裝配式混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋套筒灌漿料應(yīng)用問題及發(fā)展趨勢(shì)

吳樂濤

摘要：在實(shí)際裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程當(dāng)中，鋼筋套筒灌漿料的使用可以有效提高工程質(zhì)量和效率，對(duì)促進(jìn)裝配式混凝土建筑發(fā)展具有重要意義。文章對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋套筒灌漿料的接頭抗反復(fù)拉壓破壞開展科學(xué)對(duì)比試驗(yàn)，通過試驗(yàn)獲取良好接頭連接技術(shù)，通過將套筒和鋼筋混凝土聯(lián)系起來，形成現(xiàn)代化的鋼筋套筒灌漿連接接頭。采用該方式可以提高實(shí)際工程質(zhì)量，對(duì)裝配式混凝土的推廣應(yīng)用具有重要意義。

關(guān)鍵詞：裝配式混凝土;結(jié)構(gòu);鋼筋套筒灌漿料;發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件得到廣泛應(yīng)用，其采用鋼筋套筒進(jìn)行連接，采用套筒灌漿料形成裝配式結(jié)構(gòu)連接，有效提高了工程實(shí)際質(zhì)量[1]。通過對(duì)鋼筋套筒連接接頭進(jìn)行合理的反復(fù)應(yīng)力的拉壓試驗(yàn)，結(jié)合大變形反復(fù)拉壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代化鋼筋套筒連接接頭處于大量變形及高應(yīng)力拉壓情況下，其實(shí)際拉壓強(qiáng)度將隨著鋼筋直徑變化而變化（正比）。大變形影響下，鋼筋余變形4和8將伴隨鋼筋直徑變化形成近似趨勢(shì)。

1.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的提出

我國(guó)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)主要受節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)影響，設(shè)計(jì)并不完善，制約其自身可持續(xù)發(fā)展，在實(shí)際工作中，傳統(tǒng)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)會(huì)出現(xiàn)“強(qiáng)柱強(qiáng)梁弱節(jié)點(diǎn)”現(xiàn)象，影響工程建設(shè)整體質(zhì)量。有學(xué)者采用螺栓、預(yù)制梁柱節(jié)點(diǎn)及預(yù)制梁預(yù)埋型鋼構(gòu)件連接，對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行優(yōu)化，在相同尺寸下比對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)抵抗地震能留較強(qiáng)。采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)可以有效優(yōu)化施工，可提高工程質(zhì)量，降低后期工程維護(hù)費(fèi)用投入[2]。

2.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)下鋼筋套筒灌漿連接接頭反復(fù)抗拉壓試驗(yàn)分析

實(shí)際試驗(yàn)中主要對(duì)公稱直徑有區(qū)別，對(duì)應(yīng)的高應(yīng)力及大變形反復(fù)拉壓下其對(duì)鋼筋套頭連接接頭質(zhì)量的影響。鋼筋的實(shí)際公稱直徑選擇12、14、16、20mm進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，不同=公稱直徑鋼筋對(duì)應(yīng)灌漿料拌合物選擇上，統(tǒng)一采用40mmx40mmx160mm標(biāo)準(zhǔn)零件，方便試驗(yàn)分析具體結(jié)果[3]。四種對(duì)比性材料選擇統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方式，養(yǎng)護(hù)測(cè)定28天后，測(cè)試各個(gè)抗壓強(qiáng)度，采取灌漿料抗壓強(qiáng)度在80-95MPa的試驗(yàn)，試驗(yàn)一共分兩次完成，一次試驗(yàn)主要在高應(yīng)力背景當(dāng)下對(duì)不同的試驗(yàn)對(duì)象比對(duì)，按照國(guó)家對(duì)應(yīng)規(guī)范規(guī)定，對(duì)應(yīng)試驗(yàn)零件的高應(yīng)力反復(fù)拉壓實(shí)驗(yàn)應(yīng)按照固定順序開展：從0開始，加載至鋼筋拉應(yīng)力為鋼筋實(shí)際屈服強(qiáng)度90%，達(dá)到之后卸載拉應(yīng)力，向試驗(yàn)零件反方向施加鋼筋拉應(yīng)力，達(dá)到鋼筋屈服強(qiáng)度值50%后卸載壓應(yīng)力，重復(fù)上述步驟20回合，將試驗(yàn)零件拉伸至無法使用。第二次試驗(yàn)是在大變形下對(duì)不同試驗(yàn)零件進(jìn)行比對(duì)分析，按照對(duì)應(yīng)規(guī)定，時(shí)間大變形反復(fù)拉壓試驗(yàn)順序如下所示：從0開始，加載到鋼筋標(biāo)準(zhǔn)拉應(yīng)變到2倍剛進(jìn)去浮應(yīng)變值后，卸載拉應(yīng)變，并向反響加載壓應(yīng)力至鋼筋屈服強(qiáng)度50%。然后采取兩種操作方式，一種重復(fù)上述步驟4次，將試驗(yàn)零件拉伸至無法使用;另一種是通過反復(fù)拉壓8次后，將試驗(yàn)零件拉伸至無法使用，具體試驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)如表1所示。

3.試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)鋼筋套筒灌漿連接接頭開展反復(fù)抗拉壓試驗(yàn)得到具體結(jié)果，如下圖所示。

通過試驗(yàn)結(jié)果分析，由圖1、2、3可得，實(shí)際高應(yīng)力影響下，A、B、C三組抗壓強(qiáng)度變化基本一直，在公稱直徑為12-14mm時(shí)間下，其出現(xiàn)上升趨勢(shì)，在14mm存在波狀峰值，因此，可以得到處于14mm階段，鋼筋的實(shí)際利用率較高，對(duì)應(yīng)的組合結(jié)構(gòu)性能有保障。若公稱直徑處于14-16mm階段時(shí)，其整體處于下降趨勢(shì)。而經(jīng)過16mm后，整體逐漸上升，但是其實(shí)際上升趨勢(shì)相比于先前較緩慢。大變形影響下，實(shí)際變化趨勢(shì)區(qū)域一致，在12-14mm公稱直徑之間呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，且在14mm有峰值，14mm后就逐漸下降，因此可以得到結(jié)論，鋼筋的實(shí)際利用率在14mm公稱直徑為最佳。但是，14mm過后，對(duì)應(yīng)的鋼筋直徑加大，但是鋼筋利用率開始減小。

分析圖3試驗(yàn)結(jié)果，在高應(yīng)力影響下，鋼筋公稱直徑處于12-14mm之間，其殘余變形下降，在B、C兩組走勢(shì)中，較平穩(wěn)。但是另一組為先上升、后下降，波動(dòng)小，走勢(shì)相近。分析圖4、圖5得到，μ4、μ8對(duì)應(yīng)走勢(shì)區(qū)別不大，屬12-14mm公稱直徑下出現(xiàn)下降趨勢(shì)，在公稱直徑達(dá)到14mm時(shí)，呈現(xiàn)出低谷狀態(tài)，而后逐漸均勻上升。由此可得，此刻裝配式混凝土結(jié)構(gòu)下鋼筋套筒灌漿連接接頭變形較小，自身抗變能力較強(qiáng)。

由上可得，高應(yīng)力反復(fù)拉壓接頭及大變形反復(fù)拉壓接頭抗拉強(qiáng)度將跟隨鋼筋自身公稱直徑變化而變化，且兩者變化成正比趨勢(shì)，差別不大[4]。在大變形反復(fù)拉壓接頭參與變形μ4、μ8上，其跟隨公稱直徑變化趨于一致。通過兩種不同條件開展試驗(yàn)，獲取對(duì)應(yīng)的抗壓強(qiáng)度值在HRBA00E鋼筋的實(shí)際抗拉強(qiáng)度上，因此可以確定鋼筋套筒接頭技術(shù)可以增加接頭的實(shí)際抗拉強(qiáng)度，能夠優(yōu)化接頭的抗拉性能。在殘余變量上，實(shí)際殘余變量的最大化數(shù)據(jù)符合實(shí)際施工建設(shè)要求，殘余變量變性值較小，對(duì)鋼筋套筒的合理使用無明顯影響。

通過綜合高應(yīng)力反復(fù)拉壓試驗(yàn)及大變性反復(fù)拉壓試驗(yàn)，得到具體的結(jié)果圖，了解在鋼筋公稱直徑為14mm時(shí)，其對(duì)應(yīng)的鋼筋套筒接頭質(zhì)量最優(yōu)，此時(shí)其具有較高強(qiáng)度，不易變形。分析實(shí)際鋼筋預(yù)制混凝土的經(jīng)濟(jì)性，在鋼筋公稱直徑為14mm時(shí)，鋼筋套筒接頭具有使用推廣價(jià)值。

4.鋼筋套筒灌漿料實(shí)際發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)下裝配式混凝土采用鋼筋灌漿套筒進(jìn)行連接，以內(nèi)部為凹凸結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度圓形套筒為支持，在實(shí)際零件中將預(yù)應(yīng)力預(yù)留鋼筋插入其中，以專業(yè)性灌漿機(jī)設(shè)備注入建筑材料，如水泥、細(xì)骨料、外加劑吧、礦物摻合料等，注入套筒后，等待灌漿料硬化，套筒、預(yù)留鋼筋等粘結(jié)為整體。針對(duì)當(dāng)下鋼筋套筒灌漿料的應(yīng)用，未來其發(fā)展需要從高性能硅酸鹽水泥方向發(fā)展，分析硫鋁酸鹽水泥和高性能硅酸鹽水泥成分，兩者相互結(jié)合，形成性能有保障的凝膠材料，改變膠砂比、顆粒級(jí)配、確保鋼筋套筒灌漿料具有良好的流動(dòng)性和力學(xué)強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)的上摻如科學(xué)外加劑及外摻料，優(yōu)化對(duì)應(yīng)的灌漿料配比，分析缺陷并優(yōu)化，減少鋼筋套筒灌漿料自身復(fù)雜性，使其性能穩(wěn)定，具有廣泛推廣作用，在不同施工環(huán)境中都能夠充分應(yīng)用。此外的，應(yīng)控制鋼筋套筒灌漿料的凝結(jié)時(shí)間，在幾秒、幾小時(shí)中調(diào)整時(shí)間，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際需求。鋼筋套筒灌漿料應(yīng)滿足不同方向力學(xué)強(qiáng)度，未來發(fā)展，向流動(dòng)性、膨脹率、力學(xué)強(qiáng)度、工作性、充盈性等方面發(fā)展，滿足建設(shè)工程需求。應(yīng)設(shè)計(jì)合理的材料性能配合比，減輕施工負(fù)擔(dān)和難度的，實(shí)現(xiàn)高效灌漿，質(zhì)量較穩(wěn)定。

5.結(jié)束語

綜上所述，采用鋼筋套筒連接技術(shù)可以提高建筑施工效率，確保建筑性能提高，起到節(jié)約成本投入，降低資源消耗問題。采用先進(jìn)鋼筋套筒灌漿料，可以促進(jìn)建筑行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，減少建筑施工對(duì)環(huán)境造成的危害，促進(jìn)建筑是哪個(gè)綠色發(fā)展。應(yīng)針對(duì)灌漿料深入分析，從配合比、外加劑及礦物摻合料等方面入手，分析鋼筋套筒灌漿料的力學(xué)強(qiáng)度、流動(dòng)性、膨脹性等。但是，要考慮到鋼筋套筒灌漿料的收縮問題、流動(dòng)問題、成本問題，結(jié)合先進(jìn)技術(shù)，對(duì)影響裝配式建筑的問題優(yōu)化解決，開展新型鋼筋套筒灌漿料應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝雯，黃石明，高梓賢.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋套筒灌漿料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].廣州建筑，2017，45（3）：22-26.

[2]呂俊杰.裝配式建筑鋼筋套筒灌漿施工中應(yīng)注意的問題[J].建筑工人，2017，38（12）：6-8.

[3]孫彬，毛詩(shī)洋，張晉峰，等.鋼筋套筒連接用灌漿料抗壓強(qiáng)度影響因素試驗(yàn)研究[J].工程質(zhì)量，2017，35（6）：25-28.

[4]李世元，夏春蕾，楊思忠.裝配式建筑鋼筋套筒灌漿料研究[J]. 混凝土世界，2018（1）：54-59.