水料比對鋼筋灌漿套筒連接技術影響研究★

齊梓丞 閆肖武 林文祥

(淮海工學院土木與港海工程學院，江蘇 連云港 222005)

0 引言

預制裝配式建筑具有工業(yè)化水平高、建筑垃圾少、保護環(huán)境、節(jié)能減排等優(yōu)點，近年來在我國得到大量的推廣和應用，已經成為建筑發(fā)展的一個重大方向。也是科研領域一個非常活躍的領域，較多的專家學者做了大量的研究[1-4]。預制混凝土構件之間的鋼筋連接技術是裝配式結構的關鍵技術，也是形成各種裝配式結構的重要基礎。不同預制構件之間的鋼筋連接目前主要采用的方式是：鋼筋灌漿套筒連接[5]。

鋼筋套筒灌漿連接(rebar splicing by grout-filled coupling sleeve),是指在預制混凝土構件內預埋的金屬套筒中插入鋼筋并灌注水泥基灌漿料而實現(xiàn)的鋼筋連接方式，如圖1所示。套筒常采用鑄造工藝或者機械加工工藝制造，而灌漿料是以水泥為基本材料，配以細骨料、少量外加劑和其他材料組成的干混料，加水攪拌后具有流動度大、早強、高強、微膨脹等性能。連接機理是：將表面帶肋的鋼筋插入套筒，套筒內壁有凹槽或者凸肋，向套筒內灌注這種微膨脹的水泥基灌漿料，充滿套筒與鋼筋之間的間隙。一段時間后，灌漿料硬化與鋼筋的橫肋和套筒內壁凹槽或凸肋緊密結合，通過粘結力和摩擦力即可實現(xiàn)兩根鋼筋連接后所受外力的有效傳遞。

水料比(水和灌漿料的比值)是影響灌漿料強度和性能的主要因素，也直接影響灌漿套筒這種連接方式的效果，因此對水料比的研究是很有必要的，找出水料比的變化對灌漿料和灌漿套筒的影響規(guī)律，希望能對水料比的選擇做出有益的參考。

1 試驗方案和參數設計

市場購買一種灌漿料，廠家推薦的水料比0.12，即1 000 g的灌漿料加水120 mL，本文設計水料比0.11,0.12,0.13,0.14,0.15,0.16，采用規(guī)程推薦的標準方法，分批制作了18組試件(每組3塊)，尺寸40 mm×40 mm×160 mm(見圖2)，另外制作了6個鋼筋套筒灌漿連接試件，均按標準要求養(yǎng)護。分別進行灌漿料流動度測試、抗壓強度試驗、套筒連接件的單向拉伸承載力試驗。

2 試驗內容和結論

2.1 流動度測試

流動度測試見圖3。

流動度是測定拌合料流動性的一個重要指標，流動度小，拌合料不容易往套筒內注漿，且不飽滿，影響拌合料的強度；流動度太大，保水性不好，容易泌水，影響拌合料的凝結。規(guī)程規(guī)定高強灌漿料的初始流動度和30 min流動度分別不低于300 mm和280 mm(見表1)。

表1 流動度測試結果

表1中可以看出，所有試塊的流動度均符合規(guī)范要求。但很明顯的看出來隨著水料比減小，流動度有降低趨勢，尤其水料比為0.1時，流動度在規(guī)范標準附近；但隨著水料比的增加，流動度增大，但攪拌后的灌漿料仍然比較均勻，未出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。這也能滿足實際工程中的誤差要求，以防操作工人動作粗放。

2.2 拌合料試塊抗壓強度試驗

強度指標是灌漿料最重要的力學性能指標，直接影響套筒連接方式的成敗。強度低說明不足以起到連接鋼筋的效果。我們分別將按標準要求養(yǎng)護的試件在萬能實驗壓力機上做了抗折強度和1 d，3 d，28 d的抗壓強度(見圖4，圖5)，結果均滿足規(guī)范要求，試驗結果見表2。從表2中可以看出，所有構件的1 d強度,3 d強度,28 d強度值均符合規(guī)范的最低要求，說明水料比只要變化不劇烈，對硬度的影響不是非常大。但表中也能看出比較明顯的變化規(guī)律，即隨著水料比的增大，強度還是呈下降趨勢。說明用料的降低，對強度還是有減小的影響。

表2 強度測試

代號抗壓強度水料比代號水料比抗壓強度規(guī)范標準J-01-150.62J-01-279.82J-01-3114.500.10N-02-1N-02-2N-02-30.1150.221 d強度大于35 MPa75.263 d強度大于60 MPa112.2628 d強度大于85 MPaJ-03-1J-03-2J-03-3J-05-1J-05-2J-05-348.6873.32104.3845.3670.3298.420.120.14N-04-1N-04-2N-04-3N-06-1N-06-2N-06-30.130.1542.0870.88105.3240.3662.3495.76

2.3 鋼筋套筒灌漿連接件的拉伸試驗

考慮到構件制作的定位和精細程度，自制了簡易臺座，事先將鋼筋穿插進套筒內，固定在木樁上，用鐵釘、鐵絲等把套筒、鋼筋等均初步固定，然后精細調整，如圖6所示。共制作了套筒的灌漿連接試件共6根。本次拉伸試驗，在萬能試驗機上完成，通過對比灌漿套筒連接試件和同直徑的鋼筋母材的抗拉強度，來驗證灌漿套筒連接方式的合理性。試驗結果見表3。

表3 灌漿套筒連接件的強度測試結果

從表3中可以得出以下重要結論：

1)所有按正常規(guī)定完成的試件，最后破壞都是因為鋼筋被拉斷(見圖7)，套筒沒有損壞，也沒有鋼筋從套筒內被拉出來破壞的。這證明套筒質量沒有問題，灌漿料的強度也是足夠的。

2)從水料比變化上看，因為水料比的降低影響了灌漿料的強度，從連接件最終破壞的承載力和極限強度上看，水料比的降低也使得連接件破壞的承載力和極限強度是降低的。

3 結語

1)試驗結果表明：水料比的減小，會導致灌漿料流動度減小，強度略有增大，水料比的增大，會導致灌漿料流動度增大，強度略有減小，因此水料比應有一個合理的范圍。同時也能滿足施工時的誤差行為。

2)在水料比合理范圍內，最后灌漿套筒連接件破壞的結果都是始于鋼筋拉斷。連接處的強度不低于鋼筋的強度，證明套筒灌漿連接鋼筋這種方式是可行的。但隨著水料比的增大，連接件的承載力有下降的趨勢。

3)建議水料比給定一個合理范圍，而不是給定某一個固定值。

本文研究系大學生的創(chuàng)新實踐項目，也是指導教師的科研項目的一個小的組成部分，感謝指導教師給予的悉心幫助和指導，也感謝學校的資助。