺陷；灌浆套筒端面和外表面的边棱处应无尖棱、毛刺。

并且要求灌浆套筒应与灌浆料匹配使用，采用灌浆套筒连接钢筋接头的抗拉强度应符合JGJ107中级接头的规定。

表3灌浆套筒的材料性能要求项目性能指标GT4（用于400MPa钢筋）GT5（用于500MPa钢筋）抗拉强度，MPa550600延伸率，%53球化率，%9090布氏硬度，HBW180250180250表4灌浆套筒尺寸偏差序号项目套筒尺寸偏差钢筋直径，mm1220223236401外径允许偏差，mm0.81.01.52长度允许偏差，mm（0.01L）3锚固段环形突起部分的内径最小尺寸与钢筋直径差值，mm104、套筒灌浆连接性能试验4.1预制剪力墙抗震性能试验4.1.1试验方案试验试件共为3个，均由试验墙体、墙顶的加载梁及墙底的地梁组成，分别命名为RCW-1、PRCW-1、PRCW-2，其中RCW-1为现浇剪力墙试件；PRCW-1为两侧预制，中间现浇试件，用于模拟窗间墙情况，两侧预制墙体竖向钢筋均为双排套筒灌浆连接；PRCW-2单侧为预制墙体，另一侧为现浇试件，用于模拟一般情况，预制墙体竖向钢筋均为单排套筒灌浆连接，套筒连接钢筋布置方式为“S”形。

预制剪力墙与地梁之间设置20mm接缝采用高强度钢筋套筒灌浆料填充。

轴压比为0.1。

依据建筑抗震试验方法规程（JGJ101-96）对试验试件进行加载，首先施加竖向荷载，然后施加水平荷载。

RCW-1PRCW-1PRCW-2图4试验试件尺寸4.1.2试验现象RCW-1+7

（1）现象RCW-1-7

（1）现象PRCW-1+6

（2）现象PRCW-1-6

（2）现象PRCW-2+6

（1）现象PRCW-2-6

（2）现象PRCW-1滞回曲线PRCW-2滞回曲线4.1.3试验结论PRCW-1及PRCW-2抗震承载能力及耗能能力均满足相关规范要求；经过验证所采用的预制剪力墙结构技术体系满足相关规范要求，可以视为等同现浇结构；应特别对钢筋套筒灌浆连接钢筋机械连接端进行工艺检验，保证机械连接端的安全性。

4.2灌浆套筒接头性能试验经过对灌浆套筒接头进行单向拉伸试验、高应力反复拉压试验及大变形反复拉压试验，结果表明该接头符合级性能要求。

图5试验构件制作5住研营造系列产品5.1注册商标“筑研营造”是住宅科学研究院自主研发品牌，涉及套筒、灌浆料、工装、露骨料剂、混凝土养护剂等装配式建筑关键技术产品。

图5“筑研营造”注册商标5.2球墨铸铁半灌浆套筒球墨铸铁半灌浆套筒符合球墨铸铁件、钢筋连接用灌浆套筒等质量标准，钢筋接头满足钢筋机械连接技术规程级接头技术要求。

表5筑研营造球墨铸铁套筒尺寸参数规格型号钢筋直径（mm）内腔直径（mm）出浆口位置（mm）灌浆长度（mm）灌浆比例总长（mm）GTB-4-14-B14281201158.21150GTB-4-16-B16301371328.251705.3高强度水泥基灌浆料高强度水泥基灌浆料是一种以水泥基为主的胶凝材料，产品加水搅拌后流动度大、强度高，具有早强、快硬、微膨胀等特性，专门用于钢筋连接套筒灌浆，能形成可靠的连接接头。

表6高强度水泥基灌浆料技术指标检测项目性能指标流动度,mm初始30030分钟260抗压强度,MPa1天303天5028天85竖向自由膨胀率24小时与3小时差值0.02%0.5%氯离子含量%0.03泌水率%0筑研营造灌浆料特点：

1）流动度高，搅拌时间短，可操作时间长（达60分钟以上），可保证各种施工作业条件下的灌浆连接顺利完成，消除了因材料可操作时间短导致灌浆失败的隐患。

2）配方设计先进，抗压强度、微膨胀性能稳定，连接接头的性能和质量有保障。

3）针对不同结构应用而进行了专业设计，直径在25mm以下钢筋连接接头，采用加水率高的85MPa灌浆料，以适应施工中可能出现的加水率偏差，有效保证连接质量。

4）与筑研营造套筒接头配套使用，在各种工况下均能完成具有充分安全度的接头，其合格率在工程抽检试验中达到100%。

5.4配套工装产品包括套筒配套工装、预埋锚栓及配套工装、预埋吊钉及配套工装、磁性装置等，能够提供系列化、标准化供应。

图6“筑研营造”配套工装6套筒灌浆施工技术6.1施工依据类别名称编号施组文件施工组织设计/图纸建筑专业施工图/结构专业施工图/规范标准装配式混凝土结构技术规程JGJ1-2014装配式剪力墙住宅建筑设计规程北京市地方标准DB11/T970-2013装配整体式混凝土结构技术规程天津住宅集团企业标准DBQ29-74-2014钢筋连接用灌浆套筒JG/T398-2012钢筋连接用套筒灌浆料JG/T408-2013建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2013混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-20156.2组织架构6.3主要机具序号机具或设备名称用途数量1电子称称料、称水2台2量杯盛水2个3温度计量室温、水温4个4砂浆搅拌机搅拌灌浆料2台5电动灌浆泵灌浆2台6水桶盛水，搅拌3个7手动灌浆枪注水、补浆2个项目负责人质量负责人注浆班组封堵班组技术负责人安全员材料员搬运班组搅拌班组封边班组8专用堵头封堵出浆口1500个9钢垫片支撑墙板若干6.4施工工艺6.5施工要点1）检查预制构件是否完整，套筒各注浆孔、出浆孔及墙板底部是否畅通。

2）放置尺寸为30mm30mm，厚度20mm（由1mm、2mm、5mm不同厚度组成）专用垫片，错开布置。

利用座浆料进行分仓构件吊装墙板检查留置影像资料静置5分钟利用灌浆机灌浆按比例搅拌灌浆料利用专用堵头封堵各出浆口填写灌浆记录表成品保护24小时3）吊装、安装、支撑墙板。

4）吊装后，应用吹风机吹净墙板地面，以保持灌浆通道贯通。

5）根据墙板特点提前进行分仓，利用座浆料将墙板四周进行封闭，封闭材料应为专用座浆料，不能为普通砂浆，否则将会出现收缩裂缝，导致漏浆；在预留线管部位，利用专用座浆料进行重点塞堵。

6）搅拌灌浆料，按12%比例先将水全部倒入搅拌桶内，然后加80%灌浆料，等搅拌基本成型后再加剩余20%灌浆料，搅拌时间不少于5分钟，搅拌完成后静置3-5分钟，以便排出浆液内气体。

7）利用注浆机进行灌浆，灌浆前应提前湿润墙体底部，每延米注水量不宜小于200ml，同时不宜大于300ml。

注浆口应设在墙板中间下口；灌浆压力应达到1.0MPa；灌浆时根据出浆情况用专用堵头进行封堵；灌浆完成后保持1.0MPa压力继续持压20秒。

6.6注意事项1）灌浆施工之前，应提前告知建设单位、监理单位及总包单位，以便安排相关人员进行监督检查。

2）灌浆施工人员应为专业技术工人，经过相应机构进行培训并具有其颁发的专项施工工作证。

3）灌浆时，应有现场灌浆施工记录表，对灌浆情况进行详细记录。

4）灌浆时，应留有现场出浆情况影视资料，以便后期检查现场出浆情况。

5）灌浆时，现场应留有同条件试块及标养试块，同时现场制作接头进行拉拔试验。

6）具备灌浆专项验收的楼层应提前告知建设单位，以便安排人员进行验收。

7）灌浆料应储存于通风、干燥、阴凉处，避免阳光长时间照射。

8）气温高于30，拌合水应避免阳光照射，水温应尽量控制在25以下。

9）气温低于5不应继续灌浆，养护温度低于10应有保温措施。

10）使用电动灌浆泵灌浆时，需要有停电应急措施，以防突然停电造成灌浆停止。

11）雨雪天气，不应进行灌浆施工。

12）灌浆料超出有效期不得使用。

13）操作人员要接受安全培训并接受安全监督管理。

14）现场剩余、遗撒和泄露的干料或浆料要随时收集处理。

15）注浆之前，应准备快硬粉（可为水泥和石膏混合料），一旦注浆时发现漏浆，应立即停止，通过快硬浆料进行封堵，时间应控制在15分钟之内，封堵完后立即补充灌浆。

6.7冬季施工保护措施根据设计要求与钢筋连