裝配式橋墩節段連接節點套筒灌漿飽滿度試驗研究*

宋 琢，鄭小紅，刁 杰，陸文勝

(1.廣州市市政工程機械施工有限公司，廣東 廣州 510060； 2.華南理工大學土木與交通學院，廣東 廣州 510641)

0 引言

套筒灌漿連接是目前裝配式橋墩節段拼接采用的主要方式之一[1]，在橋墩內部預埋套筒，節段拼接后向套筒內注入無收縮高強灌漿料，通過灌漿料與鋼筋、套筒間的黏結作用傳遞力，因此，套筒灌漿飽滿度對裝配式橋墩整體受力性能的影響較大。

由于套筒灌漿屬于隱蔽工程，且灌漿飽滿度檢測較困難，因此學者對多種檢測方法進行了研究，包括超聲波檢測法[2]、預埋傳感器法[3]、內窺鏡檢測法[4]、X射線法[5]及預成孔法[6]等，但上述方法應用于現場檢測時仍存在一定局限性[7]。

GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》[8]規定，當鋼筋采用套筒灌漿連接時，灌漿應飽滿、密實，但對灌漿是否飽滿、密實的確認未給出明確規定。JGJ 1—2014《裝配式混凝土結構技術規程》[9]規定，依據灌漿工藝、抗壓強度及施工過程資料對套筒灌漿連接試件進行驗收。實際施工過程中，當灌漿料從出漿口溢出時，通常認為套筒內已灌滿灌漿料，隨即停止灌漿，灌漿質量有待進一步驗證。

1 試驗概況

1.1 試件設計

考慮套筒類型、出漿口形式等因素，設計9組試件，如表1所示，其中水平出漿口指導管出口與出漿口相平，套筒預埋定位較方便；垂直小導管出漿口指在水平出漿口處設置垂直小導管，且小導管頂部高出套筒頂部。為減少隨機性，增加B1，T，B2組試件數量。

表1 試件類型

1.2 試驗材料

1)套筒

實際工程中使用帶環形肋及非對稱定位肋鑄鐵套筒連接φ32縱向鋼筋，縮尺模型試驗中使用帶環形肋鑄鐵套筒連接φ25縱向鋼筋，通過自制透明亞克力套筒觀察灌漿情況。

2)鋼筋

實際工程中采用φ32縱向鋼筋作為套筒連接件，縮尺模型試驗中采用φ25縱向鋼筋作為套筒連接件，鋼筋等級均為HRB400。

3)灌漿料

采用無收縮高強灌漿料，根據GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》[10]和JGJ 355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》[11]的規定，制作3組160mm×40mm×40mm(長×寬×高)灌漿料試件，并測定試件強度，結果如表2所示。《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》要求灌漿料3d抗壓強度≥60MPa，28d抗壓強度≥85MPa，由表2可知，灌漿料試件強度滿足規范要求。測得灌漿料試件坍落度為320mm，滿足《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》規定的灌漿料初始流動度≥300mm的要求。

表2 灌漿料試件強度 MPa

1.3 試件制作

采用與實際工程相同的灌漿設備、灌漿料與灌漿工藝，由施工單位灌漿人員制作試件。為便于觀察，各試件出漿口處均設置透明亞克力管。在接縫處滿涂玻璃膠，防止漏漿。

我父親在省醫院看過，不過大醫院人多，幾百人排隊掛號、取藥。他可能意識到自己的病沒救了，整個人無精打采的，打完針就去睡覺，不愿和人說話。對于我來說，父母親這么大年紀，去大醫院我們不放心，但在莫多寺曼巴照顧得十分周到，我心里特別感謝。在莫多寺看病，活佛讓他一邊服藥，一邊鼓勵他參加寺院的開示和法會?？赡苁鞘芑罘鸬慕袒耆砰_了，感覺他有精神了，人也開朗了，有時還和我母親開開玩笑。[注]訪談人：歐陽麗婷；訪談對象：云丹；訪談時間：2015年9月15日；訪談地點：青海省興?？h莫多寺。

除T組試件外，其他組試件制作過程如下：①采用鋼框架進行定位，將鋼筋焊接在鋼框架上，保持豎直；②采用SG5型灌漿機進行灌漿，保持合適的灌漿速度，當灌漿料從出漿口溢出后，停止灌漿，利用密封塞封堵注漿孔，防止漏漿；③灌漿完成后，在實驗室常溫環境下養護28d。

荷載試驗結束后，鑿開裝配式橋墩縮尺模型墩柱底部，隨機取出6個預埋套筒(含套筒兩端連接鋼筋)，組成T組試件，用于較真實地模擬實際工程套筒灌漿連接節點。

為觀察灌漿速度對飽滿度的影響，先進行自制透明亞克力套筒灌漿，通過調節灌漿機壓力，觀察不同灌漿速度下套筒灌漿飽滿度。需說明的是，部分試件用于連接件拉伸試驗，本研究未對拉伸試驗結果進行分析。

1.4 試驗方法

首先采用砂輪機軸向剖切套筒，觀察灌漿料軸向分布情況；然后在靠近套筒頂部和底部位置橫向剖切套筒，觀察灌漿料橫截面是否存在空洞，A2，B2，E2，F2組套筒由于內部有定位肋阻擋，剖切時需借助其他工具?？芍苯佑^察自制透明亞克力套筒灌漿速度及灌漿結束后灌漿料回縮、氣泡等缺陷情況。

2 試驗結果與分析

除試件T-3，T-5套筒內部存在空洞外，其余試件套筒灌漿基本飽滿。密封塞和灌漿速度對灌漿飽滿度的影響較大，如試件T-3套筒因底部密封塞移位而漏漿，灌漿速度太快時，灌漿料將沖出出漿口，導致虛滿。在水平出漿口處設置垂直小導管有利于提高灌漿飽滿度。當灌漿料內部無明顯空洞時，灌漿料回縮現象不明顯。

2.1 軸向飽滿度

A1組試件套筒內部灌漿料軸向分布情況如圖1所示，由圖1可知，A1組試件套筒灌漿飽滿，凸出部位與套筒內部環形肋分布相對應；水平出漿口的影響體現在試件A1-1上部，造成長約12mm空洞。

圖1 A1組試件灌漿料軸向分布情況

B1組試件套筒內部灌漿料軸向分布情況如圖2所示，由圖2可知，在水平出漿口處設置垂直小導管有利于提高灌漿飽滿度，使試件頂部靠近出漿口位置基本灌滿，未出現空洞。

圖2 B1組試件灌漿料軸向分布情況

T組試件套筒內部灌漿料軸向分布情況如圖3所示，由圖3可知，試件T-1，T-2，T-4，T-6灌漿飽滿，試件T-3內部無灌漿料，試件T-5頂部出漿口以上約40mm無灌漿料。通過觀察，認為試件T-3是由于底部密封塞移位導致漏漿，試件T-5是由于預埋出漿口為水平出漿口而未灌滿。綜上所述，對于預埋在墩柱內的套筒，僅依靠出漿口灌漿料溢出判斷灌漿飽滿的做法存在不確定性。

圖3 T組試件灌漿料軸向分布情況

直接觀察E1，F1組試件套筒內部灌漿料軸向分布情況，可知當灌漿速度過快時，灌漿料沖出出漿口，造成灌滿假象；當采用水平出漿口時，灌漿料從出漿口溢出后，出漿口頂部套筒無法灌滿。

A2組試件套筒內部灌漿料軸向分布情況如圖4所示，由圖4可知，由于出漿口上端與套筒頂部距離較近，在保持低速灌漿的情況下，當套筒頂部采用錐形厚橡膠密封塞時，如試件A2-1，套筒灌漿飽滿；當套筒頂部采用平底圓形橡膠密封塞時，出漿口上端至套筒頂部灌漿不夠飽滿。需說明的是，試件A2-1出漿口頂部錐形厚橡膠密封塞由廠家配置。受套筒內部定位肋影響，撬開套筒外殼時造成了灌漿料破損，并非灌漿缺陷。

圖4 A2組試件灌漿料軸向分布情況

B2組試件套筒內部灌漿料軸向分布情況如圖5所示，由圖5可知，在水平出漿口處設置垂直小導管后，各試件套筒灌漿飽滿。同樣受套筒內部定位肋影響，撬開套筒外殼時造成了灌漿料破損，并非灌漿缺陷。

圖5 B2組試件灌漿料軸向分布情況

直接觀察E2，F2組試件套筒內部灌漿料軸向分布情況，可知E2，F2組試件套筒灌漿情況與E1，F1組試件類似，當灌漿速度過快時，灌漿料沖出出漿口，造成灌滿假象；當灌漿速度較慢且采用水平出漿口時，灌漿料從出漿口溢出后，出漿口頂部套筒無法灌滿。在水平出漿口處設置垂直小導管后，當灌漿速度均勻、合適時，可保證套筒灌漿飽滿。

2.2 橫截面飽滿度

部分試件套筒內部灌漿料橫向分布情況如圖6所示，由圖6可知，灌漿料橫截面無明顯空洞，個別試件存在2～4個小氣孔，氣孔直徑均≤1mm，可認為灌漿飽滿。

圖6 試件灌漿料橫向分布情況

2.3 灌漿料回縮

試件養護28d后，通過觀察出漿口液面變化了解灌漿料回縮情況，可知出漿口灌漿料液面基本與灌漿結束后相平，表明灌漿料回縮量較小，可忽略不計。

3 灌漿飽滿度影響因素

試驗結果表明，密封塞、出漿口形式和灌漿速度對灌漿飽滿度的影響較大，因此進行重點分析。

3.1 密封塞

當套筒底部采用平底圓形橡膠密封塞時，如A2，B2組試件，由于密封塞具有一定厚度，且與套筒底部貼合較好，可有效防止漏漿，本試驗中采用該密封塞的套筒底部均未漏漿。套筒頂部應采用錐形厚橡膠密封塞，可保證套筒頂部灌漿飽滿。如果將套筒頂部密封塞換成與底部相同的平底圓形橡膠密封塞，則出漿口上端至套筒頂部灌漿不夠飽滿，如試件A2-2。因此，套筒底部采用平底圓形橡膠密封塞、頂部采用錐形厚橡膠密封塞最合理。

當套筒底部和頂部均采用螺紋齒旋式密封塞時，如A1，B1，T組試件，在密封塞旋緊的情況下，可達到密封效果，保證灌漿飽滿。但該密封塞較薄，施工過程中易移位，從而造成漏漿，如試件T-3套筒底部密封塞發生錯動，導致底部未能密封，從而造成套筒內部灌漿料全部流失。

3.2 出漿口形式

試驗結果表明，在水平出漿口處設置垂直小導管有利于提高灌漿飽滿度。當設置水平出漿口時，根據連通器原理，在重力作用下，灌漿料到達出漿口后溢出，出漿口上端至套筒頂部灌漿往往難以飽滿。

3.3 灌漿速度

試驗結果表明，如果灌漿壓力過大、速度過快，易導致灌漿料沖出出漿口，造成灌滿假象；如果灌漿壓力過小、速度過慢，由于灌漿料硬化較快，尤其是溫度較高時，易因灌漿料硬化堵塞灌漿機管道。

依托工程經驗，結合本試驗結果，建議25℃下60～80s完成1根帶環形肋及非對稱定位肋鑄鐵套筒灌漿，即灌漿速度為20～40mL/s。當溫度較高時，宜增加灌漿速度，防止灌漿料硬化。

4 結語

1)密封塞、出漿口形式和灌漿速度對裝配式橋墩節段連接節點套筒灌漿飽滿度的影響較大。

2)套筒底部采用平底圓形橡膠密封塞、頂部采用錐形厚橡膠密封塞最合理。

3)在水平出漿口處設置垂直小導管有利于提高灌漿飽滿度。

4)建議25℃下灌漿速度為20～40mL/s。

5)本試驗使用的灌漿料回縮不明顯。