裝配式混凝土結構鋼筋套筒灌漿料應用問題及發展趨勢

吳樂濤

摘要：在實際裝配式混凝土結構工程當中，鋼筋套筒灌漿料的使用可以有效提高工程質量和效率，對促進裝配式混凝土建筑發展具有重要意義。文章對裝配式混凝土結構鋼筋套筒灌漿料的接頭抗反復拉壓破壞開展科學對比試驗，通過試驗獲取良好接頭連接技術，通過將套筒和鋼筋混凝土聯系起來，形成現代化的鋼筋套筒灌漿連接接頭。采用該方式可以提高實際工程質量，對裝配式混凝土的推廣應用具有重要意義。

關鍵詞：裝配式混凝土;結構;鋼筋套筒灌漿料;發展趨勢

當下裝配式混凝土結構構件得到廣泛應用，其采用鋼筋套筒進行連接，采用套筒灌漿料形成裝配式結構連接，有效提高了工程實際質量[1]。通過對鋼筋套筒連接接頭進行合理的反復應力的拉壓試驗，結合大變形反復拉壓試驗，發現現代化鋼筋套筒連接接頭處于大量變形及高應力拉壓情況下，其實際拉壓強度將隨著鋼筋直徑變化而變化（正比）。大變形影響下，鋼筋余變形4和8將伴隨鋼筋直徑變化形成近似趨勢。

1.裝配式混凝土結構技術的提出

我國裝配式混凝土結構技術主要受節點設計影響，設計并不完善，制約其自身可持續發展，在實際工作中，傳統裝配式混凝土結構技術會出現“強柱強梁弱節點”現象，影響工程建設整體質量。有學者采用螺栓、預制梁柱節點及預制梁預埋型鋼構件連接，對該現象進行優化，在相同尺寸下比對梁柱節點，發現結構抵抗地震能留較強。采用裝配式混凝土結構技術可以有效優化施工，可提高工程質量，降低后期工程維護費用投入[2]。

2.裝配式混凝土結構下鋼筋套筒灌漿連接接頭反復抗拉壓試驗分析

實際試驗中主要對公稱直徑有區別，對應的高應力及大變形反復拉壓下其對鋼筋套頭連接接頭質量的影響。鋼筋的實際公稱直徑選擇12、14、16、20mm進行比對試驗，不同=公稱直徑鋼筋對應灌漿料拌合物選擇上，統一采用40mmx40mmx160mm標準零件，方便試驗分析具體結果[3]。四種對比性材料選擇統一、標準養護方式，養護測定28天后，測試各個抗壓強度，采取灌漿料抗壓強度在80-95MPa的試驗，試驗一共分兩次完成，一次試驗主要在高應力背景當下對不同的試驗對象比對，按照國家對應規范規定，對應試驗零件的高應力反復拉壓實驗應按照固定順序開展：從0開始，加載至鋼筋拉應力為鋼筋實際屈服強度90%，達到之后卸載拉應力，向試驗零件反方向施加鋼筋拉應力，達到鋼筋屈服強度值50%后卸載壓應力，重復上述步驟20回合，將試驗零件拉伸至無法使用。第二次試驗是在大變形下對不同試驗零件進行比對分析，按照對應規定，時間大變形反復拉壓試驗順序如下所示：從0開始，加載到鋼筋標準拉應變到2倍剛進去浮應變值后，卸載拉應變，并向反響加載壓應力至鋼筋屈服強度50%。然后采取兩種操作方式，一種重復上述步驟4次，將試驗零件拉伸至無法使用;另一種是通過反復拉壓8次后，將試驗零件拉伸至無法使用，具體試驗獲取數據如表1所示。

3.試驗結果分析

對鋼筋套筒灌漿連接接頭開展反復抗拉壓試驗得到具體結果，如下圖所示。

通過試驗結果分析，由圖1、2、3可得，實際高應力影響下，A、B、C三組抗壓強度變化基本一直，在公稱直徑為12-14mm時間下，其出現上升趨勢，在14mm存在波狀峰值，因此，可以得到處于14mm階段，鋼筋的實際利用率較高，對應的組合結構性能有保障。若公稱直徑處于14-16mm階段時，其整體處于下降趨勢。而經過16mm后，整體逐漸上升，但是其實際上升趨勢相比于先前較緩慢。大變形影響下，實際變化趨勢區域一致，在12-14mm公稱直徑之間呈現出上升趨勢，且在14mm有峰值，14mm后就逐漸下降，因此可以得到結論，鋼筋的實際利用率在14mm公稱直徑為最佳。但是，14mm過后，對應的鋼筋直徑加大，但是鋼筋利用率開始減小。

分析圖3試驗結果，在高應力影響下，鋼筋公稱直徑處于12-14mm之間，其殘余變形下降，在B、C兩組走勢中，較平穩。但是另一組為先上升、后下降，波動小，走勢相近。分析圖4、圖5得到，μ4、μ8對應走勢區別不大，屬12-14mm公稱直徑下出現下降趨勢，在公稱直徑達到14mm時，呈現出低谷狀態，而后逐漸均勻上升。由此可得，此刻裝配式混凝土結構下鋼筋套筒灌漿連接接頭變形較小，自身抗變能力較強。

由上可得，高應力反復拉壓接頭及大變形反復拉壓接頭抗拉強度將跟隨鋼筋自身公稱直徑變化而變化，且兩者變化成正比趨勢，差別不大[4]。在大變形反復拉壓接頭參與變形μ4、μ8上，其跟隨公稱直徑變化趨于一致。通過兩種不同條件開展試驗，獲取對應的抗壓強度值在HRBA00E鋼筋的實際抗拉強度上，因此可以確定鋼筋套筒接頭技術可以增加接頭的實際抗拉強度，能夠優化接頭的抗拉性能。在殘余變量上，實際殘余變量的最大化數據符合實際施工建設要求，殘余變量變性值較小，對鋼筋套筒的合理使用無明顯影響。

通過綜合高應力反復拉壓試驗及大變性反復拉壓試驗，得到具體的結果圖，了解在鋼筋公稱直徑為14mm時，其對應的鋼筋套筒接頭質量最優，此時其具有較高強度，不易變形。分析實際鋼筋預制混凝土的經濟性，在鋼筋公稱直徑為14mm時，鋼筋套筒接頭具有使用推廣價值。

4.鋼筋套筒灌漿料實際發展趨勢

當下裝配式混凝土采用鋼筋灌漿套筒進行連接，以內部為凹凸結構高強度圓形套筒為支持，在實際零件中將預應力預留鋼筋插入其中，以專業性灌漿機設備注入建筑材料，如水泥、細骨料、外加劑吧、礦物摻合料等，注入套筒后，等待灌漿料硬化，套筒、預留鋼筋等粘結為整體。針對當下鋼筋套筒灌漿料的應用，未來其發展需要從高性能硅酸鹽水泥方向發展，分析硫鋁酸鹽水泥和高性能硅酸鹽水泥成分，兩者相互結合，形成性能有保障的凝膠材料，改變膠砂比、顆粒級配、確保鋼筋套筒灌漿料具有良好的流動性和力學強度，在此基礎的上摻如科學外加劑及外摻料，優化對應的灌漿料配比，分析缺陷并優化，減少鋼筋套筒灌漿料自身復雜性，使其性能穩定，具有廣泛推廣作用，在不同施工環境中都能夠充分應用。此外的，應控制鋼筋套筒灌漿料的凝結時間，在幾秒、幾小時中調整時間，滿足現場施工的實際需求。鋼筋套筒灌漿料應滿足不同方向力學強度，未來發展，向流動性、膨脹率、力學強度、工作性、充盈性等方面發展，滿足建設工程需求。應設計合理的材料性能配合比，減輕施工負擔和難度的，實現高效灌漿，質量較穩定。

5.結束語

綜上所述，采用鋼筋套筒連接技術可以提高建筑施工效率，確保建筑性能提高，起到節約成本投入，降低資源消耗問題。采用先進鋼筋套筒灌漿料，可以促進建筑行業穩定發展，減少建筑施工對環境造成的危害，促進建筑是哪個綠色發展。應針對灌漿料深入分析，從配合比、外加劑及礦物摻合料等方面入手，分析鋼筋套筒灌漿料的力學強度、流動性、膨脹性等。但是，要考慮到鋼筋套筒灌漿料的收縮問題、流動問題、成本問題，結合先進技術，對影響裝配式建筑的問題優化解決，開展新型鋼筋套筒灌漿料應用。

參考文獻：

[1]祝雯，黃石明，高梓賢.裝配式混凝土結構鋼筋套筒灌漿料的研究現狀及發展趨勢[J].廣州建筑，2017，45（3）：22-26.

[2]呂俊杰.裝配式建筑鋼筋套筒灌漿施工中應注意的問題[J].建筑工人，2017，38（12）：6-8.

[3]孫彬，毛詩洋，張晉峰，等.鋼筋套筒連接用灌漿料抗壓強度影響因素試驗研究[J].工程質量，2017，35（6）：25-28.

[4]李世元，夏春蕾，楊思忠.裝配式建筑鋼筋套筒灌漿料研究[J]. 混凝土世界，2018（1）：54-59.