鋼筋套筒灌漿連接技術的研究進展

楊軍明 張明鑫

摘? 要：鋼筋套筒灌漿連接技術是一種技術可靠、施工方便的鋼筋連接技術，是目前裝配式混凝土結構中鋼筋連接最常見的方式，適用性廣，不受荷載類別、鋼筋直徑大小和房屋高度等因素的影響，可靠性更高，它的質量也關系到裝配式混凝土建筑的結構安全和使用壽命。本文介紹了套筒灌漿連接的力學性能和溫度對鋼筋套筒灌漿連接的影響，討論了灌漿連接技術現存的一些問題以及質量控制措施，最后對該項技術在工程實際中的研究應用提出了建議。

關鍵詞：套筒灌漿連接? 力學性能? 溫度? 質量控制措施

中圖分類號：TU755.3 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）04（c）-0030-03

Research Progress of Reinforcement Sleeve Grouting Joint Technology

YANG Junming1? ZHANG Mingxin2*

（1.Nantong Weixin Concrete Co.， Ltd.， Rugao， Jiangsu province， 226551 China; 2. School of Civil Engineering， Anhui Jianzhu University， Hefei， Anhui province， 230022? China）

Abstract： The grouting connection technology of steel sleeve is a reliable and convenient construction technology. It is the most common way of steel bar connection in the assembled concrete structure. It is widely applicable and is not affected by load category， reinforcement diameter and height of the house， and has higher reliability， Its quality also relates to the structural safety and service life of the assembled concrete building. The influence of mechanical properties and temperature of sleeve grouting connection on the connection of reinforced sleeve grouting is introduced. Some problems existing in grouting connection technology and quality control measures are discussed. Finally， suggestions are put forward for the research and application of this technology in engineering practice.

Key Words： Sleeve grouting connection; Mechanical properties; Temperature; Quality control measures

套筒灌漿連接技術指的是將帶肋的鋼筋插入內部含有凹凸面的套筒中，往鋼筋和灌漿套筒之間的縫隙里灌入高強度的灌漿料，灌漿料凝固后鋼筋被錨固在灌漿套筒中，從而實現針對預制構件連接的一項鋼筋連接技術。鋼筋套筒灌漿連接接頭是由專業加工生產出的套筒、鋼筋組裝和相應配套的灌漿料的組合體，在施工連接時通過向套筒中灌入高強度的水泥灌漿料，依靠各個材料之間相互黏結咬合的作用將套筒和鋼筋連接起來。鋼筋套筒灌漿連接接頭的優點是性能可靠、適用性廣、安裝簡便等。

1? 灌漿連接的力學性能

1.1 拉伸

黃遠等通過對鋼筋半套筒灌漿連接的試驗和分析得出，半套筒灌漿試件有鋼筋拉斷、鋼筋出現刮犁式拔出以及套筒發生滑絲3種破壞形態，主要取決于灌漿料和鋼筋的粘結強度所對應的承載力、鋼筋在極限強度下對應的承載力和套筒螺紋所對應的承載力的最小值，且破壞形態為鋼筋拉斷時，鋼筋是否發生偏移對試件自身的承載力沒有顯著影響;可以使用公式計算半套筒灌漿試件抵制鋼筋發生刮犁式拔出時的承載力，為了預防試件出現鋼筋刮犁式拔出的破壞現象，應讓半套筒灌漿連接試件抵抗鋼筋刮犁式拔出的承載力大于鋼筋本身的極限強度和套筒螺紋對應的承載力極限值;鋼筋的螺紋質量和套筒的質量對半套筒灌漿試件的承載力有著舉足輕重的影響，為了增強試件抵抗套筒發生滑絲的承載力，可以通過增加鋼筋螺紋段的長度來解決。

吳小寶等通過單調拉伸與單向重復拉伸試驗來研究鋼筋的種類和齡期對套筒灌漿受力性能的影響得出，連接的荷載-位移曲線跟破壞的模式和齡期相關，1d齡期及以前，曲線沒有出現比較明顯的屈服段，在1d齡期后，曲線和鋼筋的屈服曲線相似，出現顯著的屈服階段和強化階段;套筒灌漿的極限承載力低于相對應鋼筋極限強度所對應的拉力，且與鋼筋種類和齡期有關。

1.2 拉拔

谷凡等經過研究連接25mm鋼筋的鋼筋套筒灌漿連接部件得出，當鋼筋應力因為拉伸荷載而達到抗拉強度570Mpa時，鋼筋的應力順著軸向從加載端逐漸減小到非加載端，在非加載端時的應力最小，約等于零，主要原因是灌漿料的微膨脹使得非加載端的鋼筋受到輕微的壓應力，而沿著軸向從兩邊向中心截面套筒應力逐漸增加，套筒第一主應力在中心截面處的大小為270Mpa，在套筒端部密封的地方以及和灌漿料接觸的套筒肋部位，套筒第三主應力約為-130Mpa;灌漿料很大一部分區域都處在受壓狀態，僅會在某些個別的區域會產生拉應力，數值范圍變化也比較小，當鋼筋抗拉強度達到570Mpa時，灌漿料的第三主應力最大數值發生在套筒與鋼筋肋上表面接觸的部位、和套筒肋下表面接觸的部位以及套筒端部，大小約為-120Mpa，達到其軸心抗拉強度。

吳濤等通過創建套筒灌漿連接件鋼筋軸向拉力和筒壁應力的計算模型分析得出，套筒灌漿部件的破壞歷程有4個階段，分別是彈性、屈服、強化、頸縮。在彈性階段，套筒灌漿連接的部件和鋼筋的材料性能相似，荷載和位移都是成比例增加;在屈服階段，因為灌漿料對連接的作用，對比鋼筋的屈服強度有顯然的增大，荷載—位移曲線出現了比較明顯的波動;在強化階段，荷載到達了峰值，灌漿料發生了滑出的現象;在頸縮階段，套筒灌漿連接部件鋼筋被拉斷，斷裂的位置會隨機出現。

2? 溫度對灌漿連接的影響

2.1 高溫的影響

王國慶通過研究發現，在常溫下錨固長度選擇套筒長度的一半時，能夠滿足受力需求;隨著溫度的升高，套筒灌漿連接的極限承載力徐徐下降，在高于400℃時，極限承載能力退化的更快。直徑不相同的試件對于高溫的響應程度也會有所不同;就整體而言，隨著溫度的升高，鋼筋界面和灌漿料的粘結強度下降，溫度相同時，鋼筋直徑越小，粘結強度越大;在常溫和高溫狀態下，試件因軸向拉伸作用產生破壞都是延性破壞，不論試件最終為何種破壞形態，在下降段或強化段構件仍然有很大的位移發展空間，中高溫狀態下，發生的破壞大多數為粘結破壞，在發生粘結破壞過程中，鋼筋被拔出，鋼筋被拔出的位移占了總位移相當大的一部分比例。

肖建莊等研究得出，高溫會明顯影響鋼筋套筒灌漿連接失效模式，當經過溫度不超過400℃時均是套筒外的鋼筋發生斷裂，當經過溫度達到600℃時會產生灌漿料和鋼筋連接滑移無效;鋼筋套筒灌漿的極限荷載會隨著溫度的上升而下降，經歷溫度達到600℃作用下和在常溫作用下的試件相比，試件的極限荷載下跌幅度僅為7.6%，說明高溫對灌漿套筒連接的承載力影響較小;當溫度不超出600℃時，套筒灌漿的接頭抗拉強度是鋼筋抗拉強度的1倍以上。

2.2 低溫的影響

張海波等通過試驗得出，低溫環境下，施工前預熱灌漿套筒，可以保證構件邊緣和灌漿套筒內部溫度達到灌漿料需用溫度，避免灌漿料澆筑后因為失溫過快在套筒壁上形成冰膜夾層，影響灌漿套筒的質量;通過電伴熱對構件和套筒進行升溫，抵消外界低溫環境帶來的溫度損失，在灌漿料達到抗凍臨界強度后即可停止升溫措施;溫失較快、溫度較為薄弱部位在水平縫位置，對水平縫位置采取升溫和保溫措施，保證更有效地對灌漿料進行升溫，最大限度地降低溫度損失。

周玉強等結合工程實際得出，在低溫灌漿施工中的核心是對溫度的測量和控制，為了保證低溫灌漿料發生硬化的溫度，灌漿時應該增強溫度的監控，依據現場溫度情況來決定是否需要啟動保溫加熱措施，來確保施工的正常進行;將由試驗研發出的低溫套筒灌漿技術和低溫套筒灌漿料應用于冬季或寒冷條件下施工，為寒冷環境下所產生的施工障礙提供了新的解決方案。

3? 灌漿連接技術現存的問題以及質量控制措施

套筒灌漿密實度一直是裝配式建筑行業中關注的問題，目前還沒有有效的檢測方法;現有的設備不能滿足精密套筒灌漿密實度檢測技術的客觀檢測條件。鋼筋套筒灌漿連接技術是安全可靠的鋼筋連接工藝，但是在工程實踐中存在諸多問題，如出漿孔不出漿體、連通腔爆倉漏漿、灌漿料強度不足、套筒內漿體回流等質量問題，影響裝配式建筑的結構安全。

鋼筋套筒灌漿連接技術的質量控制措施主要在生產階段的質量控制、施工階段的質量控制，施工階段的質量控制主要有連接鋼筋的質量控制和套筒灌漿料的質量控制，相比較連接鋼筋的質量控制，套筒灌漿料的質量控制更為重要。對于連通腔灌漿施工方法，分倉和封倉時應合理規劃連通腔的區域，封倉時應使空腔完全密封。灌漿料應嚴格控制水料比，在低溫環境下作業時，應保證作業環境溫度在5℃以上，并做好保溫措施。灌漿前應逐個檢查每個街頭的灌漿孔和出漿孔，保證孔路暢通。灌漿時，應在相應區域內選擇一個便于操作的灌漿口，嚴禁一個連通腔有兩個或兩個以上的灌漿點，會窩氣。

4? 結語

在裝配式建筑中，鋼筋套筒灌漿連接起著決定性的作用，灌漿施工的質量水平是影響結構整體性的關鍵因素。結合灌漿連接的技術特點和我國南北氣候差異特點，還有一些問題需要進一步研究，如降低在低溫環境下施工時的成本、接頭性能的檢驗方法、施工中灌漿質量控制措施和驗收標準等。

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