钢筋套筒灌浆连接施工质量的保证措施（上）

  1 引言

  装配式混凝土结构建筑是将主要构件在工厂预制成型，到施工现场进行组装，再通过少量现浇作业将构件连成一体而建成的工业化建筑，钢筋套筒灌浆连接是该结构中受力钢筋的重要连接方法。

  近几年来，北京万科公司和北京建茂公司共同在钢筋套筒灌浆连接技术方面开展研发工作，开发出了填补国内空白的新型钢筋灌浆连接技术，已成功地应用在多个工程项目中，为编制相关国家行业标准提供了技术数据和实践成果，取得了较好的经济和技术效益。

  钢筋套筒灌浆连接施工质量对装配式混凝土结构建筑的整体性、安全性有着重大影响，本文结合灌浆连接技术的原理和施工特点，阐明对连接质量有重要影响的关键因素，提出了各阶段连接施工质量的保证措施。

  2 钢筋套筒灌浆连接

  2.1 接头组成及连接原理

  钢筋套筒灌浆连接接头由带肋钢筋、套筒和灌浆料三部分所组成。其连接原理是：带肋钢筋插入套筒，向套筒内灌注无收缩或微膨胀的水泥基灌浆料，充满套筒与钢筋之间的间隙，灌浆料硬化后与钢筋的横肋和套筒内壁凹槽或凸肋紧密啮合，即实现两根钢筋连接后所受外力能够有效传递。

  按钢筋与套筒连接方式不同，该接头分为全灌浆接头和半灌浆接头两种。全灌浆接头是传统的灌浆连接接头，接头两端的钢筋均采用灌浆连接的接头，两端的钢筋均须是带肋钢筋，其结构如图1a所示。半灌浆接头是一端钢筋用灌浆连接，而另一端采用非灌浆方法连接的接头。而一端采用螺纹连接，另一端采用灌浆连接的方式是半灌浆接头的主要形式，其结构示意见图1b。

  图1   灌浆接头结构示意图

  2.2 接头型式和应用部位v

  1）预制柱、预制剪力墙的竖向受力钢筋同截面连接节点处。可采用半灌浆接头或全灌浆接头；

  2）预制梁的横向受力钢筋同截面连接节点处，通常采用全灌浆接头。

  由于接头在同截面布置，接头性能应达到钢筋机械连接接头的最高性能等级，国内建筑工程的接头应满足国家行业标准JGJ107-2010《钢筋机械连接技术规程》中的Ⅰ级性能指标。

  2.3 连接施工工艺

  钢筋套筒灌浆连接分两个阶段进行，第一阶段在预制构件加工厂，第二阶段在结构安装现场。

  预制剪力墙、柱在工厂预制加工阶段，是将一端钢筋与套筒进行连接或预安装，再与构件的钢筋结构中其它钢筋连接固定，套筒侧壁接灌浆、排浆管并引到构件模板外，然后浇筑混凝土，将连接钢筋、套筒预埋在构件内。其连接钢筋和套筒的布置见示意图2。

  图2  剪力墙接头及布筋示意图

  预制梁在工厂预制加工阶段只预埋连接钢筋。

  在结构安装阶段，预制剪力墙、柱连接已浇筑结构或另一预制构件时，将构件上的连接钢筋插入本构件的套筒内后，将构件固定后，从构件侧面的灌浆口向套筒内灌入灌浆料，灌浆料从排浆口流出后，构件静置到浆料硬化，构件连接施工即告结束。预制梁连接时，套筒套在两构件的连接钢筋上，向每个套筒内灌灌浆料后并静置到浆料硬化，梁的钢筋连接即结束。

  3 影响接头连接施工质量的因素和保证措施

  3.1 构件预制阶段

  3.1.1预制阶段影响连接质量的主要因素

  预制本阶段影响连接质量的主要因素包括：灌浆连接接头性能和套筒质量、钢筋和套筒的定位精度、钢筋与套筒连接质量或钢筋预安装精度。

  1）灌浆连接接头性能和套筒质量

  合格的接头和套筒产品，是保证预制构件连接质量的第一关键要素。接头应具有JGJ107-2010标准规定的Ⅰ级接头型式检验报告，套筒应符合国家行业标准JG/T398-2012《钢筋连接用灌浆套筒》的要求。

  2）钢筋和套筒的定位精度

  预制构件的连接钢筋和套筒位置准确，是保证现场顺利安装和连接的关键。高精度模具和专用工装对保证连接钢筋和套筒位置准确的必要手段。预制构件在现场安装时，钢筋顺利插入套筒，灌浆料充满套筒和钢筋周圈的间隙，连接质量才能达到设计要求。

  3）钢筋与套筒连接质量或钢筋预安装精度

  钢筋套筒连接接头是由两端钢筋分别与套筒连接的半个接头所构成，预制构件内预埋的套筒与钢筋的连接或安装质量整个接头连接质量的一部分，因此也是保证整个接头施工质量的关键点。

  3.2.2 质量保证措施

  1）灌浆连接接头性能和套筒质量

  在确认接头和套筒产品的检测报告符合要求后，用接头拉伸试验确认实际材料的连接质量。

  接头拉伸试件应采用构件生产用连接钢筋及接头型检确定的配套灌浆料，模拟现场连接工况制作每规格一组（3根）接头，灌浆连接可按现场极限情况钢筋在套筒内贴壁安装，灌浆连接后用薄膜密封，在无水、室温的条件下养护28天后进行拉伸试验，试验结果试件强度应达到设计指标。

  2）钢筋和套筒的定位精度

  采用专业的模板，配备专用的钢筋、套筒固定件。

  模板上加工的钢筋、套筒定位孔位置偏差控制在±0.5mm范围内；专用固定件与模板的安装间隙不超过1.0mm；专用固定件固定钢筋或套筒后的轴线偏差应控制±0.5mm范围内。

  为将钢筋外径和套筒内径尺寸偏差对轴线定位精度的影响降至最小，宜采用可调心钢筋固定件和弹性定位轴套筒固定件，参见图3示意图。

  图3  可调式钢筋固定件应用示意图

  1）钢筋与套筒连接质量或钢筋预安装精度

  a． 半灌浆接头钢筋与套筒连接

  半灌浆接头在预制构件时，先把一端连接钢筋与套筒连接好后再预埋在预制构件内。直螺纹连接的半灌浆接头在预制工厂的连接施工中，须确保钢筋螺纹加工的尺寸精度和钢筋与套筒连接的拧紧力矩，保证其质量的措施就是按照JGJ107-2010钢筋直螺纹丝头加工与安装的相关要求执行：

  钢筋端部应切平或镦平后加工螺纹；镦粗头不得有与钢筋轴线相垂直的横向裂纹； 钢筋丝头加工长度应满足产品设计要求；钢筋丝头宜满足6f级精度要求，并用专用直螺纹量规检验；钢筋连接安装时用管钳扳手拧紧，使钢筋丝头在套筒螺孔底部顶紧，安装后外露螺纹不超过2 P（P为螺纹螺距）；安装后用扭力扳手校核拧紧扭矩, 拧紧扭矩值应符合JGJ107-2010的规定；安装后按批验收，合格后再投入构件钢筋组装工序。

  半灌浆接头的预制构件生产照片见图4。

  图4  半灌浆接头的预制构件生产

  b. 全半灌浆接头钢筋的安装

  全灌浆接头在预制构件时，是把连接钢筋插入套筒并达规定深度，套筒与钢筋间隙密封牢固，最后将连接钢筋和套筒固定，预埋在预制构件体内。在预制构件生产过程，须确保钢筋插入套筒连接深度（即该端灌浆锚固长度）、钢筋与套筒轴线平行度，以保证后续灌浆连接质量；确保钢筋与套筒间隙可靠密封，防止浇筑构件的混凝土灰浆进入套筒。为此，应采用以下措施：

  在套筒中设置防钢筋插入过深的限位凸台或定位销杆，防止预装钢筋插入过深；在套筒端部设置密封圈固定槽，保证密封件能可靠固定在套筒端部；钢筋安装前，在钢筋外表面标画2道标记，分别用于指引和检查钢筋插入位置；套筒固定在模板上后，用箍筋固定套筒另一端，连接钢筋插入套筒后也用箍筋固定，防止套筒、钢筋偏斜或钢筋位置窜动。

  全灌浆接头的预制构件生产照片见图5。

  图5 全灌浆接头的预制构件生产

  相比全灌浆接头，半灌浆接头的连接质量更有保证：一是半灌浆接头套筒与钢筋已连成一体，预埋端钢筋与套筒无需单独再做密封处理，定位更精确；二是在工厂，接头连接质量比现场容易保证，检验方便，合格率高；三是半灌浆接头将现场连接端头数量和灌浆量减少了一半，提高了现场连接效率，降低了发生意外的风险。全灌浆接头虽然连接钢筋无需加工，但需设密封钢筋与套筒的间隙，安装辅助工序较多，整个接头灌浆连接在结构安装现场进行，对操作人员素质和施工管理的要求较高，而且套筒尺寸大、灌浆用料多，质量风险大。因此，在预制剪力墙、柱中用半灌浆接头替代全灌浆接头，也是提高构件连接质量的一项重要措施。

  3.2 构件安装阶段

  3.2.1安装阶段影响连接质量的主要因素

  本阶段影响连接质量的主要因素包括：构件连接部位处理和安装质量，灌浆部位密封质量，灌浆料浆料加工质量，灌浆作业工艺和构件保护措施。

  1）构件连接钢筋安装质量

  连接钢筋位置偏离或伸出长度不符合设计要求，构件将难以安装到位，或钢筋连接长度不足；钢筋表面沾有泥浆或锈蚀严重；作为灌浆连通腔的构件接缝时间隙过小，都将导致连接质量问题。

  2）灌浆部位预处理和密封质量

  构件连接面处理不干净或存有异物或积水，在灌浆连接时混入灌浆料内，将造成灌浆料性能改变或堵塞灌浆通道；灌浆腔密封不牢，灌浆后期压力高时如出现意外漏浆，可能导致整个构件连接失败甚至报废。

  3）灌浆料浆料加工质量

  灌浆施工时，灌浆料须加水拌制成浆料使用。接头的三个组成部分中，灌浆料浆料是唯一由现场操作人员加工的材料，因此其加工质量是接头质量风险最大环节之一，加工拌制时，如不按产品规定要求操作，可能导致浆料流动度差、操作时间短、膨胀和强度性能不稳定、甚至泌水等，不合格浆料用于灌浆作业，就可能出现不流、早凝、收缩、强度不足等问题，导致连接失败。

  4）灌浆作业工艺和构件保护措施

  灌浆作业工艺不当或操作未按正确工艺执行，可能造成接头灌浆锚固长度不足，连接质量不合格；灌浆后构件保护不当，灌浆料凝固后接头连接部位发生移动，灌浆料与套筒、钢筋之间出现间隙，或灌浆料在达到规定强度前被冻结，料内自由水分结冰，都将使接头连接性能下降，连接失败。