淺談一種預(yù)制柱灌漿套筒進(jìn)出漿孔成孔工藝

溫秋平， 歐陽(yáng)征， 王啟雁， 寧倩文

(四川華西綠舍建筑科技有限公司， 四川德陽(yáng) 618000)

1 鋼筋套筒灌漿連接

國(guó)家“十四五”規(guī)劃對(duì)建筑業(yè)的影響深遠(yuǎn)，生態(tài)文明建設(shè)、綠色發(fā)展、碳達(dá)峰、碳中和、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)倒逼建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。國(guó)家及相關(guān)部門密集出臺(tái)建筑產(chǎn)業(yè)工業(yè)化、綠色建筑、裝配式建筑等系列政策，加速推動(dòng)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展[1]。鋼筋套筒灌漿連接作為裝配式結(jié)構(gòu)可靠的連接方式之一，現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于住宅、公共和工業(yè)建筑中。目前在帶有鋼筋連接用灌漿套筒的預(yù)制混凝土構(gòu)件制作時(shí)，要求灌漿套筒的進(jìn)出漿孔與構(gòu)件表面貫通，形成通暢的灌漿料流動(dòng)通道，從而實(shí)現(xiàn)灌漿套筒灌漿飽滿。因此灌漿套筒進(jìn)出漿孔成孔質(zhì)量直接關(guān)系到預(yù)制構(gòu)件合格率，以及裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接的安全性和可靠性，是預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中重要的控制環(huán)節(jié)。本文提出一種用橡膠堵頭代替原PVC或波紋管的全新灌漿套筒進(jìn)出漿孔成孔工藝，旨在提高預(yù)制構(gòu)件中鋼筋連接用灌漿套筒進(jìn)出漿孔成孔質(zhì)量和效率。

2 預(yù)制柱成孔工藝現(xiàn)狀

2.1 PVC管成孔工藝

現(xiàn)階段生產(chǎn)有灌漿套筒預(yù)制柱通常做法是：采用PCV管套在灌漿套筒進(jìn)出漿孔上，PVC管另一端用膠帶、泡沫棒封堵后抵靠在模板面，待構(gòu)件脫模后再取出PVC管內(nèi)密封材料，從而形成通暢灌漿的通道。此方式因PVC管與模板面不能緊密頂靠、與模板面不垂直，導(dǎo)致灌漿套筒進(jìn)出漿孔周圍混凝土漏漿、蜂窩、不密實(shí)等影響構(gòu)件質(zhì)量問(wèn)題。甚至在混凝土澆筑過(guò)程中PVC管脫落，導(dǎo)致進(jìn)出漿孔堵塞、構(gòu)件報(bào)廢。該成孔工藝導(dǎo)致材料浪費(fèi)(PVC管)、構(gòu)件修補(bǔ)、構(gòu)件作廢等，造成構(gòu)件生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量低下，從而影響生產(chǎn)成本。

2.2 波紋管成孔工藝

帶灌漿套筒的預(yù)制柱件也常采用波紋管+磁釘?shù)姆绞竭M(jìn)行制作。波紋管一端固定在灌漿套筒進(jìn)出漿孔上，另一端采用磁釘?shù)姆绞焦潭ㄔ阡撃＞呱希龢?gòu)件脫模后再取出磁釘，從而形成灌漿通道[2-3]。

該方式在一定程度上解決了進(jìn)出漿孔周圍的混凝土表觀質(zhì)量問(wèn)題，但是在生產(chǎn)過(guò)程中磁釘存在位移，甚至沒(méi)入混凝土中導(dǎo)致構(gòu)件報(bào)廢，同時(shí)該方式增加磁釘固定和定位工序，降低構(gòu)件生產(chǎn)效率。在現(xiàn)場(chǎng)灌漿作業(yè)時(shí)因?yàn)椴糠植y管管線過(guò)長(zhǎng)，灌漿壓力損失較大，漿料在灌漿過(guò)程中流動(dòng)度損失大，導(dǎo)致部分孔位不出漿或出漿慢，影響灌漿質(zhì)量和灌漿效率。

3 不同成孔工藝對(duì)比試驗(yàn)

選擇預(yù)制柱截面尺寸600 mm×600 mm，采用全灌漿套筒，分別對(duì)PVC管成孔工藝、波紋管成孔工藝、橡膠堵頭成孔工藝進(jìn)行預(yù)制柱制作對(duì)比試驗(yàn)。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PVC管成孔工藝制作的預(yù)制柱進(jìn)出漿處混凝土普遍存在漏漿、成孔不規(guī)則現(xiàn)象，見圖1。波紋管成孔工藝存在波紋管易破碎、磁釘固定與脫取困難、生產(chǎn)效率低等情況，其成孔方式見圖2。通過(guò)對(duì)比，橡膠堵頭成孔工藝制作的預(yù)制柱表觀質(zhì)量、成孔質(zhì)量、生產(chǎn)效率、材料利用率等方面均優(yōu)于PVC管和波紋管成孔工藝，見圖3。

圖1 PVC管成孔方式及預(yù)制構(gòu)件成型效果

圖2 波紋管成孔方式

圖3 橡膠堵頭成孔方式及預(yù)制構(gòu)件成型效果

4 橡膠堵頭成孔工藝

采用錐形的橡膠堵頭，在預(yù)制柱模具合模之前，將橡膠堵頭的錐形小頭塞入灌漿套筒進(jìn)出漿孔中，待模具合模時(shí)，調(diào)整橡膠堵頭大平面尾部完全與模板面緊貼，同時(shí)保持橡膠堵頭垂直于灌漿套筒和模板面，從而保證成孔垂直。待預(yù)制柱混凝土澆筑、脫模以后，將錐形的橡膠堵頭取出，從而形成規(guī)整、貫通的灌漿孔，見圖3。

當(dāng)預(yù)制柱灌漿套筒進(jìn)出漿孔方向?yàn)榉悄０迕妫蛘咝枰龑?dǎo)到其他構(gòu)件面灌漿時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)其角部灌漿套筒，使進(jìn)出漿孔朝向可以灌漿作業(yè)的模板面。對(duì)于不能通過(guò)旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行橡膠成孔的灌漿套筒，可結(jié)合PVC成孔工藝或波紋管成孔工藝進(jìn)行進(jìn)出漿孔成孔。

5 橡膠堵頭成孔工藝原理

橡膠堵頭成孔工藝充分利用灌漿套筒進(jìn)出漿孔中空、圓形特點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)進(jìn)出漿孔與模板面間距范圍固定、橡膠可壓縮變形的特性，在灌漿套筒的進(jìn)出漿孔處，采用一種特制的橡膠堵頭，在灌漿套筒的進(jìn)出漿孔處與模具表面形成密實(shí)連接，見圖4。因?yàn)橄鹉z的可壓縮性，可確保模板面和橡膠堵頭接觸面沒(méi)有縫隙，確保構(gòu)件成型后預(yù)留孔道的通暢、構(gòu)件表觀質(zhì)量?jī)?yōu)秀。另外構(gòu)件脫模后，橡膠被壓縮的變形自動(dòng)恢復(fù)，從而使得橡膠堵頭大平面尾部突出構(gòu)件表面，作為工人操作著力點(diǎn)，便于橡膠堵頭取出。

根據(jù)GB50010-2010(2015年版)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ1-2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對(duì)預(yù)制構(gòu)件混凝土保護(hù)層的要求，不同規(guī)格的灌漿套筒進(jìn)出漿孔與模板面間距為10～40 mm。因此橡膠堵頭的錐形頭長(zhǎng)度范圍為30～50 mm，本工藝中采用50 mm，從而保證橡膠堵頭適用于連接鋼筋直徑φ14～φ40 mm的所有灌漿套筒，增加橡膠堵頭的通用性。

通過(guò)帶有錐度的圓形橡膠頭，便于工人進(jìn)行塞入灌漿套筒灌漿孔操作，同時(shí)一定錐形長(zhǎng)度的橡膠頭設(shè)計(jì)還能解決不同品牌灌漿套筒灌漿孔大小不一的情況，進(jìn)一步提高橡膠堵頭的通用性。另外待構(gòu)件脫模后，帶有錐度的橡膠堵頭便于該工裝從預(yù)制柱上退出。另外橡膠堵頭尾部為一定面積的平整面，能與模具平面緊貼，防止橡膠堵頭在模具合模、混凝土澆筑等工序時(shí)移動(dòng)，保證進(jìn)出漿成型孔不移位且通暢。

以上方式確保了灌漿套筒進(jìn)出漿孔處混凝土成型的質(zhì)量，使得構(gòu)件表面密實(shí)、平整，構(gòu)件進(jìn)出漿孔規(guī)整、貫通，同時(shí)能減少預(yù)制柱生產(chǎn)工序，從而提高其生產(chǎn)效率，有效降低生產(chǎn)成本。

圖4 橡膠堵頭示意及實(shí)物

6 效益分析

在裝配式建筑中，預(yù)制柱主要采用鋼筋套筒灌漿連接，上、下柱通過(guò)灌漿套筒與微膨灌漿料連接。預(yù)制柱具有整體性好、抗震性能好、剛度大、抗裂性好等，易實(shí)現(xiàn)裝配式建筑工業(yè)化(設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、制造工業(yè)化、施工裝配化、管理信息化)，同時(shí)構(gòu)件制作不受季節(jié)和氣候的限制，能有效保證構(gòu)件質(zhì)量。

帶有灌漿套筒的預(yù)制柱制作時(shí)，灌漿套筒進(jìn)出漿孔成孔質(zhì)量直接關(guān)系到預(yù)制構(gòu)件合格率，以及裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接的安全性和可靠性。因此，預(yù)制柱灌漿套筒進(jìn)出漿孔成孔工藝適用于帶有灌漿套筒的預(yù)制混凝土構(gòu)件，尤其是預(yù)制柱這類側(cè)模板較高、鋼筋籠入模后無(wú)操作空間安裝進(jìn)出漿成孔管道的構(gòu)件。

采用橡膠堵頭進(jìn)行灌漿套筒進(jìn)出漿孔成孔工藝有幾方面具有明顯優(yōu)勢(shì)：

(1)橡膠具有良好的彈性，通過(guò)適當(dāng)加長(zhǎng)橡膠堵頭，能大幅提升其通用性。同時(shí)加長(zhǎng)的橡膠堵頭通過(guò)模板的擠壓，能更好緊貼在模具表面，具有良好的穩(wěn)固性和密封性，從而提升灌漿套筒進(jìn)出漿孔附近的混凝土外觀成型質(zhì)量。

(2)帶錐形的橡膠堵頭設(shè)計(jì)，方便其塞入進(jìn)出漿孔和取出操作，減少安裝灌漿通道管(PVC管/波紋管)和定位、密封、固定通道管工序，有效提升生產(chǎn)效率5%。

(3)橡膠堵頭可多次重復(fù)利用，降低生產(chǎn)成本。

(4)有效避免生產(chǎn)過(guò)程中PVC管/波紋管、泡沫棒、發(fā)泡劑等建渣的產(chǎn)生。

7 項(xiàng)目實(shí)施成效

本技術(shù)成果已成功應(yīng)用于四川東部新區(qū)草池鎮(zhèn)某工程、成都市高新西區(qū)某中小學(xué)及幼兒園工程、成都市東安新城綜合運(yùn)管中心工程等主體建造施工中。

以上項(xiàng)目通過(guò)采用灌漿套筒進(jìn)出漿孔成孔工藝生產(chǎn)的預(yù)制柱，因其外立面平整，能準(zhǔn)確快速的安裝定位；灌漿通道通暢，灌漿作業(yè)順利；表觀質(zhì)量?jī)?yōu)秀，后期裝飾工序簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，保證了上述項(xiàng)目主體施工的順利完工，施工質(zhì)量達(dá)到既定目標(biāo)。

8 結(jié)束語(yǔ)

裝配式建筑是傳統(tǒng)建筑業(yè)與先進(jìn)制造業(yè)的良性互動(dòng)，是建筑工業(yè)化和建筑信息化深度融合的產(chǎn)物。推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展，對(duì)推動(dòng)建筑生產(chǎn)方式變革、保障工程建設(shè)質(zhì)量安全、促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革等具有重要意義[4-5]。作為裝配式建筑的一部分，采用橡膠堵頭進(jìn)行預(yù)制柱灌漿套筒進(jìn)出漿孔成孔工藝，可以避免使用PCV管或波紋管一類的一次性材料，一定長(zhǎng)度的錐形橡膠頭設(shè)計(jì)，能解決不同品牌、型號(hào)灌漿套筒灌進(jìn)出漿孔大小和模板間距不一的情況，增加其通用性和可操作性。同時(shí)，橡膠材料可多次重復(fù)利用，有效提高材料重復(fù)利用率，減少生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生廢物垃圾，使其成為構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中使用的一種工具將呈上升趨勢(shì)。

綜上，利用橡膠堵頭實(shí)現(xiàn)預(yù)制柱灌漿套筒進(jìn)出漿孔成孔工藝綜合效益顯著，在帶鋼筋連接用灌漿套筒的預(yù)制柱生產(chǎn)應(yīng)用應(yīng)大力推廣。