裝配式混凝土結構套筒灌漿新方法改進研究＊

宋雙陽 ，李曉鵬 ，樓 昕

（1.山東省建筑科學研究院有限公司，山東 濟南 250031；2.山東建科特種建筑工程技術中心有限公司，山東 濟南 250031；3.山東省建筑工程質量檢驗檢測中心有限公司，山東 濟南 250031）

0 引言

裝配式混凝土結構套筒灌漿連接技術是我國裝配式建筑重要的施工技術之一，為此，住房和城鄉建設部組織相關單位編制了JGJ 355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》，該標準目前正在修訂中。該標準中泌水率指標為0，是依據JG/T 408—2013《鋼筋連接用套筒灌漿料》的指標制定的；最新的替代標準JG/T 408—2019《鋼筋連接用套筒灌漿料》中常溫型和低溫型灌漿料的泌水率為0。最早的標準JC/T 986—2005《水泥基灌漿材料》中泌水率性能要求為≤1%。本文作者推測，泌水率指標為0的要求是根據傳統的套筒灌漿施工工藝在無持續保壓情況下制定，以減少接縫灌漿層結合面和套筒內壁的孔洞（灌漿料拌合物凝結后，水分被再次吸收留下的空間）。

筆者在2019年申報了裝配式建筑鋼筋套筒智能化灌漿技術研究課題，被列為山東省住房和城鄉建設廳2019年科技計劃項目，項目類別為技術創新項目-新型裝配式建筑技術，編號為2019-K9-11。該課題提出了1種新的套筒灌漿施工工藝（微壓充漿），可將每個套筒全部灌滿漿料。該課題中間成果已在山東濟南多個工程上進行轉化。該灌漿工藝已經和豎向預制構件進行結合，使新工藝更有成效。

在微壓充漿工藝的基礎上，研究提出了1種新改進方法。

1 傳統認識

GB 50666—2011《混凝土結構工程施工規范》提到“宜灑水濕潤”，JGJ 355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》未規定是否應提前注水。國內較統一的不成文意見是不應提前注水，以免改變灌漿料的水灰比，降低灌漿料的最終強度。

傳統認為灌漿料拌合物泌水是禍害，灌漿料拌合物凝固后水分消失會形成孔洞，對預制構件結合面質量造成不利影響。筆者在以前多個工程套筒灌漿飽滿度檢查過程中，在出漿口位置也發現了灌漿料泌水留下孔洞現象；在個別的豎向墻板結合面處，也發現有水分消失后留下的孔洞。

正常豎向預制混凝土構件底部都需要做粗糙面，粗糙度不小于6mm，而粗糙面干燥會吸水。如今，施工規范未要求潤濕預制構件粗糙面，造成結合面處灌漿料拌合物失水，水泥水化不完全，結合面處灌漿料強度質量沒有保障。從側面反映，灌漿料拌合物泌水對干燥的豎向預制構件底部結合面具有好處。

2 微壓充漿工藝簡述

2.1 基本原理

流體的特性為只要有切應力作用在流體上，不論切應力的大小，都能使流體發生連續變形，致使流體流動。流動性較好的灌漿料拌合物可看作為擬塑性流體，符合流體靜力學原理。

灌漿器、連通腔和補漿器形成連通器，在靜力平衡時，補漿器和灌漿器液面高度一致；構件的出漿口有透氣透水不透漿的專用封堵塞，接縫灌漿層側面封倉處有透氣透水不透漿微小孔隙，補漿器、出漿口、側面封倉料和連通腔形成1個濾氣濾水的模壓系統。模壓系統內的壓力可加速將氣體和水通過封堵塞和側面封倉處排出，補漿器內灌漿料不斷下降補充，套筒和接縫灌漿層內灌漿料形成密實漿體。

補漿器高度可隨意調整，即連通腔內壓力可調。一般情況下，補漿器高度定為1m，接縫灌漿層內的壓強p=0.021 7pa。

以200mm厚剪力墻為例，灌漿層截面推力為：200×20×0.02=80N≈8kg。

在灌漿料失去流動度前，接縫灌漿層每個截面上都有8kg的推力。

2.2 工藝技術流程

微壓充漿工藝技術流程：測量放線→鋼筋調直→基層清理→灑水潤濕→設置標高控制墊片→墻板安裝→設置斜支撐→調節水平位置→調節垂直度→封倉及預埋灌漿嘴和補漿器→養護封倉料→封堵灌漿孔和出漿孔→安裝灌漿器→灌漿。

微壓充漿工藝器具包括灌漿器、灌漿嘴、補漿器和專用封堵塞（專用塞子只出氣和水，不出漿）。微壓充漿工藝采用在接縫灌漿層進行充漿、補漿、監測三位一體的方式，提前封住灌漿孔和出漿孔；灌漿器內灌漿料靠自重流入灌漿層連通腔及套筒內；若灌漿層內氣體排出，套筒灌漿料回落，灌漿器內灌漿料將自動進行補漿，直至灌漿料失去流動性。微壓充漿法需要在封倉時將灌漿嘴預埋入灌漿層內，灌漿時不需要專用的灌漿設備，只需1名普通工人將灌漿器接入灌漿嘴即可。如果采用配套的專用封倉料，正常情況下60min后即可灌漿而不漏漿；若采用熱水拌和專用封倉料，20min后即可灌漿而不會漏漿；若采用專用封堵模板封堵接縫灌漿層，可立即進行灌漿施工。

微壓充漿法灌漿套筒飽滿度檢查：灌漿料失去流動度前可隨時拔出出漿口封堵塞進行直觀檢查，若有灌漿料不斷涌出，同時監測器內灌漿料液面下降，證明套筒內灌漿料是飽滿的；灌漿料失去流動度后任意時間內可通過出漿口位置鉆孔到套筒內部，采用內窺鏡檢查。

3 注水試驗

眾所周知，干燥的混凝土表面會吸收大量的水分，灌漿料失水后極易失去流動性，不但不能充分水化，還給灌漿帶來困難。

筆者認為，采用微壓充漿工藝，可以先灌一部分水，水位接近套筒注漿口；一定時間后，將水在灌漿層底部全部放出。即使有剩余的水，也會因比重不同，在灌漿層側面、套筒注漿口和出漿口滲出（灌漿層側面特殊處理，注漿口和出漿口塞專用塞子），在出漿嘴處也會流出一部分。灌漿料泌水時，由于灌漿層內部的壓力場，灌漿料會持續補充粗糙面吸水留下的空間；壓力場協調結合面各處，不留一點兒余地，這樣就會明顯改善接縫灌漿層結合面處的質量。

筆者針對注水后灌漿料拌合物與水是否混合進行了實驗室模擬試驗和工程現場試驗。

3.1 模擬試驗

用1根3m長鋼絲塑料管模擬灌漿層，從鋼絲塑料管一端灌入一滿杯清水，然后灌入正常配比的灌漿料。由于比重不同，鋼絲塑料管內的水基本流入杯內。最后流入的極少部分水渾濁，是由于混入了少量的水泥。

用礦泉水瓶裝填灌漿料模擬接縫灌漿層內灌漿料反應情況。先裝入灌漿料，再倒入清水，然后密封，記上時間，觀察反應情況。觀察發現，由于比重不同，清水與灌漿料不混合，界限分明。隨著時間延長，水位下降一點，證明有部分水再次與灌漿料反應。

用鋼絲塑料管裝填灌漿料模擬灌漿層內灌漿料反應情況。先裝入灌漿料，然后密封，記錄時間，觀察反應情況。觀察發現，由于此灌漿料泌水，反應初期，水集中在灌漿料上部；隨著反應的逐步深入，水慢慢滲入灌漿料繼續反應，造成上部空洞。

模擬試驗充分反映了灌漿料后期還需一定的水進行反應。

3.2 工地試驗

采用微壓充漿工藝，灌漿料不需要靜置，灌漿層禁止分倉。注漿嘴和出漿嘴放置在構件兩個遠端最有效。

先做1個地面吸水試驗。一瓶礦泉水倒在混凝土樓板表面，幾分鐘就不見明水，說明混凝土吸水嚴重。豎向預制構件的粗糙面同理。

微壓充漿工藝下，灌漿層外用封倉料封倉，提前塞上專用塞，先倒入3瓶500ml礦泉水。30min后，灌漿器開始灌漿，5min內補漿器（兼做監視器）出現灌漿料，停止灌漿；補漿器上部是10mm左右的渾濁水，說明接縫灌漿層內部分水被排出。觀察發現，專用塞及接縫灌漿層處有少量的渾濁水流出。隨機拔出專用塞，均流出柱狀灌漿料拌合物，未見渾濁水。

4 套筒灌漿新工藝優勢

在改進后的微壓充漿工藝下，水可作為潤滑劑，使任何符合標準的灌漿料都可使用，極大降低了灌漿成本，不但保證了100%的飽滿度，接縫灌漿層結合面質量也明顯提高。若有大量的試驗證明結合面的質量優于現澆豎向構件，JGJ 1—2014《裝配式混凝土結構技術規程》中水平接縫的受剪承載力公式則可以去掉了，那將是一個大改進。套筒灌漿新工藝的優勢總結如下。

1）傳統灌漿工藝施工，灌漿工人為3～4人，采用新工藝可以降為1～2人，大大節省人工成本。

2）傳統灌漿工藝采用專用的灌漿設備，使用和維修費用高，且使用電力，不方便；新工藝不用電力，采用價格極低的灌漿器，成本大大降低。

3）傳統灌漿工藝采用較大壓力灌漿，掌握不好容易爆倉，導致灌漿失敗，因此需要專業素質高的工人；新工藝采用持續微重力，保持灌漿層內的壓力場，不容易爆倉，不需要專業工人。

4）傳統灌漿工藝1個隊伍（3～4人）在相同時間內只能灌1個倉，有時不能將套筒灌滿，無法保證灌漿工程質量；而新工藝可在同一時間內灌多面墻，每面墻均在5min內灌完，每個套筒均100%灌滿，能保證灌漿工程質量。

5）傳統灌漿工藝必須分倉，效率低；而新工藝禁止分倉，效率高。

6）傳統灌漿工藝必須各有關方旁站，同時需照相和錄像；新工藝不需要有關方旁站，當需證明質量時，未初凝時可隨機拔專用塞檢查是否有灌漿料柱狀流出，終凝后的任意時間采用內窺鏡檢查即可，節省大量的管理成本。

7）傳統灌漿工藝需要灌漿料外流，浪費材料；新工藝不需要灌漿料外流，極大節省灌漿材料。

8）傳統灌漿工藝對灌漿料的流動度和泌水率有嚴格要求；新工藝不挑剔灌漿料的流動度和泌水率，可以開發更實惠的灌漿料，極大降低成本。

9）新工藝能隨吊隨灌，極大縮短建筑施工工期，如果安排合理，灌漿時間可以不計入施工工期。

10）新工藝所需輔助產品價格遠低于一臺灌漿機，且產品均可重復利用，綠色環保。

5 技術拓展

在補漿端抽氣，形成負壓，可以減少接縫灌漿層內的大部分空氣，有效改善接縫灌漿層結合面質量。相關技術內容由于篇幅所限，本文不再贅述。

6 結語

研究表明，改進后的微壓充漿工藝下，提前灌水不但能濕潤粗糙面，還可以作為潤滑劑，即使流動度較小的灌漿料也能順利灌滿每個套筒；豎向預制構件的接縫灌漿層結合面質量也可明顯改善。