預制混凝土剪力墻結構豎向鋼筋濕連接技術

孫 艷 秋

(浙江工業職業技術學院建筑工程分院，浙江 紹興 312000)

預制混凝土剪力墻結構豎向鋼筋濕連接技術

孫 艷 秋

(浙江工業職業技術學院建筑工程分院，浙江 紹興 312000)

從組成部分、連接方法、細部構造、材料性能、技術優勢等方面著手，對鋼筋套筒灌漿連接與預留孔灌漿連接技術進行了分析，指出套筒灌漿和預留孔灌漿是用于預制混凝土剪力墻結構豎向鋼筋連接的兩種可靠技術，在建筑工業化、住宅產業化進程中發揮著重要的作用。

預制混凝土，剪力墻，鋼筋套筒灌漿，預留孔灌漿

目前，我國建筑業正朝著建筑工業化、住宅產業化的方向發展。混凝土結構作為建筑中的主要結構形式，主要以現澆和預制兩種形式出現。現澆混凝土結構具有整體性好、可模性好等優點，但也存在著現場施工條件差、質量難以保證、能耗大、效率低等缺點。預制混凝土結構剛好相反，具有機械施工、質量易于保證、效率高等優點，以及整體性相對較弱等缺點。相比較而言，預制混凝土結構更易于實現建筑工業化和住宅產業化。新中國成立后，我國曾效仿蘇聯大力推進建筑工業化，到20世紀80年代末，全國已有構件廠數萬家，全國預制混凝土年產量達2 500萬m3左右[1]。由于設備、工藝落后，結構造型單一，滲水嚴重，抗震性差等原因，80年代中后期以后，預制混凝土技術在我國的應用越來越少[2]。與此同時，預制混凝土技術在許多發達國家卻得到了持續應用，由于其技術裝備、生產工藝等比較先進，這些國家中的預制混凝土建筑的使用性能并不差[3]。墨西哥的chile地震和日本的神戶地震中，很多預制混凝土剪力墻結構表現出了良好的抗震性[4]。因此，若采用較先進的生產工藝和連接構造處理，預制混凝土結構是完全值得信賴的結構形式，且非常適合于我國目前建筑工業化和住宅產業化的發展要求。

預制混凝土剪力墻結構是指其大部分構件如墻板、樓板等在工廠預制，然后運到工程現場進行現場拼裝而成的結構，非常適合于多高層住宅建筑。該結構形式的一項關鍵技術是預制剪力墻板塊之間的豎向連接。根據豎向傳力是否借助于現澆混凝土或現澆灰漿等流塑性材料來協助完成，可將預制剪力墻板塊的豎向連接分為濕式連接和干式連接兩種形式。濕式連接主要包括：現澆帶連接、套筒灌漿連接和預留孔灌漿搭接；干式連接主要包括：螺栓連接、后張預應力連接、鍵槽連接、Wall Shoes連接[5]。我國在干式連接方面開展的研究相對較少，工程應用也很少；在濕式連接方面開展的研究相對較多，工程應用也很多，且JGJ 1—2014裝配式混凝土結構技術規程也增加了鋼筋套筒灌漿連接和灌漿搭接連接技術要求。因此，本文將主要介紹預制混凝土剪力墻結構鋼筋套筒灌漿連接和預留孔灌漿搭接的豎向濕連接技術。

1 鋼筋套筒灌漿連接

1.1 組成與連接方法

1960年后期，美國結構工程博士Alfred A. Yee發明了該連接技術，并首次在38層阿拉莫阿納酒店的預制柱鋼筋續接(檀香山、夏威夷)中應用，開創了柱續接的剛性接頭[6]。當時的套筒如圖1[7]所示，是錐形的，此種套筒只能進行豎向鋼筋的連接，且只能采用自重法灌漿。所謂自重法灌漿，是指將套筒預埋在構件的上端，接頭鋼筋布置在構件的下端，構件連接時，先向下層構件套筒內注入灰漿，再將上層構件的接頭鋼筋插入套筒灰漿內，如圖2a)[8]所示。1973年，這種技術被日本的Nisso Master Builders(NMB)公司介紹到了日本，此后的若干年內，日本和北美的技術人員對這種連接套筒進行了大量的改進，如：增加了灌漿孔和排漿孔，套筒的灌漿通過壓力進行等。目前的套筒灌漿連接的實物如圖3[7]所示，構造如圖4[9]所示，主要分為全灌漿接頭和半灌漿接頭兩種形式。全灌漿接頭是指套筒兩端鋼筋均通過灰漿與套筒連接的形式；半灌漿接頭是指套筒一端通過灰漿連接鋼筋，另一端通過直螺紋等方式連接鋼筋。其中，全灌漿接頭應用較廣，該接頭的豎向連接既可采用自重法灌漿，又可以采用泵送法灌漿。所謂泵送法灌漿，是指將套筒預埋在構件的下端，接頭鋼筋布置在構件的上端，構件連接時，先將下層構件的接頭鋼筋插入上層構件的套筒內，再通過套筒的下端注入口將灰漿注入套筒內，直至上端排漿孔出漿，然后堵塞上下口，如圖2b)[8]和圖5[10]所示。由于泵送法灌漿連接質量易于保證，目前主要采用這種方法。

1.2 套筒細部構造與材料性能要求

如圖6[10]所示，套筒的細部構造參數主要包括:總長度L、壁厚t、預制端開口直徑D1、裝配端開口直徑D2，以及灌漿孔和排漿孔位置等。在全套筒灌漿接頭預制端還設有封漿橡膠環，以防止構件預制時混凝土滲入套筒。套筒內部設有剪力鍵，以增強灌漿料與套筒之間的粘結咬合力。套筒內部設置的鋼筋限位擋板，用于保證鋼筋伸入套筒的長度。套筒構造及兩端鋼筋錨固長度L1，L2與連接鋼筋的直徑、強度、外形以及灌漿料性能、施工偏差要求等因素有關，需要由產品形式檢驗試驗確定。

為了使套筒灌漿連接能夠有效傳遞鋼筋應力，確保連接質量，該連接技術對套筒及灌漿料的性能有著特殊的要求。套筒一般采用球墨鑄鐵制造而成。對套筒鋼材的性能要求為：屈服點大于420 MPa，抗拉強度大于600 MPa，延伸率大于6%[11]。灌漿料一般由水泥、膨脹劑、細骨料、高性能外加劑等組成。對灌漿料的要求為：早強、高強性，常溫(20 ℃)下1 d抗壓強度可達到25 MPa，28 d抗壓強度可達70 MPa以上；高粘性，常溫(20 ℃)下，與鋼筋的粘結強度養護至28 d時可達23 MPa；無收縮性；大流動性；性能穩定、品質均勻等。

1.3 技術優勢

套筒灌漿連接技術用于預制混凝土剪力墻結構的豎向鋼筋連接主要有以下優勢[11]：

1)鋼筋與鋼筋、構件與構件的結合簡單明確，不會因鋼筋的連接造成構件端部混凝土的損傷,結合部平整嚴密，構件連接為全斷面有效連接。2)由于采用灌漿充填方式，對鋼筋不施加外力及熱量，因而不產生鋼筋的伸縮變形及應力。鋼筋為同一軸線連接，使力學分析更加精確。3)對鋼筋的適用范圍廣，直徑從16到41 均可適用，并且適用于不同種類、不同表面形狀、直徑大小不同的變形鋼筋間的連接。4)由于套筒的廣口部分內徑與鋼筋的間隙有15 mm～20 mm，因而易于吸收構件制造上的誤差及安裝偏差。設置有定位片，能確保鋼筋的最小插入深度。5)采用泵送法灌漿時，構件的吊裝與鋼筋的連接操作可分離進行，即先吊裝就位，后注入灌漿材料，從而使吊裝設備的使用效率更高。6)施工操作無需特殊設備，對操作人員也無特別的技能要求，并且安全、無噪聲、無污染，受環境條件、氣候條件制約小,5 ℃～40 ℃溫度范圍均可正常施工。7)連接可靠，檢驗方便，直觀觀察即可判斷施工質量是否合格。

2 預留孔灌漿搭接連接

2.1 構造組成與連接方法

插入式預留孔灌漿鋼筋連接技術，是我國黑龍江宇輝新型建筑材料有限公司與哈爾濱工業大學聯合開發的一項鋼筋間接連接技術。該連接技術的示意圖如圖7[11]所示，構件的下端預留內表面為螺旋形的孔洞，該孔洞與豎向預埋鋼筋一同安置在螺旋箍筋內，在孔洞的下部和上部分別設置注漿孔和排漿孔；構件的上端伸出連接鋼筋，伸出長度略小于預留孔洞長度。以上工作均在工廠內預制完成，然后將構件運到工程現場進行組裝。組裝時，將下部構件上端伸出的所有連接鋼筋插入上部構件下端的對應預留孔洞內，然后，將上下構件間的微小縫隙用灌漿料填實，待該縫隙內的灌漿料強度達到一定值后，再通過各個注漿孔向預留孔洞內注漿，直到排漿孔有灌漿料流出為止，并迅速用橡膠塞將注漿孔和排漿孔塞住。

2.2 預留孔形成細節與材料性能要求

預留孔的形成過程如圖8[11]所示，構件下端的預埋鋼筋與成孔用帶肋鋼管一起放置在螺旋箍筋內，并在注漿孔和排漿孔位置處放置PVC管，如圖9[11]所示，然后澆筑混凝土，待混凝土初凝后拔出PVC管和旋出帶肋鋼管，即形成了預留孔洞及注漿孔和排漿孔。

灌漿料為由水泥為基本材料，適量的細骨料及加入少量的混凝土外加劑及其他材料組成的干混材料，加水混合后具有大流動度，早強、高強、微膨脹等特性。

2.3 技術優勢

預留孔灌漿搭接連接技術基本具備套筒灌漿技術的所有優勢，與套筒灌漿技術相比，預留孔灌漿搭接技術成本更低[11]，施工精度控制需更為嚴格[2]。

3 結語

套筒灌漿和預留孔灌漿是用于預制混凝土剪力墻結構豎向鋼筋連接的兩種比較可靠的技術。套筒灌漿連接技術已經成功應用于大量的工程中，并經受了日本阪神大地震的考驗；預留孔灌漿技術也經歷了大量的試驗驗證，并應用到了實際工程中。這兩種技術必將在我國大力推進建筑工業化、住宅產業化的進程中發揮重要作用，并得到進一步發展和完善。

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[6] 吳子良.鋼筋套筒灌漿連接技術[J].住宅產業,2011(6):59-61.

[7] 李曉明.裝配式混凝土結構關鍵技術在國外的發展與應用[J].住宅產業,2011(6):16-18．

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[11] 張海順.預制混凝土結構插入式預留孔灌漿鋼筋錨固搭接試驗研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業大學土木工程學院,2009.

Wet connection technology of vertical steels in precast concrete shearing wall structure

Sun Yanqiu

(BuildingEngineeringUniversity,ZhejiangIndustryPolytechnicCollege，Shaoxing312000,China)

From components, connection methods, detailed components, materials performance, and technical advantages, the paper analyzes the reinforced sleeve grouting connection and reserved hole grouting connection technique, and points out the two grouting methods can be used in the precast concrete shearing wall structure’s vertical reinforcement connection, so as to exert the important role in the building and residential industrialization.

precast concrete, shearing wall, reinforced sleeve grouting, reserved hole grouting

2015-06-23

孫艷秋(1980- )，女，講師

1009-6825(2015)25-0046-03

TU398.2

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