王月紅

(鄭州輕工業(yè)大學(xué) 基建處，河南 鄭州 454000)

1 套筒灌漿連接技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容

1.1 套筒灌漿技術(shù)的歷史研究

哈亞市等對(duì)套筒灌漿做過(guò)鋼筋拔出的試驗(yàn)研究，得出“在鋼筋屈服階段前，套筒灌漿材料的粘結(jié)應(yīng)力與強(qiáng)度性能呈正線性關(guān)系；在鋼筋屈服階段粘結(jié)應(yīng)力保持不變，且不受套筒灌漿材料強(qiáng)度性能的影響”。Adajar等用實(shí)驗(yàn)的方式驗(yàn)證了“當(dāng)套管內(nèi)鋼筋的錨固深度達(dá)到或超過(guò)鋼筋直徑的25倍時(shí)，最大抗拉強(qiáng)度等于套管注漿中鋼筋的最大抗拉強(qiáng)度”。Einea研究了拉伸普通鋼管的實(shí)驗(yàn)，得出“當(dāng)選用強(qiáng)度性能合理的灌漿材料，合理約束套管灌漿材料時(shí)，鋼筋的錨固長(zhǎng)度僅能達(dá)到強(qiáng)度要求的7倍鋼筋直徑”。Kim通過(guò)Einea的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也做了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)“套筒灌漿材料的性能和灌漿質(zhì)量對(duì)套筒連接性能有重要影響”。吳濤等對(duì)12個(gè)鋼套灌漿接頭進(jìn)行了拉拔試驗(yàn)，結(jié)果表明“套筒灌漿連接件可分為彈性、屈服、加固和縮頸這四個(gè)階段。接頭的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度與鋼筋性能接近，把鋼筋錨固的長(zhǎng)度進(jìn)行加長(zhǎng)后套筒的壁應(yīng)力會(huì)有略微的減小、套筒的鋼筋直徑會(huì)增大，這使得套筒壁應(yīng)力明顯增大”。李銳等研究了將500 MPa的鋼套管利用注漿連接的預(yù)制混凝土柱在低周反復(fù)不斷荷載作用下的去統(tǒng)計(jì)并觀察被破壞的試件變化及變化的差距、變形所需要的力量及它所承受的最大力度，還剖析了不同的箍筋形式和灌漿材料所組成的預(yù)制混凝土柱的所能承受的破壞力，通過(guò)這些測(cè)試得到“預(yù)制柱的位移延性、耗能能力和它的承載力同現(xiàn)澆試件的結(jié)果比較相近；還有就是預(yù)制試件的套筒區(qū)域會(huì)產(chǎn)生剛性區(qū)域，受損部位主要位于套管上部或注漿層的接縫處，對(duì)于上部軸向壓力大、箍筋較小的預(yù)制柱，混凝土保護(hù)層脫落后，核心區(qū)的混凝土?xí)蝗黄扑槠茐摹？拐鹦阅懿睿ㄗh采用大軸壓預(yù)制柱，采用一根很長(zhǎng)并且內(nèi)部密度很高的箍筋，有效避免混凝土的外層出現(xiàn)掉落的現(xiàn)象”。聶東來(lái)等用超聲波來(lái)測(cè)試了預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)中的管筒里面的密實(shí)度，得出：“預(yù)制建筑混凝土中與豎向鋼筋連接的鋼筋套筒灌漿材料的密實(shí)度可以通過(guò)測(cè)量超聲波的速度和振幅來(lái)判斷，但不能確定混凝土鋼套筒中的灌漿材料有缺陷”。

1.2 套筒灌漿連接技術(shù)的介紹

套管灌漿連接技術(shù)是指先在套管里面插進(jìn)一些帶肋的鋼筋，然后加入注漿物質(zhì)并使其緊密填充套筒，在加入的注漿物質(zhì)凝固之后，里面的鋼筋和套筒之間就通過(guò)注漿物質(zhì)聯(lián)系在一起，形成一個(gè)整體，并能一起承受外界給予的力，這是利用了灌漿材料的一些特征(可以將鋼筋、套筒連接在一起)，通過(guò)鋼筋和套筒的連接方式可以把它分為全壓漿和半壓漿兩種不同的連接技術(shù)，其區(qū)別在于半壓漿連接方式只是注入50%的材料，另外50%沒(méi)有注入材料的部分就連接機(jī)械，使其在更多領(lǐng)域的利用，以上所述是套筒灌漿技術(shù)的具體工作方式及原理。因此，在我國(guó)的現(xiàn)代建筑中大多采用套筒灌漿連接技術(shù)套，這樣會(huì)讓建筑是一個(gè)相對(duì)的整體，其承受的外界力的能力提升了不少。另外，目前通過(guò)套筒灌漿連接技術(shù)建造出來(lái)的工程還沒(méi)有辦法對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量上的檢測(cè)，所以只有對(duì)技術(shù)的每一個(gè)過(guò)程都進(jìn)行規(guī)范要求，這樣最后的建筑工程的質(zhì)量才會(huì)有所保障。

1.3 套筒灌漿連接技術(shù)中的套筒介紹

套筒灌漿連接技術(shù)中所用到的套筒又稱(chēng)作套筒灌漿的接頭，是它給予了鋼筋的所放位置，同時(shí)能讓注漿的材料能在其中并與鋼筋緊密結(jié)合，這樣就解決了鋼筋之間只能豎直放著的弊端，讓建筑中的連接形式更多樣化也更安全。這些套筒的材料大多都是鋼鐵類(lèi)，用得最多的就是球墨鑄鐵這類(lèi)的合金鋼和高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)碳素鋼，同時(shí)這些套筒的形狀也并不單一，但常見(jiàn)的形狀也只是圓柱形和長(zhǎng)方體形這兩種，這些形狀在建筑中也是最常見(jiàn)的。它們?cè)诮ㄖㄔ斓氖褂弥幸彩鞘值暮?jiǎn)單，只需根據(jù)建筑的要求直接拿出套筒就可以使用，使用方便、效率高效是它的優(yōu)點(diǎn)，但其也有一定的弊端，它尺寸大小并不固定，需要根據(jù)建筑的要求進(jìn)行制作，沒(méi)有很好的普及性。從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，它又是優(yōu)點(diǎn)，尺寸不固定為我們的建筑師的設(shè)計(jì)提供很大幫助，將設(shè)計(jì)出更多的宏偉建筑。

1.4 套筒灌漿連接技術(shù)的失敗類(lèi)型

如今套筒灌漿技術(shù)的難度比較高，能熟練掌握技術(shù)的人不多，其中就會(huì)出現(xiàn)很多失敗的狀況，其中主要有三種類(lèi)型，下面介紹失敗的類(lèi)型、原因及解決方法：①注漿界面會(huì)被破壞，由于鋼筋的錨固長(zhǎng)度不夠，導(dǎo)致在注入的材料沒(méi)有辦法借助鋼筋產(chǎn)生很好的結(jié)合，從而注漿界面會(huì)很容易被破壞，可通過(guò)增加鋼筋的錨固長(zhǎng)度來(lái)避免這種破壞；②灌漿材料拔出不成功，由于注入的材料沒(méi)有與套筒之間形成很好的隔離界面完全連接在一起了，可以利用增加一些隔離套筒等方式來(lái)解決這種問(wèn)題；③最終產(chǎn)品裂開(kāi)，這是由于灌漿材料的強(qiáng)度不夠或者套筒的強(qiáng)度不足，使得里面的鋼筋沒(méi)有效果，也讓最后的產(chǎn)品失敗。

2 預(yù)制裝配式建筑中套筒灌漿連接技術(shù)的操作過(guò)程及注意事項(xiàng)

預(yù)制裝配式建筑中很多地方都需要用到套筒灌漿連接技術(shù)，就其中梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域而言，它的操作過(guò)程主要為：前期安排→密封注漿開(kāi)口處→準(zhǔn)備注漿→進(jìn)行注漿→封堵排漿孔→終檢(注：①前期安排：在施工之前必須清理干凈基礎(chǔ)還要沖幾個(gè)小時(shí)的水在封漿之前，最好使用有壓力的水管進(jìn)行沖水，使對(duì)接縫內(nèi)沒(méi)有灰渣、油污和積水。②密封注漿開(kāi)口處：把專(zhuān)用的高強(qiáng)封堵料用坐漿的方式在構(gòu)件的底部產(chǎn)生有一定槽型的密閉空間，還有其空間一定要和下面留出的孔道、套筒孔是連通的。③注漿施工準(zhǔn)備：在施工前加水并攪拌與施工情況相對(duì)應(yīng)和確定檢測(cè)合格的灌漿料3～5 min，其中灌漿料和水的比例為1∶0.125～0.135，然后靜置2～3 min，等里面的氣泡自然排出即可。④進(jìn)行注漿：循環(huán)幾次把灌漿料倒到灌漿機(jī)內(nèi)進(jìn)行調(diào)漿。為了預(yù)防灌漿機(jī)堵塞，在把拌制好的灌漿料倒到灌漿機(jī)內(nèi)之前需要用過(guò)濾篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾。灌漿料應(yīng)以0.8～1.2 L/min流速?gòu)墓酀{套筒灌漿口倒入灌漿機(jī)。⑤封堵排漿口：直接用橡皮塞堵住流出砂漿后的套筒排漿口，等所有的接頭都檢查確認(rèn)完成灌漿后需要把灌漿口和出漿口表面抹平，并且記錄下灌漿的整個(gè)過(guò)程)。

3 套管灌漿飽滿度的后驗(yàn)方法

國(guó)家有關(guān)技術(shù)規(guī)程都要求套管灌漿飽滿密實(shí)，應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)技術(shù)規(guī)范《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51231-2016)、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 1-2014)中的規(guī)定。套筒灌漿的內(nèi)部飽滿度的檢測(cè)也只能是在整個(gè)灌漿的后面階段，只有在灌漿即將結(jié)束的時(shí)候才能開(kāi)始進(jìn)行檢測(cè)，在灌漿的后面時(shí)間也只能檢測(cè)灌漿的質(zhì)量如何，判斷其是否達(dá)到灌漿的有關(guān)要求。只有保證灌漿達(dá)到飽和充實(shí)才能叫做一個(gè)很好的工程，但是套筒灌漿是否飽滿密實(shí)并不好直接觀察，只能利用灌漿套筒的上面的孔是否有漿液流出來(lái)判斷灌漿是否達(dá)到飽滿充實(shí)。但是，無(wú)法直接檢查套管內(nèi)的情況，套管內(nèi)很可能會(huì)出現(xiàn)空腔。因此，一定要檢查套筒灌漿的飽滿度，這樣才能使得灌漿的質(zhì)量有所保障。

1)經(jīng)過(guò)很多專(zhuān)家學(xué)者的實(shí)驗(yàn)研究，提出基于混凝土工程經(jīng)驗(yàn)的套管灌漿取芯取樣方法，這是我國(guó)常用的技術(shù)。由于它通過(guò)局部破壞性試驗(yàn)得到實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果，這樣的試驗(yàn)結(jié)果更容易讓人信服接受，但是，取芯取樣只能代表鉆孔范圍內(nèi)混凝土質(zhì)量的一小部分，可能導(dǎo)致誤判或漏判。適用于未壓實(shí)套筒灌漿等工程質(zhì)量范圍的修補(bǔ)和更換。

2)姜杰等提出將體積法運(yùn)用在灌漿技術(shù)里面，在設(shè)計(jì)階段確定灌漿套筒孔、導(dǎo)管和底倉(cāng)整個(gè)灌漿空間的大小，嚴(yán)格按圖紙要求控制生產(chǎn)，根據(jù)灌漿體積判斷套筒灌漿的密實(shí)度材料，這種理論方法非常簡(jiǎn)單明了，并不會(huì)考慮各方面的構(gòu)造。

3)DelRiolm提出了用超聲波來(lái)分析套筒灌漿的內(nèi)部實(shí)際情況。聶東來(lái)等發(fā)現(xiàn)超聲波法可以判斷補(bǔ)強(qiáng)套管灌漿材料的密實(shí)度，但不能準(zhǔn)確確定哪種補(bǔ)強(qiáng)套管灌漿存在內(nèi)部缺陷，不適合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

4)劉志浩等通過(guò)各種理論加實(shí)踐的方法證明了用沖擊回波的辦法完全能檢測(cè)出套筒灌漿里面是否飽滿，但這種方法很難知道雙排鋼套灌漿密集區(qū)和非密集區(qū)在哪里，也不準(zhǔn)確知道灌漿段與非灌漿段的界面在哪里。

5)王卓林等提出X射線法就能比較輕松地知道管道中灌漿段和非灌漿段的界面在何處，但其有效檢測(cè)對(duì)試件厚度有明顯的限制。

6)鄭周蓮等運(yùn)用工業(yè)CT方法來(lái)檢測(cè)套筒灌漿，證明了用工業(yè)CT檢測(cè)裝配廠房套筒灌漿飽滿度缺陷的有效性。CT檢測(cè)可以確定灌漿材料中缺陷的位置，定量分析缺陷大小、面積和體積的分布規(guī)律，確定試件的密實(shí)度，判斷鋼筋是否移位。建議在試件按相同的施工工藝和材料固化后，在現(xiàn)場(chǎng)用CT進(jìn)行檢測(cè)。

7)高潤(rùn)東等提出了預(yù)埋鋼絲拉拔法和預(yù)埋傳感器法。其中預(yù)埋鋼絲拉拔法是通過(guò)拉撥鋼絲觀察它的承載的力度來(lái)確定灌漿內(nèi)部是否是飽滿的狀態(tài)，預(yù)埋傳感器的方法則是在套筒管道的出口安裝具有感應(yīng)震動(dòng)的阻尼傳感器，這個(gè)傳感器會(huì)將套筒內(nèi)部的震動(dòng)波形數(shù)據(jù)傳出來(lái)，通過(guò)這些數(shù)據(jù)就可以判斷套筒內(nèi)是否飽滿充實(shí)。

8)李輝等利用提前把微型傳感器放到注漿的套管里面，只需要把傳感器在空氣中的振幅減少的程度同注漿材料的衰減程度進(jìn)行對(duì)比就可以知道套筒內(nèi)的灌漿是否達(dá)到飽滿充實(shí)。這個(gè)方法完全可以對(duì)灌漿的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行觀察，知道什么時(shí)候就能達(dá)到飽滿，在未達(dá)到飽滿的時(shí)候就可以再進(jìn)行灌漿。

9)郭正星等提出通過(guò)安裝排氣觀測(cè)管和灌漿觀測(cè)管來(lái)觀測(cè)管道的液位，從而從另一個(gè)方面來(lái)檢測(cè)灌漿的質(zhì)量。灌漿質(zhì)量的檢測(cè)方法對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說(shuō)是否方便、有效是一個(gè)很重要的問(wèn)題，如何在裝配套管注漿中使管道充分密實(shí)，是如今裝配式建筑發(fā)展中仍然要考慮的一個(gè)問(wèn)題。

4 預(yù)制裝配式灌漿技術(shù)的控制措施

4.1 分析影響注漿套管性能的因素

裝配式建筑中的豎向結(jié)構(gòu)的重要承受力量的節(jié)點(diǎn)是灌漿套筒連接點(diǎn)，所以很有必要保證施工過(guò)程中的灌漿質(zhì)量。套管灌漿連接方式的產(chǎn)品能承受的力度與工程的材料(鋼筋、套筒、注漿材料)及其整個(gè)施工的過(guò)程操作有密切關(guān)系。例如操作過(guò)程中的封堵排漿口沒(méi)有做好，那么就會(huì)有空氣在里面，使里面的密實(shí)度嚴(yán)重下降，產(chǎn)生一些空腔，導(dǎo)致最后產(chǎn)品的質(zhì)量嚴(yán)重下降；如果兩個(gè)套筒的尺寸不一致，這將會(huì)導(dǎo)致在連接的時(shí)候其材料的重心不一致，最終注漿材料沒(méi)有辦法填滿套筒；如果注入的材料在混合的時(shí)候所花的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)嚴(yán)重降低漿液的流動(dòng)性，影響套管內(nèi)的受力不均勻。這些都是影響注漿套管性能的因素，這就要求施工人員在操作過(guò)程中要有一定的技術(shù)要求，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

4.2 材料需通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)

其最后產(chǎn)品的質(zhì)量需要有所保障，這樣才能保障建筑的質(zhì)量，其中套筒、注漿的材料都需要經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格后才能保障最后的產(chǎn)品質(zhì)量。在檢測(cè)套筒時(shí)應(yīng)在之前就檢查它的質(zhì)量、標(biāo)識(shí)及有關(guān)尺寸等物理性質(zhì)，還要對(duì)其進(jìn)行單向拉伸或者變形處理、反復(fù)施壓等有強(qiáng)度的處理，對(duì)其的強(qiáng)度要求進(jìn)行檢測(cè)，這些檢測(cè)都達(dá)到要求才能稱(chēng)作“一級(jí)接頭”。然后檢測(cè)每一種規(guī)格的灌漿材料，對(duì)應(yīng)的材料要達(dá)到要求才能進(jìn)行生產(chǎn)。這些實(shí)驗(yàn)檢測(cè)都是為了最后的建筑質(zhì)量。

4.3 灌漿腔密封質(zhì)量控制

把需要的套筒放到合適的位置(按照要求：水平和垂直的具體要求)，用提前準(zhǔn)備好的各類(lèi)輔助機(jī)具來(lái)連接安裝基礎(chǔ)面，然后注入灌漿材料，一定要將灌漿連接腔用密封膠條或高強(qiáng)水泥基座漿材料來(lái)進(jìn)行密封，防止灌漿之前就有其他東西進(jìn)入腔內(nèi)，同時(shí)使得在灌漿的過(guò)程中沒(méi)有灌漿流出，在進(jìn)行密封處理24 h后才能進(jìn)行施工。其中的密封質(zhì)量要求是后面工程進(jìn)行的前提條件。

4.4 灌漿作業(yè)質(zhì)量控制

在灌漿施工前，應(yīng)采用透光檢查法對(duì)預(yù)制柱套管內(nèi)部進(jìn)行檢查。柱套內(nèi)的雜物用高壓空氣代替水清洗，以保證灌漿套內(nèi)的暢通。灌漿施工時(shí)，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)制作灌漿材料試件，灌漿材料加水量一般控制在12.5%～13.5%，原則上不放水，流動(dòng)性不小于270 mm。必須對(duì)水進(jìn)行稱(chēng)重、加水、攪拌均勻，未使用的灌漿材料部分不得再次攪拌。漿體溫度控制在5 ℃～30 ℃?；旌虾蟮墓酀{應(yīng)在30 min內(nèi)使用。灌漿的時(shí)候只能從套管的專(zhuān)用灌漿地方的灌漿口進(jìn)行灌漿，而且在灌漿的過(guò)程中應(yīng)該做到連續(xù)、緩慢、均勻，在等到已經(jīng)有灌漿從灌漿出口溢出的時(shí)候應(yīng)該立刻密封堵住灌漿出口，然后密封灌漿出口，以確保灌漿完全填滿和壓實(shí)。為了避免出現(xiàn)空氣夾層的情況，只能從一個(gè)灌漿口進(jìn)行灌漿，不能多個(gè)口同時(shí)進(jìn)行。

4.5 施工擾動(dòng)控制

灌漿套筒連接處的應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求后，可以把預(yù)制構(gòu)件的斜撐給拆下來(lái)，繼續(xù)上部結(jié)構(gòu)施工，這樣才能算是解決了施工的前提要求，在后面的施工之中就不會(huì)有承載力不夠的情況，施工才能安全進(jìn)行。

5 總 結(jié)

灌漿套管連接是一種擁有性能優(yōu)良、造價(jià)低廉、施工方便的新型鋼管結(jié)構(gòu)連接形式，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)在許多方面和領(lǐng)域的不足，它的應(yīng)用前景和研究空間還有很大，很值得我們?nèi)パ芯康??？偺淄补酀{技術(shù)用在預(yù)制裝配式建筑建設(shè)中是一項(xiàng)值得施工人員去學(xué)習(xí)和實(shí)踐的技術(shù)，只有施工人員對(duì)技術(shù)的每一個(gè)步驟、每一個(gè)細(xì)節(jié)有足夠的了解，以后的建筑才會(huì)更加有安全感，建筑行業(yè)就能快速健康地持續(xù)發(fā)展下去。

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