裝配式橋墩套筒灌漿密實度的檢驗方法

陳曉波

(上海城建市政工程(集團(tuán))有限公司,上海 200135)

0 引 言

鋼筋套筒灌漿連接是裝配式建筑結(jié)構(gòu)常用的一種連接形式，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，套筒內(nèi)灌漿密實度必須飽滿，并達(dá)到100%。在實際施工中，由于鋼筋套筒內(nèi)部狹小且封閉，造成灌漿施工具有隱蔽性，難以直接檢測控制。鋼筋套筒灌漿連接接頭，常規(guī)的目視法檢測是通過觀察出漿口是否溢漿來判斷內(nèi)部灌漿是否密實，該做法易受灌漿壓力、人為誤判等因素影響，且難以驗證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。灌漿施工需要快速連續(xù)施工，一旦灌漿料凝固后，即使發(fā)現(xiàn)灌漿不密實的情況，也難以采取補(bǔ)救措施，給裝配式結(jié)構(gòu)帶來重大質(zhì)量隱患。因此，鋼筋套筒灌漿密實度情況是整個裝配式橋墩施工過程中最關(guān)鍵的質(zhì)量控制點之一。

1 工程概況

羊犀立交改造，新增4條右轉(zhuǎn)匝道(SE、EN、NW、WS)、2條左轉(zhuǎn)匝道(NE、ES)及1條集散車道(JS、JS2)，共111根預(yù)制立柱，分為134節(jié)。預(yù)制立柱與承臺，預(yù)制立柱節(jié)段間全部采用灌漿套筒(圖1)進(jìn)行連接，即通過高強(qiáng)無收縮水泥灌漿料填充在鋼筋與連接套筒間隙，硬化后形成接頭，將套筒連接的兩段鋼筋受力順利傳遞的連接構(gòu)造。

圖1 灌漿套筒

墩柱高度為1.0～17.4 m，共110根，最大分節(jié)高度為13.0 m。立柱外形分為3類：①標(biāo)準(zhǔn)段為φ2 000 mm圓截面花瓶墩(圖2)；②標(biāo)準(zhǔn)段為φ1 800 mm圓截面花瓶墩；③φ1 500 mm等截面雙直圓柱。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)段為φ2 000 mm圓截面花瓶墩

2 常見灌漿不密實現(xiàn)象及相應(yīng)的檢驗方法

詳見表1。

表1 灌漿不密實現(xiàn)象原因分析及檢驗方法

3 三種檢驗方法

鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)是裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，在實際工程中有著較為普遍的應(yīng)用，但目前國內(nèi)外還沒有有效的質(zhì)量檢測方法。為此，施工過程中從技術(shù)、管理、自檢等方面加強(qiáng)管控，實施鋼筋套筒灌漿連接的工況模擬實驗，并對灌漿過程的灌漿料用量進(jìn)行了定量統(tǒng)計，真實地反映鋼筋套筒灌漿連接的密實飽滿情況，驗證采用的操作方法均為本工程實施過程中的灌漿工藝。

本次密實度驗證主要通過三個方面進(jìn)行試驗，詳見表2。

表2

3.1 灌漿料理論用量計算與現(xiàn)場實際用量對比

為了直觀的從現(xiàn)場灌漿料使用量上判斷套筒灌漿的密實度進(jìn)行控制，對預(yù)制立柱與承臺，預(yù)制立柱節(jié)段間的灌漿過程進(jìn)行了精確的定量統(tǒng)計，從灌漿料用量、用水量、余料收集、廢料收集、稱量等全過程做好記錄，精確的用量計算，通過對比灌漿料實際使用量和理論使用量的差異，可以為鋼筋套筒灌漿連接的密實飽滿情況提供重要參考依據(jù)。

(1)單個灌漿套筒灌漿料體積計算(V)：

①套筒內(nèi)理論灌漿料體積V1：

32鋼筋計算截面面積：804.2 mm2；

套筒內(nèi)總的鋼筋體積：(315+315)×804.2=506 646 mm3；

套筒內(nèi)部體積：(3.14×33.5×33.5)×640×95%=2 142 510 mm3；

套筒內(nèi)灌漿料體積：V1=2 142 510-506 646=1 635 864 mm3。

②套筒灌漿頭和出漿頭體積V2：V2=(3.14×10×10)×37=11 618 mm3。

③PVC管彎頭內(nèi)體積V3：

V3=(3.14×8.5×8.5)×(117+92)+450=47 865 mm3。

④V=V1+V2+V3=1 695 347 mm3。

(2)單個柱子理論使用量：

V(32)=32V=54 251 104 mm3=54 L；

V(25)=25V=42 L。

灌漿料干密度：ρ1=1 400 kg/m3；

灌漿料濕密度：ρ2=2 280 kg/m3。

(3)單個柱子實際使用量：

①ES6(左)-2、ES6(右)-2雙立柱拼接部位：

灌漿套筒量： 60個(其中柱子與柱子拼接25×2個， 柱子與承臺拼接4×2個，試驗2個)。

總共用料質(zhì)量(灌漿料+水)：M1=6×40+240×0.12=268.8 kg；

余料質(zhì)量、外灑質(zhì)量(1.2的不可計量系數(shù))：M2=1.2×18.5=22.2 kg；

試塊質(zhì)量：M3=0.003 84×2 800=10.752 kg；

實際灌漿使用量：M4=268.8-22.2-10.752=235.848 kg；

理論灌漿使用量：M5=0.001 695 347×60×2 280=231.9 kg；

材料損耗率：(268.8-10.752-231.9)/231.9=11.28%；

灌漿料使用量偏差值：(235.848-231.9)/231.9=1.7%。

結(jié)果表明，灌漿料的實際使用量超過了理論使用量，超出率1.7%，得知灌漿飽滿密實。

②JS10、JS11立柱拼接部位：

灌漿套筒量： 64個(柱子與承臺拼接32×2個)。

總共用料質(zhì)量(灌漿料+水)：M1=7×40+280×0.12=313.6 kg；

余料質(zhì)量、外灑質(zhì)量(1.2的不可計量系數(shù))：M2=1.2×25.9=31.08 kg；

試塊質(zhì)量：M3=0.011 52×2 800=32.256 kg；

實際灌漿使用量：M4=313.6-31.08-32.256=250.264 kg；

理論灌漿使用量：M5=0.001 695 347×64×2 280=247.39 kg；

材料損耗率：(313.6-32.256-247.39)/247.39=13.72%；

灌漿料使用量偏差值：(250.264-247.39)/247.39=1.16%。

結(jié)果表明，灌漿料的實際使用量超過了理論使用量，超出率1.16%，得知灌漿飽滿密實。

③ES7-2、ES9-2立柱拼接部位：

灌漿套筒量： 64個(柱子與柱子拼接32×2個)。

總共用料質(zhì)量(灌漿料+水)：M1=6×40+240×0.12=268.8 kg；

余料質(zhì)量、外灑質(zhì)量(1.2的不可計量系數(shù))：M2=1.2×12.55=15.06 kg；

實際灌漿使用量：M3=268.8-15.06=253.74 kg；

理論灌漿使用量：M4=0.001 695 347×64×2 280=247.39 kg；

材料損耗率：(268.8-247.39)/247.39=8.65%；

灌漿料使用量偏差值：(253.74-247.39)/247.39=2.57%。

結(jié)果表明，灌漿料的實際使用量超過了理論使用量，超出率2.57%，得知灌漿飽滿密實。

3.2 試件設(shè)計與制作

試件結(jié)構(gòu)形式如圖1所示，共設(shè)計制作了8個試件，試驗所用連接鋼筋為HRB400E，直徑為32 mm；鋼筋套筒為株洲時代新材料科技股份有限公司研發(fā)的GTZQ4 32型鋼筋灌漿連接套筒，長度640 mm，外徑77 mm，壁厚5 mm，灌漿口孔徑為20 mm；灌漿料為株洲時代新材料科技股份有限公司生產(chǎn)的M100TZH10.0高強(qiáng)套筒灌漿料。

3.3 剖開試驗

8組工況中，抽取4根，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d后，由監(jiān)理全程旁站采用高壓水刀進(jìn)行對中縱向剖切，如圖3所示。

圖3 對中縱向剖切試驗

鋼筋灌漿套筒剖開后肉眼進(jìn)行觀察，同條件工況條件下的灌漿料與套筒內(nèi)壁、鋼筋均結(jié)合緊密、無縫隙；灌漿料成型的表觀質(zhì)量良好，無氣泡空洞現(xiàn)象。

結(jié)果表明，鋼筋套筒灌漿內(nèi)部密實度高，無肉眼可見縫隙、氣泡、空洞等現(xiàn)象。

3.4 軸向拉伸試驗

抽取3根，同條件養(yǎng)護(hù)14 d后，由監(jiān)理人員全程旁站進(jìn)行軸向拉伸實驗，如圖4所示。

圖4 軸向拉伸實驗

結(jié)果表明，3根由鋼筋、灌漿料、套筒組成的試件，軸向拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖與HRB400E鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖一致，且斷裂口均發(fā)生在套筒外面的鋼筋母材上，表明鋼筋、灌漿料、套筒組成的試件抗拉拔符合設(shè)計要求，間接驗證了密實度是符合要求的。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過灌漿料理論用量計算與現(xiàn)場實際用量對比、對中剖開試驗、軸向拉伸試驗可得知，羊犀立交裝配式橋墩采用的套筒灌漿工藝密實度能夠達(dá)到要求，文中三種檢驗裝配式橋墩套筒灌漿密實度的方法可以作為相關(guān)工程的借鑒，并具有一定的實際指導(dǎo)意義。