钢筋套筒灌浆连接技术的研究进展

杨军明 张明鑫

摘  要：钢筋套筒灌浆连接技术是一种技术可靠、施工方便的钢筋连接技术，是目前装配式混凝土结构中钢筋连接最常见的方式，适用性广，不受荷载类别、钢筋直径大小和房屋高度等因素的影响，可靠性更高，它的质量也关系到装配式混凝土建筑的结构安全和使用寿命。本文介绍了套筒灌浆连接的力学性能和温度对钢筋套筒灌浆连接的影响，讨论了灌浆连接技术现存的一些问题以及质量控制措施，最后对该项技术在工程实际中的研究应用提出了建议。

关键词：套筒灌浆连接  力学性能  温度  质量控制措施

中图分类号：TU755.3           文献标识码：A            文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0030-03

Research Progress of Reinforcement Sleeve Grouting Joint Technology

YANG Junming1  ZHANG Mingxin2*

（1.Nantong Weixin Concrete Co.， Ltd.， Rugao， Jiangsu province， 226551 China; 2. School of Civil Engineering， Anhui Jianzhu University， Hefei， Anhui province， 230022  China）

Abstract： The grouting connection technology of steel sleeve is a reliable and convenient construction technology. It is the most common way of steel bar connection in the assembled concrete structure. It is widely applicable and is not affected by load category， reinforcement diameter and height of the house， and has higher reliability， Its quality also relates to the structural safety and service life of the assembled concrete building. The influence of mechanical properties and temperature of sleeve grouting connection on the connection of reinforced sleeve grouting is introduced. Some problems existing in grouting connection technology and quality control measures are discussed. Finally， suggestions are put forward for the research and application of this technology in engineering practice.

Key Words： Sleeve grouting connection; Mechanical properties; Temperature; Quality control measures

套筒灌浆连接技术指的是将带肋的钢筋插入内部含有凹凸面的套筒中，往钢筋和灌浆套筒之间的缝隙里灌入高强度的灌浆料，灌浆料凝固后钢筋被锚固在灌浆套筒中，从而实现针对预制构件连接的一项钢筋连接技术。钢筋套筒灌浆连接接头是由专业加工生产出的套筒、钢筋组装和相应配套的灌浆料的组合体，在施工连接时通过向套筒中灌入高强度的水泥灌浆料，依靠各个材料之间相互黏结咬合的作用将套筒和钢筋连接起来。钢筋套筒灌浆连接接头的优点是性能可靠、适用性广、安装简便等。

1  灌浆连接的力学性能

1.1 拉伸

黄远等通过对钢筋半套筒灌浆连接的试验和分析得出，半套筒灌浆试件有钢筋拉断、钢筋出现刮犁式拔出以及套筒发生滑丝3种破坏形态，主要取决于灌浆料和钢筋的粘结强度所对应的承载力、钢筋在极限强度下对应的承载力和套筒螺纹所对应的承载力的最小值，且破坏形态为钢筋拉断时，钢筋是否发生偏移对试件自身的承载力没有显著影响;可以使用公式计算半套筒灌浆试件抵制钢筋发生刮犁式拔出时的承载力，为了预防试件出现钢筋刮犁式拔出的破坏现象，应让半套筒灌浆连接试件抵抗钢筋刮犁式拔出的承载力大于钢筋本身的极限强度和套筒螺纹对应的承载力极限值;钢筋的螺纹质量和套筒的质量对半套筒灌浆试件的承载力有着举足轻重的影响，为了增强试件抵抗套筒发生滑丝的承载力，可以通过增加钢筋螺纹段的长度来解决。

吴小宝等通过单调拉伸与单向重复拉伸试验来研究钢筋的种类和龄期对套筒灌浆受力性能的影响得出，连接的荷载-位移曲线跟破坏的模式和龄期相关，1d龄期及以前，曲线没有出现比较明显的屈服段，在1d龄期后，曲线和钢筋的屈服曲线相似，出现显著的屈服阶段和强化阶段;套筒灌浆的极限承载力低于相对应钢筋极限强度所对应的拉力，且与钢筋种类和龄期有关。

1.2 拉拔

谷凡等经过研究连接25mm钢筋的钢筋套筒灌浆连接部件得出，当钢筋应力因为拉伸荷载而达到抗拉强度570Mpa时，钢筋的应力顺着轴向从加载端逐渐减小到非加载端，在非加载端时的应力最小，约等于零，主要原因是灌浆料的微膨胀使得非加载端的钢筋受到轻微的压应力，而沿着轴向从两边向中心截面套筒应力逐渐增加，套筒第一主应力在中心截面处的大小为270Mpa，在套筒端部密封的地方以及和灌浆料接触的套筒肋部位，套筒第三主应力约为-130Mpa;灌浆料很大一部分区域都处在受压状态，仅会在某些个别的区域会产生拉应力，数值范围变化也比较小，当钢筋抗拉强度达到570Mpa时，灌浆料的第三主应力最大数值发生在套筒与钢筋肋上表面接觸的部位、和套筒肋下表面接触的部位以及套筒端部，大小约为-120Mpa，达到其轴心抗拉强度。

吴涛等通过创建套筒灌浆连接件钢筋轴向拉力和筒壁应力的计算模型分析得出，套筒灌浆部件的破坏历程有4个阶段，分别是弹性、屈服、强化、颈缩。在弹性阶段，套筒灌浆连接的部件和钢筋的材料性能相似，荷载和位移都是成比例增加;在屈服阶段，因为灌浆料对连接的作用，对比钢筋的屈服强度有显然的增大，荷载—位移曲线出现了比较明显的波动;在强化阶段，荷载到达了峰值，灌浆料发生了滑出的现象;在颈缩阶段，套筒灌浆连接部件钢筋被拉断，断裂的位置会随机出现。

2  温度对灌浆连接的影响

2.1 高温的影响

王国庆通过研究发现，在常温下锚固长度选择套筒长度的一半时，能够满足受力需求;随着温度的升高，套筒灌浆连接的极限承载力徐徐下降，在高于400℃时，极限承载能力退化的更快。直径不相同的试件对于高温的响应程度也会有所不同;就整体而言，随着温度的升高，钢筋界面和灌浆料的粘结强度下降，温度相同时，钢筋直径越小，粘结强度越大;在常温和高温状态下，试件因轴向拉伸作用产生破坏都是延性破坏，不论试件最终为何种破坏形态，在下降段或强化段构件仍然有很大的位移发展空间，中高温状态下，发生的破坏大多数为粘结破坏，在发生粘结破坏过程中，钢筋被拔出，钢筋被拔出的位移占了总位移相当大的一部分比例。

肖建庄等研究得出，高温会明显影响钢筋套筒灌浆连接失效模式，当经过温度不超过400℃时均是套筒外的钢筋发生断裂，当经过温度达到600℃时会产生灌浆料和钢筋连接滑移无效;钢筋套筒灌浆的极限荷载会随着温度的上升而下降，经历温度达到600℃作用下和在常温作用下的试件相比，试件的极限荷载下跌幅度仅为7.6%，说明高温对灌浆套筒连接的承载力影响较小;当温度不超出600℃时，套筒灌浆的接头抗拉强度是钢筋抗拉强度的1倍以上。

2.2 低温的影响

张海波等通过试验得出，低温环境下，施工前预热灌浆套筒，可以保证构件边缘和灌浆套筒内部温度达到灌浆料需用温度，避免灌浆料浇筑后因为失温过快在套筒壁上形成冰膜夹层，影响灌浆套筒的质量;通过电伴热对构件和套筒进行升温，抵消外界低温环境带来的温度损失，在灌浆料达到抗冻临界强度后即可停止升温措施;温失较快、温度较为薄弱部位在水平缝位置，对水平缝位置采取升温和保温措施，保证更有效地对灌浆料进行升温，最大限度地降低温度损失。

周玉强等结合工程实际得出，在低温灌浆施工中的核心是对温度的测量和控制，为了保证低温灌浆料发生硬化的温度，灌浆时应该增强温度的监控，依据现场温度情况来决定是否需要启动保温加热措施，来确保施工的正常进行;将由试验研发出的低温套筒灌浆技术和低温套筒灌浆料应用于冬季或寒冷条件下施工，为寒冷环境下所产生的施工障碍提供了新的解决方案。

3  灌浆连接技术现存的问题以及质量控制措施

套筒灌浆密实度一直是装配式建筑行业中关注的问题，目前还没有有效的检测方法;现有的设备不能满足精密套筒灌浆密实度检测技术的客观检测条件。钢筋套筒灌浆连接技术是安全可靠的钢筋连接工艺，但是在工程实践中存在诸多问题，如出浆孔不出浆体、连通腔爆仓漏浆、灌浆料强度不足、套筒内浆体回流等质量问题，影响装配式建筑的结构安全。

钢筋套筒灌浆连接技术的质量控制措施主要在生产阶段的质量控制、施工阶段的质量控制，施工阶段的质量控制主要有连接钢筋的质量控制和套筒灌浆料的质量控制，相比较连接钢筋的质量控制，套筒灌浆料的质量控制更为重要。对于连通腔灌浆施工方法，分仓和封仓时应合理规划连通腔的区域，封仓时应使空腔完全密封。灌浆料应严格控制水料比，在低温环境下作业时，应保证作业环境温度在5℃以上，并做好保温措施。灌浆前应逐个检查每个街头的灌浆孔和出浆孔，保证孔路畅通。灌浆时，应在相应区域内选择一个便于操作的灌浆口，严禁一个连通腔有两个或两个以上的灌浆点，会窝气。

4  结语

在装配式建筑中，钢筋套筒灌浆连接起着决定性的作用，灌浆施工的质量水平是影响结构整体性的关键因素。结合灌浆连接的技术特点和我国南北气候差异特点，还有一些问题需要进一步研究，如降低在低温环境下施工时的成本、接头性能的检验方法、施工中灌浆质量控制措施和验收标准等。

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