裝配式混凝土結構鋼筋套筒灌漿連接質量控制

虞國宏，朱張峰 （海天建設集團有限公司，浙江 東陽 322100）

受限于我國當前建筑行業技術水平，目前推行的裝配式混凝土結構沿用了國外“等同現澆”理念[1]，并基本形成了基于鋼筋套筒灌漿連接和鋼筋漿錨搭接連接的結構技術體系[2-3]。與鋼筋漿錨搭接連接相比，鋼筋套筒灌漿連接由于傳力機制相對簡單、鋼筋受力合理等力學性能優勢，得到國際普遍認可，其應用不受鋼筋直徑、荷載形式、使用部位及結構高度等設計因素的限制，也成為我國相關標準的主要推薦方法。

1 傳力機制

鋼筋套筒灌漿連接技術適用于帶肋鋼筋，將連接鋼筋伸入灌漿套筒中，并通過套筒預留注漿孔向套筒內腔灌注高強度、無收縮專用灌漿料，灌漿料硬化后將連接鋼筋及套筒結合整體而形成鋼筋連續傳力接頭。鋼筋內力將通過灌漿料及灌漿套筒傳遞，套筒對灌漿料形成了有效約束，從而提高了灌漿料與鋼筋以及灌漿料與套筒內壁之間的粘結性能，確保接頭傳力可靠。由于套筒內徑與連接鋼筋外徑差較小，沿軸向鋼筋位置偏差較小，因此，一般將該接頭視為鋼筋軸向直接傳力，這也是普遍認為鋼筋套筒灌漿連接優于鋼筋漿錨搭接的重要原因。

灌漿套筒按結構和兩端連接方式可分為全灌漿套筒和半灌漿套筒，全灌漿套筒兩端均采用套筒灌漿連接，半灌漿套筒一端采用套筒灌漿連接，另一端通常采用螺紋連接，其產品照片見圖1。

圖1 灌漿套筒產品照片

2 關鍵控制參數

根據鋼筋套筒灌漿連接技術的傳力機制，其質量控制的關鍵控制參數將包括鋼筋錨固長度（螺紋連接長度）、灌漿料飽滿度及灌漿料強度等。

2.1 鋼筋錨固長度

對于套筒關鍵連接，根據現行行業標準《鋼筋連接用灌漿套筒》（JG/T 398-2012）[4]的相關規定，鋼筋錨固長度不宜小于插入鋼筋公稱直徑的8倍。

對于半灌漿套筒的螺紋連接端，其鋼筋絲頭加工、單側外露螺紋及擰緊扭矩等應符合現行行業標準《鋼筋機械連接技術規程》（JGJ 107-2016）[5]的相關規定。

2.2 灌漿料飽滿度

現行行業標準《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》（JGJ 355-2015）[6]要求灌漿應密實飽滿，所有出漿口均應出漿。

2.3 灌漿料強度

現行行業標準《鋼筋連接用套筒灌漿料》（JG/T 408-2013）[7]對灌漿料抗壓強度要求為1d不低于35MPa、3d 不低于 60MPa、28d 不低于 85MPa。

3 當前存在問題及相關建議

通過廣泛調研，將當前裝配式混凝土結構工程中鋼筋套筒灌漿連接質量問題大致總結為灌漿料材料質量、連接鋼筋定位、灌漿飽滿度及檢測方法等幾方面問題。

3.1 灌漿料質量問題

鋼筋套筒灌漿連接技術對灌漿料抗壓強度有較高的要求，而實際工程中往往會發生灌漿料檢測試件抗壓強度達不到規范要求，除灌漿料材料本身質量差或過期、錯用座漿料或水泥砂漿、繼續使用回收灌漿料外，為便于灌漿施工而隨意增大水灰比是重要的原因。同時，灌漿料檢測試件如果采用不合理的制作方法，如用塑質試模進行制作，也會對試件勻質性及穩定性造成影響，從而影響檢測結果，往往造成試驗數據離散性較大而被判定為“無效”。

建議：灌漿施工過程中嚴格控制灌漿料原材料來源與質量；按產品說明書及現場試配結果嚴格控制水料比；采用特制鋼模制作灌漿料強度檢測試件。

3.2 連接鋼筋定位問題

鋼筋套筒灌漿連接技術對連接鋼筋的定位要求極其嚴格，這不僅影響現場施工中鋼筋能否順利插入套筒，也會影響鋼筋的錨固長度。鋼筋在套筒內部的調整空間一般僅有1cm左右，這對構件預制過程中套筒預埋定位及現場連接鋼筋定位提出了極高的要求。一般情況下，套筒預埋由于在工廠進行，其位置偏差通常能滿足規范要求，而現場連接鋼筋往往由于疊合板現澆層施工厚度的精度控制不足以及施工過程中對連接鋼筋的強烈擾動，導致連接鋼筋的位置與長度與設計要求形成較大偏差，極大影響施工效率的同時，也造成了極大的安全隱患。

建議：預制工廠生產應嚴格控制套筒預埋的精度；現場連接鋼筋應采用專門的鋼筋定位工具，如圖2所示，可制作由套管與鋼箍組成的專用工具；現場施工過程中，應加強現場管控，嚴格控制疊合板現澆層施工厚度，加強工人對連接鋼筋的保護意識，盡量減少對其擾動。

圖2 鋼筋定位工具

3.3 灌漿飽滿度問題

當前我國灌漿施工工藝主要為連通腔灌漿及坐漿單點灌漿兩種[8]，由于其工藝特點不同，其灌漿飽滿度的質量問題也有所區別，灌漿飽滿度問題一般包括：灌漿持壓時間不足，出漿孔一出漿即堵孔，造成后期灌漿料液面下沉；連通腔灌漿由于灌漿路徑較長，灌漿料流動度有限，灌漿料無法很好地充盈各個套筒；單點灌漿由于坐漿厚度控制精度不足而造成座漿料進入套筒，影響灌漿料飽滿度。

建議：嚴格控制灌漿持壓時間，應在出漿口漿料呈穩定圓柱狀形態流出時，方可堵孔；連通腔灌漿對于涉及到較長灌漿路徑，如較長的剪力墻時，應合理設置分倉，分倉長度不超過1.5m[8]；單點灌漿嚴格控制座漿厚度；采用必要的灌漿補償措施，如框架柱灌漿工藝設計中即考慮在截面中部設置高位的觀察孔，兼做觀察及漿料回流補償用，剪力墻可在灌漿施工過程中設置高位灌漿漏斗[8]等。

3.4 灌漿飽滿度檢測問題

灌漿施工屬于隱蔽工程，而如何對其檢測一直是行業面臨的技術瓶頸問題。上海市《裝配整體式混凝土建筑檢測技術標準》（DG/TJ 08-2252-2018）系統提出了預埋鋼絲法、預埋傳感器法及X射線法等非破損法對灌漿飽滿度進行檢測，江蘇省普遍實行原位取出法（現場將套筒周邊混凝土鑿除后，將套筒及連接鋼筋從結構中截取出來，做接頭抗拉強度試驗，并將套筒通過線切割一剖為二，觀察測量其飽滿度及錨固長度）。通過調研發現，非破損法雖對結構無影響，但由于工藝復雜、造價問題等，不易施行；而原位取出法由于對結構造成較大損傷，后期修復及對結構性能的影響評估均較為復雜。

建議：修正當前片面追求灌漿飽滿度能檢測的單一思維，在加強過程控制的基礎上，采用對結構影響有限且簡單易行的檢測方法，如套筒局部破損檢測方法（見圖3），即在套筒上按一定位置要求局部鉆小孔，肉眼觀察灌漿料的充實高度，判斷其錨固長度。

圖3 局部鉆孔檢測方法[9]

4 結語

鋼筋套筒灌漿連接質量由灌漿料質量、鋼筋錨固長度及灌漿飽滿度等因素共同確定，對其施工全過程的工藝質量要求提出了較高要求，而由于其接頭構造自身的特點，現有檢測方法對其適用性值得商榷。通過本文分析，建議對鋼筋套筒灌漿連接施工，應重點加強施工全過程的工藝質量控制，如灌漿料的拌合、壓力灌漿過程等，而不能僅僅著眼于強調“事后檢測”的不能落地的各種檢測方法的研發。