1 引言

  裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑是將主要構(gòu)件在工廠預(yù)制成型，到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，再通過(guò)少量現(xiàn)澆作業(yè)將構(gòu)件連成一體而建成的工業(yè)化建筑，鋼筋套筒灌漿連接是該結(jié)構(gòu)中受力鋼筋的重要連接方法。

  近幾年來(lái)，北京萬(wàn)科公司和北京建茂公司共同在鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)方面開展研發(fā)工作，開發(fā)出了填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的新型鋼筋灌漿連接技術(shù)，已成功地應(yīng)用在多個(gè)工程項(xiàng)目中，為編制相關(guān)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提供了技術(shù)數(shù)據(jù)和實(shí)踐成果，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。

  鋼筋套筒灌漿連接施工質(zhì)量對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的整體性、安全性有著重大影響，本文結(jié)合灌漿連接技術(shù)的原理和施工特點(diǎn)，闡明對(duì)連接質(zhì)量有重要影響的關(guān)鍵因素，提出了各階段連接施工質(zhì)量的保證措施。

  2 鋼筋套筒灌漿連接

  2.1 接頭組成及連接原理

  鋼筋套筒灌漿連接接頭由帶肋鋼筋、套筒和灌漿料三部分所組成。其連接原理是：帶肋鋼筋插入套筒，向套筒內(nèi)灌注無(wú)收縮或微膨脹的水泥基灌漿料，充滿套筒與鋼筋之間的間隙，灌漿料硬化后與鋼筋的橫肋和套筒內(nèi)壁凹槽或凸肋緊密嚙合，即實(shí)現(xiàn)兩根鋼筋連接后所受外力能夠有效傳遞。

  按鋼筋與套筒連接方式不同，該接頭分為全灌漿接頭和半灌漿接頭兩種。全灌漿接頭是傳統(tǒng)的灌漿連接接頭，接頭兩端的鋼筋均采用灌漿連接的接頭，兩端的鋼筋均須是帶肋鋼筋，其結(jié)構(gòu)如圖1a所示。半灌漿接頭是一端鋼筋用灌漿連接，而另一端采用非灌漿方法連接的接頭。而一端采用螺紋連接，另一端采用灌漿連接的方式是半灌漿接頭的主要形式，其結(jié)構(gòu)示意見圖1b。

  圖1   灌漿接頭結(jié)構(gòu)示意圖

  2.2 接頭型式和應(yīng)用部位v

  1）預(yù)制柱、預(yù)制剪力墻的豎向受力鋼筋同截面連接節(jié)點(diǎn)處?？刹捎冒牍酀{接頭或全灌漿接頭；

  2）預(yù)制梁的橫向受力鋼筋同截面連接節(jié)點(diǎn)處，通常采用全灌漿接頭。

  由于接頭在同截面布置，接頭性能應(yīng)達(dá)到鋼筋機(jī)械連接接頭的最高性能等級(jí)，國(guó)內(nèi)建筑工程的接頭應(yīng)滿足國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ107-2010《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》中的Ⅰ級(jí)性能指標(biāo)。

  2.3 連接施工工藝

  鋼筋套筒灌漿連接分兩個(gè)階段進(jìn)行，第一階段在預(yù)制構(gòu)件加工廠，第二階段在結(jié)構(gòu)安裝現(xiàn)場(chǎng)。

  預(yù)制剪力墻、柱在工廠預(yù)制加工階段，是將一端鋼筋與套筒進(jìn)行連接或預(yù)安裝，再與構(gòu)件的鋼筋結(jié)構(gòu)中其它鋼筋連接固定，套筒側(cè)壁接灌漿、排漿管并引到構(gòu)件模板外，然后澆筑混凝土，將連接鋼筋、套筒預(yù)埋在構(gòu)件內(nèi)。其連接鋼筋和套筒的布置見示意圖2。

  圖2  剪力墻接頭及布筋示意圖

  預(yù)制梁在工廠預(yù)制加工階段只預(yù)埋連接鋼筋。

  在結(jié)構(gòu)安裝階段，預(yù)制剪力墻、柱連接已澆筑結(jié)構(gòu)或另一預(yù)制構(gòu)件時(shí)，將構(gòu)件上的連接鋼筋插入本構(gòu)件的套筒內(nèi)后，將構(gòu)件固定后，從構(gòu)件側(cè)面的灌漿口向套筒內(nèi)灌入灌漿料，灌漿料從排漿口流出后，構(gòu)件靜置到漿料硬化，構(gòu)件連接施工即告結(jié)束。預(yù)制梁連接時(shí)，套筒套在兩構(gòu)件的連接鋼筋上，向每個(gè)套筒內(nèi)灌灌漿料后并靜置到漿料硬化，梁的鋼筋連接即結(jié)束。

  3 影響接頭連接施工質(zhì)量的因素和保證措施

  3.1 構(gòu)件預(yù)制階段

  3.1.1預(yù)制階段影響連接質(zhì)量的主要因素

  預(yù)制本階段影響連接質(zhì)量的主要因素包括：灌漿連接接頭性能和套筒質(zhì)量、鋼筋和套筒的定位精度、鋼筋與套筒連接質(zhì)量或鋼筋預(yù)安裝精度。

  1）灌漿連接接頭性能和套筒質(zhì)量

  合格的接頭和套筒產(chǎn)品，是保證預(yù)制構(gòu)件連接質(zhì)量的第一關(guān)鍵要素。接頭應(yīng)具有JGJ107-2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ⅰ級(jí)接頭型式檢驗(yàn)報(bào)告，套筒應(yīng)符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T398-2012《鋼筋連接用灌漿套筒》的要求。

  2）鋼筋和套筒的定位精度

  預(yù)制構(gòu)件的連接鋼筋和套筒位置準(zhǔn)確，是保證現(xiàn)場(chǎng)順利安裝和連接的關(guān)鍵。高精度模具和專用工裝對(duì)保證連接鋼筋和套筒位置準(zhǔn)確的必要手段。預(yù)制構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，鋼筋順利插入套筒，灌漿料充滿套筒和鋼筋周圈的間隙，連接質(zhì)量才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

  3）鋼筋與套筒連接質(zhì)量或鋼筋預(yù)安裝精度

  鋼筋套筒連接接頭是由兩端鋼筋分別與套筒連接的半個(gè)接頭所構(gòu)成，預(yù)制構(gòu)件內(nèi)預(yù)埋的套筒與鋼筋的連接或安裝質(zhì)量整個(gè)接頭連接質(zhì)量的一部分，因此也是保證整個(gè)接頭施工質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)。

  3.2.2 質(zhì)量保證措施

  1）灌漿連接接頭性能和套筒質(zhì)量

  在確認(rèn)接頭和套筒產(chǎn)品的檢測(cè)報(bào)告符合要求后，用接頭拉伸試驗(yàn)確認(rèn)實(shí)際材料的連接質(zhì)量。

  接頭拉伸試件應(yīng)采用構(gòu)件生產(chǎn)用連接鋼筋及接頭型檢確定的配套灌漿料，模擬現(xiàn)場(chǎng)連接工況制作每規(guī)格一組（3根）接頭，灌漿連接可按現(xiàn)場(chǎng)極限情況鋼筋在套筒內(nèi)貼壁安裝，灌漿連接后用薄膜密封，在無(wú)水、室溫的條件下養(yǎng)護(hù)28天后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果試件強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

  2）鋼筋和套筒的定位精度

  采用專業(yè)的模板，配備專用的鋼筋、套筒固定件。

  模板上加工的鋼筋、套筒定位孔位置偏差控制在±0.5mm范圍內(nèi)；專用固定件與模板的安裝間隙不超過(guò)1.0mm；專用固定件固定鋼筋或套筒后的軸線偏差應(yīng)控制±0.5mm范圍內(nèi)。

  為將鋼筋外徑和套筒內(nèi)徑尺寸偏差對(duì)軸線定位精度的影響降至最小，宜采用可調(diào)心鋼筋固定件和彈性定位軸套筒固定件，參見圖3示意圖。

  圖3  可調(diào)式鋼筋固定件應(yīng)用示意圖

  1）鋼筋與套筒連接質(zhì)量或鋼筋預(yù)安裝精度

  a． 半灌漿接頭鋼筋與套筒連接

  半灌漿接頭在預(yù)制構(gòu)件時(shí)，先把一端連接鋼筋與套筒連接好后再預(yù)埋在預(yù)制構(gòu)件內(nèi)。直螺紋連接的半灌漿接頭在預(yù)制工廠的連接施工中，須確保鋼筋螺紋加工的尺寸精度和鋼筋與套筒連接的擰緊力矩，保證其質(zhì)量的措施就是按照J(rèn)GJ107-2010鋼筋直螺紋絲頭加工與安裝的相關(guān)要求執(zhí)行：

  鋼筋端部應(yīng)切平或鐓平后加工螺紋；鐓粗頭不得有與鋼筋軸線相垂直的橫向裂紋； 鋼筋絲頭加工長(zhǎng)度應(yīng)滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求；鋼筋絲頭宜滿足6f級(jí)精度要求，并用專用直螺紋量規(guī)檢驗(yàn)；鋼筋連接安裝時(shí)用管鉗扳手?jǐn)Q緊，使鋼筋絲頭在套筒螺孔底部頂緊，安裝后外露螺紋不超過(guò)2 P（P為螺紋螺距）；安裝后用扭力扳手校核擰緊扭矩, 擰緊扭矩值應(yīng)符合JGJ107-2010的規(guī)定；安裝后按批驗(yàn)收，合格后再投入構(gòu)件鋼筋組裝工序。

  半灌漿接頭的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)照片見圖4。

  圖4  半灌漿接頭的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)

  b. 全半灌漿接頭鋼筋的安裝

  全灌漿接頭在預(yù)制構(gòu)件時(shí)，是把連接鋼筋插入套筒并達(dá)規(guī)定深度，套筒與鋼筋間隙密封牢固，最后將連接鋼筋和套筒固定，預(yù)埋在預(yù)制構(gòu)件體內(nèi)。在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程，須確保鋼筋插入套筒連接深度（即該端灌漿錨固長(zhǎng)度）、鋼筋與套筒軸線平行度，以保證后續(xù)灌漿連接質(zhì)量；確保鋼筋與套筒間隙可靠密封，防止?jié)仓?gòu)件的混凝土灰漿進(jìn)入套筒。為此，應(yīng)采用以下措施：

  在套筒中設(shè)置防鋼筋插入過(guò)深的限位凸臺(tái)或定位銷桿，防止預(yù)裝鋼筋插入過(guò)深；在套筒端部設(shè)置密封圈固定槽，保證密封件能可靠固定在套筒端部；鋼筋安裝前，在鋼筋外表面標(biāo)畫2道標(biāo)記，分別用于指引和檢查鋼筋插入位置；套筒固定在模板上后，用箍筋固定套筒另一端，連接鋼筋插入套筒后也用箍筋固定，防止套筒、鋼筋偏斜或鋼筋位置竄動(dòng)。

  全灌漿接頭的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)照片見圖5。

  圖5 全灌漿接頭的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)

  相比全灌漿接頭，半灌漿接頭的連接質(zhì)量更有保證：一是半灌漿接頭套筒與鋼筋已連成一體，預(yù)埋端鋼筋與套筒無(wú)需單獨(dú)再做密封處理，定位更精確；二是在工廠，接頭連接質(zhì)量比現(xiàn)場(chǎng)容易保證，檢驗(yàn)方便，合格率高；三是半灌漿接頭將現(xiàn)場(chǎng)連接端頭數(shù)量和灌漿量減少了一半，提高了現(xiàn)場(chǎng)連接效率，降低了發(fā)生意外的風(fēng)險(xiǎn)。全灌漿接頭雖然連接鋼筋無(wú)需加工，但需設(shè)密封鋼筋與套筒的間隙，安裝輔助工序較多，整個(gè)接頭灌漿連接在結(jié)構(gòu)安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，對(duì)操作人員素質(zhì)和施工管理的要求較高，而且套筒尺寸大、灌漿用料多，質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)大。因此，在預(yù)制剪力墻、柱中用半灌漿接頭替代全灌漿接頭，也是提高構(gòu)件連接質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施。

  3.2 構(gòu)件安裝階段

  3.2.1安裝階段影響連接質(zhì)量的主要因素

  本階段影響連接質(zhì)量的主要因素包括：構(gòu)件連接部位處理和安裝質(zhì)量，灌漿部位密封質(zhì)量，灌漿料漿料加工質(zhì)量，灌漿作業(yè)工藝和構(gòu)件保護(hù)措施。

  1）構(gòu)件連接鋼筋安裝質(zhì)量

  連接鋼筋位置偏離或伸出長(zhǎng)度不符合設(shè)計(jì)要求，構(gòu)件將難以安裝到位，或鋼筋連接長(zhǎng)度不足；鋼筋表面沾有泥漿或銹蝕嚴(yán)重；作為灌漿連通腔的構(gòu)件接縫時(shí)間隙過(guò)小，都將導(dǎo)致連接質(zhì)量問(wèn)題。

  2）灌漿部位預(yù)處理和密封質(zhì)量

  構(gòu)件連接面處理不干凈或存有異物或積水，在灌漿連接時(shí)混入灌漿料內(nèi)，將造成灌漿料性能改變或堵塞灌漿通道；灌漿腔密封不牢，灌漿后期壓力高時(shí)如出現(xiàn)意外漏漿，可能導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件連接失敗甚至報(bào)廢。

  3）灌漿料漿料加工質(zhì)量

  灌漿施工時(shí)，灌漿料須加水拌制成漿料使用。接頭的三個(gè)組成部分中，灌漿料漿料是唯一由現(xiàn)場(chǎng)操作人員加工的材料，因此其加工質(zhì)量是接頭質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)最大環(huán)節(jié)之一，加工拌制時(shí)，如不按產(chǎn)品規(guī)定要求操作，可能導(dǎo)致漿料流動(dòng)度差、操作時(shí)間短、膨脹和強(qiáng)度性能不穩(wěn)定、甚至泌水等，不合格漿料用于灌漿作業(yè)，就可能出現(xiàn)不流、早凝、收縮、強(qiáng)度不足等問(wèn)題，導(dǎo)致連接失敗。

  4）灌漿作業(yè)工藝和構(gòu)件保護(hù)措施

  灌漿作業(yè)工藝不當(dāng)或操作未按正確工藝執(zhí)行，可能造成接頭灌漿錨固長(zhǎng)度不足，連接質(zhì)量不合格；灌漿后構(gòu)件保護(hù)不當(dāng)，灌漿料凝固后接頭連接部位發(fā)生移動(dòng)，灌漿料與套筒、鋼筋之間出現(xiàn)間隙，或灌漿料在達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度前被凍結(jié)，料內(nèi)自由水分結(jié)冰，都將使接頭連接性能下降，連接失敗。