鋼筋套筒灌漿連接施工質(zhì)量的保證措施（上）

  1 引言

  裝配式混凝土結構建筑是將主要構件在工廠預制成型，到施工現(xiàn)場進行組裝，再通過少量現(xiàn)澆作業(yè)將構件連成一體而建成的工業(yè)化建筑，鋼筋套筒灌漿連接是該結構中受力鋼筋的重要連接方法。

  近幾年來，北京萬科公司和北京建茂公司共同在鋼筋套筒灌漿連接技術方面開展研發(fā)工作，開發(fā)出了填補國內(nèi)空白的新型鋼筋灌漿連接技術，已成功地應用在多個工程項目中，為編制相關國家行業(yè)標準提供了技術數(shù)據(jù)和實踐成果，取得了較好的經(jīng)濟和技術效益。

  鋼筋套筒灌漿連接施工質(zhì)量對裝配式混凝土結構建筑的整體性、安全性有著重大影響，本文結合灌漿連接技術的原理和施工特點，闡明對連接質(zhì)量有重要影響的關鍵因素，提出了各階段連接施工質(zhì)量的保證措施。

  2 鋼筋套筒灌漿連接

  2.1 接頭組成及連接原理

  鋼筋套筒灌漿連接接頭由帶肋鋼筋、套筒和灌漿料三部分所組成。其連接原理是：帶肋鋼筋插入套筒，向套筒內(nèi)灌注無收縮或微膨脹的水泥基灌漿料，充滿套筒與鋼筋之間的間隙，灌漿料硬化后與鋼筋的橫肋和套筒內(nèi)壁凹槽或凸肋緊密嚙合，即實現(xiàn)兩根鋼筋連接后所受外力能夠有效傳遞。

  按鋼筋與套筒連接方式不同，該接頭分為全灌漿接頭和半灌漿接頭兩種。全灌漿接頭是傳統(tǒng)的灌漿連接接頭，接頭兩端的鋼筋均采用灌漿連接的接頭，兩端的鋼筋均須是帶肋鋼筋，其結構如圖1a所示。半灌漿接頭是一端鋼筋用灌漿連接，而另一端采用非灌漿方法連接的接頭。而一端采用螺紋連接，另一端采用灌漿連接的方式是半灌漿接頭的主要形式，其結構示意見圖1b。

  圖1   灌漿接頭結構示意圖

  2.2 接頭型式和應用部位v

  1）預制柱、預制剪力墻的豎向受力鋼筋同截面連接節(jié)點處?？刹捎冒牍酀{接頭或全灌漿接頭；

  2）預制梁的橫向受力鋼筋同截面連接節(jié)點處，通常采用全灌漿接頭。

  由于接頭在同截面布置，接頭性能應達到鋼筋機械連接接頭的最高性能等級，國內(nèi)建筑工程的接頭應滿足國家行業(yè)標準JGJ107-2010《鋼筋機械連接技術規(guī)程》中的Ⅰ級性能指標。

  2.3 連接施工工藝

  鋼筋套筒灌漿連接分兩個階段進行，第一階段在預制構件加工廠，第二階段在結構安裝現(xiàn)場。

  預制剪力墻、柱在工廠預制加工階段，是將一端鋼筋與套筒進行連接或預安裝，再與構件的鋼筋結構中其它鋼筋連接固定，套筒側(cè)壁接灌漿、排漿管并引到構件模板外，然后澆筑混凝土，將連接鋼筋、套筒預埋在構件內(nèi)。其連接鋼筋和套筒的布置見示意圖2。

  圖2  剪力墻接頭及布筋示意圖

  預制梁在工廠預制加工階段只預埋連接鋼筋。

  在結構安裝階段，預制剪力墻、柱連接已澆筑結構或另一預制構件時，將構件上的連接鋼筋插入本構件的套筒內(nèi)后，將構件固定后，從構件側(cè)面的灌漿口向套筒內(nèi)灌入灌漿料，灌漿料從排漿口流出后，構件靜置到漿料硬化，構件連接施工即告結束。預制梁連接時，套筒套在兩構件的連接鋼筋上，向每個套筒內(nèi)灌灌漿料后并靜置到漿料硬化，梁的鋼筋連接即結束。

  3 影響接頭連接施工質(zhì)量的因素和保證措施

  3.1 構件預制階段

  3.1.1預制階段影響連接質(zhì)量的主要因素

  預制本階段影響連接質(zhì)量的主要因素包括：灌漿連接接頭性能和套筒質(zhì)量、鋼筋和套筒的定位精度、鋼筋與套筒連接質(zhì)量或鋼筋預安裝精度。

  1）灌漿連接接頭性能和套筒質(zhì)量

  合格的接頭和套筒產(chǎn)品，是保證預制構件連接質(zhì)量的第一關鍵要素。接頭應具有JGJ107-2010標準規(guī)定的Ⅰ級接頭型式檢驗報告，套筒應符合國家行業(yè)標準JG/T398-2012《鋼筋連接用灌漿套筒》的要求。

  2）鋼筋和套筒的定位精度

  預制構件的連接鋼筋和套筒位置準確，是保證現(xiàn)場順利安裝和連接的關鍵。高精度模具和專用工裝對保證連接鋼筋和套筒位置準確的必要手段。預制構件在現(xiàn)場安裝時，鋼筋順利插入套筒，灌漿料充滿套筒和鋼筋周圈的間隙，連接質(zhì)量才能達到設計要求。

  3）鋼筋與套筒連接質(zhì)量或鋼筋預安裝精度

  鋼筋套筒連接接頭是由兩端鋼筋分別與套筒連接的半個接頭所構成，預制構件內(nèi)預埋的套筒與鋼筋的連接或安裝質(zhì)量整個接頭連接質(zhì)量的一部分，因此也是保證整個接頭施工質(zhì)量的關鍵點。

  3.2.2 質(zhì)量保證措施

  1）灌漿連接接頭性能和套筒質(zhì)量

  在確認接頭和套筒產(chǎn)品的檢測報告符合要求后，用接頭拉伸試驗確認實際材料的連接質(zhì)量。

  接頭拉伸試件應采用構件生產(chǎn)用連接鋼筋及接頭型檢確定的配套灌漿料，模擬現(xiàn)場連接工況制作每規(guī)格一組（3根）接頭，灌漿連接可按現(xiàn)場極限情況鋼筋在套筒內(nèi)貼壁安裝，灌漿連接后用薄膜密封，在無水、室溫的條件下養(yǎng)護28天后進行拉伸試驗，試驗結果試件強度應達到設計指標。

  2）鋼筋和套筒的定位精度

  采用專業(yè)的模板，配備專用的鋼筋、套筒固定件。

  模板上加工的鋼筋、套筒定位孔位置偏差控制在±0.5mm范圍內(nèi)；專用固定件與模板的安裝間隙不超過1.0mm；專用固定件固定鋼筋或套筒后的軸線偏差應控制±0.5mm范圍內(nèi)。

  為將鋼筋外徑和套筒內(nèi)徑尺寸偏差對軸線定位精度的影響降至最小，宜采用可調(diào)心鋼筋固定件和彈性定位軸套筒固定件，參見圖3示意圖。

  圖3  可調(diào)式鋼筋固定件應用示意圖

  1）鋼筋與套筒連接質(zhì)量或鋼筋預安裝精度

  a． 半灌漿接頭鋼筋與套筒連接

  半灌漿接頭在預制構件時，先把一端連接鋼筋與套筒連接好后再預埋在預制構件內(nèi)。直螺紋連接的半灌漿接頭在預制工廠的連接施工中，須確保鋼筋螺紋加工的尺寸精度和鋼筋與套筒連接的擰緊力矩，保證其質(zhì)量的措施就是按照JGJ107-2010鋼筋直螺紋絲頭加工與安裝的相關要求執(zhí)行：

  鋼筋端部應切平或鐓平后加工螺紋；鐓粗頭不得有與鋼筋軸線相垂直的橫向裂紋； 鋼筋絲頭加工長度應滿足產(chǎn)品設計要求；鋼筋絲頭宜滿足6f級精度要求，并用專用直螺紋量規(guī)檢驗；鋼筋連接安裝時用管鉗扳手擰緊，使鋼筋絲頭在套筒螺孔底部頂緊，安裝后外露螺紋不超過2 P（P為螺紋螺距）；安裝后用扭力扳手校核擰緊扭矩, 擰緊扭矩值應符合JGJ107-2010的規(guī)定；安裝后按批驗收，合格后再投入構件鋼筋組裝工序。

  半灌漿接頭的預制構件生產(chǎn)照片見圖4。

  圖4  半灌漿接頭的預制構件生產(chǎn)

  b. 全半灌漿接頭鋼筋的安裝

  全灌漿接頭在預制構件時，是把連接鋼筋插入套筒并達規(guī)定深度，套筒與鋼筋間隙密封牢固，最后將連接鋼筋和套筒固定，預埋在預制構件體內(nèi)。在預制構件生產(chǎn)過程，須確保鋼筋插入套筒連接深度（即該端灌漿錨固長度）、鋼筋與套筒軸線平行度，以保證后續(xù)灌漿連接質(zhì)量；確保鋼筋與套筒間隙可靠密封，防止?jié)仓嫾幕炷粱覞{進入套筒。為此，應采用以下措施：

  在套筒中設置防鋼筋插入過深的限位凸臺或定位銷桿，防止預裝鋼筋插入過深；在套筒端部設置密封圈固定槽，保證密封件能可靠固定在套筒端部；鋼筋安裝前，在鋼筋外表面標畫2道標記，分別用于指引和檢查鋼筋插入位置；套筒固定在模板上后，用箍筋固定套筒另一端，連接鋼筋插入套筒后也用箍筋固定，防止套筒、鋼筋偏斜或鋼筋位置竄動。

  全灌漿接頭的預制構件生產(chǎn)照片見圖5。

  圖5 全灌漿接頭的預制構件生產(chǎn)

  相比全灌漿接頭，半灌漿接頭的連接質(zhì)量更有保證：一是半灌漿接頭套筒與鋼筋已連成一體，預埋端鋼筋與套筒無需單獨再做密封處理，定位更精確；二是在工廠，接頭連接質(zhì)量比現(xiàn)場容易保證，檢驗方便，合格率高；三是半灌漿接頭將現(xiàn)場連接端頭數(shù)量和灌漿量減少了一半，提高了現(xiàn)場連接效率，降低了發(fā)生意外的風險。全灌漿接頭雖然連接鋼筋無需加工，但需設密封鋼筋與套筒的間隙，安裝輔助工序較多，整個接頭灌漿連接在結構安裝現(xiàn)場進行，對操作人員素質(zhì)和施工管理的要求較高，而且套筒尺寸大、灌漿用料多，質(zhì)量風險大。因此，在預制剪力墻、柱中用半灌漿接頭替代全灌漿接頭，也是提高構件連接質(zhì)量的一項重要措施。

  3.2 構件安裝階段

  3.2.1安裝階段影響連接質(zhì)量的主要因素

  本階段影響連接質(zhì)量的主要因素包括：構件連接部位處理和安裝質(zhì)量，灌漿部位密封質(zhì)量，灌漿料漿料加工質(zhì)量，灌漿作業(yè)工藝和構件保護措施。

  1）構件連接鋼筋安裝質(zhì)量

  連接鋼筋位置偏離或伸出長度不符合設計要求，構件將難以安裝到位，或鋼筋連接長度不足；鋼筋表面沾有泥漿或銹蝕嚴重；作為灌漿連通腔的構件接縫時間隙過小，都將導致連接質(zhì)量問題。

  2）灌漿部位預處理和密封質(zhì)量

  構件連接面處理不干凈或存有異物或積水，在灌漿連接時混入灌漿料內(nèi)，將造成灌漿料性能改變或堵塞灌漿通道；灌漿腔密封不牢，灌漿后期壓力高時如出現(xiàn)意外漏漿，可能導致整個構件連接失敗甚至報廢。

  3）灌漿料漿料加工質(zhì)量

  灌漿施工時，灌漿料須加水拌制成漿料使用。接頭的三個組成部分中，灌漿料漿料是唯一由現(xiàn)場操作人員加工的材料，因此其加工質(zhì)量是接頭質(zhì)量風險最大環(huán)節(jié)之一，加工拌制時，如不按產(chǎn)品規(guī)定要求操作，可能導致漿料流動度差、操作時間短、膨脹和強度性能不穩(wěn)定、甚至泌水等，不合格漿料用于灌漿作業(yè)，就可能出現(xiàn)不流、早凝、收縮、強度不足等問題，導致連接失敗。

  4）灌漿作業(yè)工藝和構件保護措施

  灌漿作業(yè)工藝不當或操作未按正確工藝執(zhí)行，可能造成接頭灌漿錨固長度不足，連接質(zhì)量不合格；灌漿后構件保護不當，灌漿料凝固后接頭連接部位發(fā)生移動，灌漿料與套筒、鋼筋之間出現(xiàn)間隙，或灌漿料在達到規(guī)定強度前被凍結，料內(nèi)自由水分結冰，都將使接頭連接性能下降，連接失敗。