鋼筋套筒灌漿料研制與檢測

戚玉亮 谷任國 房營光 黃柯柯 楊醫博 丁成

（1廣州建筑產業研究院有限公司，廣東 廣州 510000；2廣州建筑股份有限公司，廣東 廣州 510000；3華南理工大學，廣東 廣州 510000；4廣州市建筑集團有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

建筑業既是國民經濟的支柱產業，也是促進新舊動能轉換的基礎產業和創新產業。隨著我國經濟發展，諸多綠色環保的新型結構體系不斷產生，其中裝配式混凝土結構是我國建筑結構發展的重要方向之一。我國積極推動建筑工業化，大力推廣預制裝配式建筑[1-2]。目前，裝配式建筑主要采用鋼筋套筒連接，相較于傳統的鋼筋焊接和機械連接，鋼筋套筒灌漿連接方式不受鋼筋直徑大小、荷載類別及房屋高度等限制，適用范圍更廣。

鋼筋套筒灌漿連接是在金屬套筒中插入單根帶肋鋼筋并注入灌漿料拌合物，通過拌合物硬化形成整體并實現傳力的鋼筋對接連接。采用鋼筋套筒灌漿連接時，需采用鋼筋套筒和灌漿料，其質量對于灌漿連接的質量至關重要。

截至2017年12月，廣東省共有各類裝配式建筑構件廠30余家[3]，但裝配式構件的連接材料生產方面仍存在不足，很多廠商的套筒以及配套的灌漿料、座漿料需要向省外廠商采購，運輸成本和時間成本大大增加，一定程度上導致了裝配式建筑成本偏高的現象，也制約了裝配式建筑在廣東省內的發展，急需開發相關產品。

為解決這一問題，廣州建筑產業研究院有限公司開展了灌漿套筒、灌漿料和座漿料等產品的研發工作。其中灌漿料基于JG/T 408-2013《鋼筋連接用套筒灌漿料》[4]和JGJ 355-2015《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》[5]關于灌漿料性能指標要求進行開發，本文介紹研發的灌漿料產品性能情況。

1 原材料與試驗方法

1.1 原材料

套筒灌漿料采用廣州建筑產業研究院有限公司研發的灌漿料（代號A），以及市面購買的一種套筒灌漿料（代號B）。水采用自來水。

鋼筋套筒采用廣州建筑產業研究院有限公司研發的機械加工全灌漿套筒，型號GTJQ4 20，配套鋼筋尺寸φ20mm。鋼筋采用HRB400 熱軋帶肋鋼筋，性能符合GB 1499.2-2018《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》[6]要求。

1.2 試驗方法

套筒灌漿料性能按照標準JG/T 408-2013《鋼筋連接用套筒灌漿料》的要求進行，測試灌漿料的初始流動度、30min流動度，抗折、抗壓強度，豎向膨脹率指標。

套筒灌漿連接接頭性能按照標準JGJ 355-2015《鋼筋套筒灌漿連接連接應用技術規程》和JGJ 107-2010《鋼筋機械連接技術規程》[7]的要求進行，測試套筒灌漿連接接頭的偏置單向拉伸、對中單向拉伸、高應力反復拉壓和大變形反復拉壓性能，其中偏置單向拉伸、對中單向拉伸性能采用萬能試驗機進行試驗，高應力反復拉壓、大變形反復拉壓性能采用疲勞試驗機進行試驗。

2 灌漿料性能研究

為了與目前市場上的成熟產品進行性能對比，選擇研制的灌漿料A和市售的某品牌灌漿料B進行灌漿料性能的對比試驗，分別測試其初始流動度、30min流動度，1d、3d、7d、28d四個齡期的灌漿料抗折、抗壓強度。灌漿料工作性能和抗折、抗壓強度結果見表1。

表1 灌漿料工作性能和強度對比

由表1可見，研制的灌漿料A的工作性能和強度均滿足標準要求；與市售灌漿料B相比，研制的灌漿料A的流動性相近，抗折和抗壓強度也接近，其中1d抗壓強度略高，但3d、7d和28d抗壓強度略低。這表明研制的灌漿料性能與市售產品基本一致。

進而將研制的灌漿料A小批量生產，委托廣東省建設工程質量安全檢測總站進行第三方檢測，并同時進行自檢，第三方檢測結果與實驗室自檢結果見表2。

表2 灌漿料送檢結果

由表2可見，研制的灌漿料的第三方送檢結果與實驗室自檢結果均滿足標準要求。第三方送檢結果與實驗室自檢結果相近，可采用灌漿料A進行后續套筒灌漿連接接頭試驗。

3 套筒灌漿連接接頭性能研究

先在實驗室進行20mm鋼筋套筒灌漿連接接頭試驗。根據規范JGJ 355-2015《鋼筋套筒灌漿連接連接應用技術規程》規定，套筒灌漿連接接頭檢驗時，灌漿料抗壓強度不應小于80MPa，且不應大于95MPa。根據灌漿料強度發展規律，預估套筒灌漿連接接頭測試時間為7～14d，在制備套筒灌漿連接接頭時，同時留樣定時測試灌漿料抗壓強度，滿足要求后進行套筒灌漿連接接頭試驗。

由試驗發現，全部的試件接頭破壞形式均為鋼筋拉斷，為理想的接頭破壞情況。接頭性能的試驗結果見表3。接頭高應力反復拉壓荷載-位移曲線（F-δ曲線）見圖1，大變形反復拉壓荷載-位移曲線見圖2。

圖1 接頭高應力反復拉壓荷載-位移曲線

圖2 接頭大變形反復拉壓荷載-位移曲線

表3 鋼筋套筒灌漿接頭性能試驗結果

表4 第三方檢測鋼筋套筒灌漿接頭性能試驗結果

由表3可見，在偏置單向拉伸和單向拉伸情況下，套筒灌漿連接接頭的屈服強度、抗拉強度、殘余變形和最大力下總伸長率均滿足要求；在高應力和大變形反復拉壓情況下，套筒灌漿連接接頭的抗拉強度、殘余變形均滿足要求。自檢合格后，進一步委托國家建筑工程質量監督檢驗中心進行20mm套筒灌漿連接接頭第三方檢驗。在第三方見證下，在實驗室進行鋼筋套筒灌漿作業，再快遞寄送給第三方檢測單位。第三方檢測所有試件接頭破壞形式也均為鋼筋拉斷，為理想的接頭破壞情況。第三方檢測的鋼筋套筒灌漿接頭性能見表4。

由表4可見，套筒灌漿連接接頭的屈服強度、抗拉強度、殘余變形和最大力下總伸長率均滿足要求。由表4與表3中數據對比可見，自檢的套筒灌漿連接接頭的屈服強度和抗拉強度較第三方檢測略高，由于破壞均為鋼筋拉斷，這一強度差異是由于鋼筋批次不同、強度略有差異所致；自檢和第三方檢測的接頭對中單向拉伸試驗的殘余變形和最大力下總伸長率數據接近，但自檢和第三方檢測的高應力和大變形反復拉壓試驗的殘余變形值差異較大，這可能與試驗設備有關。因廣東省內沒有機構有資質進行第三方檢測，也沒有專門的試驗設備，故自檢時采用了疲勞試驗機，而第三方檢測委托北京的機構進行，其使用的是專用試驗機。考慮到廣東省發展裝配式建筑的需要，建議廣東省相關檢測機構盡快購置相關專用設備，開展相關檢測業務。上述套筒灌漿連接接頭性能試驗進一步驗證了研制的灌漿料性能滿足標準要求，可用于后續工程施工使用。

4 結論

通過上述灌漿料性能及套筒灌漿連接接頭性能研究，并經第三方檢測，證明研發的灌漿料產品能夠滿足國家相關標準要求，可用于后續工程施工。

考慮到廣東發展裝配式建筑的需要，建議廣東相關檢測機構盡快購置套筒灌漿連接接頭專用設備開展檢測業務。