冬期低溫環境下裝配式剪力墻結構灌漿連接施工技術研究

宋 銳 劉亞杰

（中天西北建設投資集團有限公司，陜西 西安 710065）

裝配式剪力墻結構由于能夠在工廠內批量制造，相較于現場澆筑在成本與混凝土成型質量方面存在明顯優勢，因此，隨著建筑產業化政策的逐步落實從而得到了推廣。然而，由于裝配式剪力墻結構沒有現場澆筑一次成型，而大多采用灌漿套筒連接，從而導致墻身結構的整體性在一定程度上被削弱，進而影響結構的抗側剛度。為此，對于裝配式剪力墻結構而言，灌漿套筒連接必須要牢固，確保鋼筋的有效錨固，保障剪力墻墻身的整體性。冬期灌漿套筒連接由于溫度的影響，對灌漿材料的性能具有一定的特殊要求，也必須要采取特殊的施工工藝。為進一步研究冬期低溫環境下裝配式剪力墻結構灌漿連接施工的具體工藝，本文以某一工程實例為例進行了研究與分析。

1 工程概況

某回遷房住宅項目位于我國西北地區，結構形式為裝配式剪力墻結構，基礎采用筏板基礎。該項目共計10 層，層高2.9m，建筑總高度32.4m，該結構底部兩層為底部加強區，剪力墻結構采用現場澆筑施工，2 層以上采用預制剪力墻構件現場拼裝。此外，該項目的樓梯段、陽臺以及空調板也采用了預制裝配式結構。

根據該項目的甲方要求與施工總包單位的施工進度計劃，為了兼顧經濟效益與社會效益，該項目的7～10層主體結構的裝配需要在冬期低溫環境下完成。根據該項目結構設計的要求，為了保障結構的整體抗側剛度，剪力墻基本都布置在建筑外墻的位置，但這也意味著如果外墻的剪力墻灌漿套筒連接不牢固，則勢必會嚴重影響結構的抗震性能。因此，在該項目當中，外墻預制墻板的套筒連接質量必須要得到有效保障。在灌漿套筒連接中，灌漿液的質量會對鋼筋的粘結應力造成直接影響，灌漿液在施工之后會水化凝固，從而下層的鋼筋與上部剪力墻通過膠合力、機械咬合力錨固在一起。

2 裝配式剪力墻冬期低溫灌漿套筒連接施工工藝

該項目所在地區由于冬季溫度較低，處于嚴寒地區，參照往年的天氣情況在主體結構施工期間的溫度明顯低于灌漿液凝固的溫度，因此，必須要采用低溫灌漿液才能滿足施工溫度要求。該裝配式剪力墻項目采用先對準鋼筋與套筒再注漿的后注漿施工方法，完成注漿施工之后，需要將施工區域完全封閉，并采取必要的保溫隔熱措施，確保剪力墻灌漿腔體內部的溫度高于低溫灌漿液的最低溫度。

2.1 具體施工流程

該項目灌漿套筒連接的具體施工流程為：吊裝預制墻板→根據廠家提供的圖紙布置測溫導線→封堵→現澆構件鋼筋綁扎、模板安裝→支撐體系架設→門窗、陽臺洞口封閉→頂板位置預制構件吊裝→水電管布置→頂板位置混凝土澆筑→保溫施工→測溫→灌漿施工→測溫→拆除相關設備。

2.2 施工環境溫度分析

裝配式剪力墻墻身在工廠內預制養護結束之后，其水化反應就已經基本結束，后期也不會再釋放熱量，構件與周邊環境基本不存在溫差，由于我國西北地區冬季溫度低于低溫灌漿液的凝固溫度，為此，必須采取適當的保溫措施，否則灌漿溫度不足就無法完成凝結，從而導致其強度低于設計指標，套筒與鋼筋之間的粘結強度偏低，嚴重影響結構的安全性。在構件安裝施工過程中，不同構件所處位置的風向、樓層、光照條件存在一定差別，其溫度也不盡相同，灌漿孔的熱橋效應也存在較大區別，對灌漿液成型的影響更是不盡相同。由此可見，必須對不同灌漿孔的環境溫度進行監測，以及時調整保溫措施，在確保灌漿強度滿足要求的同時，有效控制施工成本。

3 冬期低溫環境下灌漿施工技術要求

由于灌漿液的凝固對溫度極為敏感，在該工程當中所采用的適用溫度為-5℃～10℃的灌漿液，當套筒位置的溫度低于-10℃或高于10℃時禁止施工，當溫度處于-5℃～10℃時，在施工過程中以及施工完成之后的24h 內，必須對套筒位置采取必要的保溫措施，以確保灌漿液的有效凝固，豎向分布筋與混凝土的粘結力得到有效保障。

3.1 灌漿液的性能指標

由于灌漿液的質量對于裝配式剪力墻的連接可靠性具有至關重要的影響，為了保障灌漿套筒連接的質量，灌漿液必須要隨用隨攪拌，并且必須在攪拌后的30min 內完成灌漿施工。該項目當中的灌漿液性能指標見表1。在完成灌漿液的制備工作后必須按照表1的要求對灌漿液的性能進行檢測，不滿足條件的灌漿液禁止直接用于灌漿套筒連接施工。

表1 灌漿液的性能指標

3.2 灌漿液的流動性檢測

在施工之前需對灌漿液的流動性進行檢測，以確保灌漿液能夠被均勻地注入到套筒內。首先將一塊木板平整的放置在地面上，并將一個容器放置在木板之上，將均勻攪拌完成的灌漿液倒入到容器內部，直到灌滿，最后取掉容器使灌漿液自由流動，對流動前后灌漿液的直徑進行測量，要求灌漿液的初始流動度大于300mm。

3.3 分倉與封倉施工

如果空間過大，則保溫措施勢必難以達到既定要求，為此，為了有效保障施工過程中溫度控制的有效性，必須進行分倉處理，避免空間過大造成散熱過快。灌漿套筒連接如采用低溫型灌漿液則分倉施工應滿足相關要求：同一分倉的灌漿施工必須連續完成，一般對于長度超過1.5m的墻體必須采取分倉施工措施。一般情況下，單倉長度越大，則灌漿施工時所存在的阻力就越大，灌漿持續的時間就越長，灌漿不飽和的風險也就越大，對封縫的質量要求也就越高，連接的可靠性也就越差。在該工程當中，灌漿單倉長度不超過1m，灌漿施工采用電動灌漿泵，并且要求灌漿液在攪拌完成之后不得存在流掛現象，并且施工養護的環境溫度應滿足-5℃～10℃采的要求，封倉灌漿液在標準環境中養護1d后的抗壓強度不得低于30MPa，養護28d后的抗壓強度不得低于50MPa。

4 冬期低溫環境下灌漿施工具體措施

4.1 測溫點的布控

為有效保障灌漿液的成型質量，必須采取測溫措施以確保灌漿液能夠在規定的溫度下完成凝固。在正式灌漿施工之前，應根據建筑平面圖布置測溫點，測溫線的具體位置應放置在灌漿腔體內部且靠近鋼筋的位置，測溫線距離墻邊的位置一般控制在40mm左右。此外，對于邊緣構件位置或者保溫條件相對薄弱的地區，還應增加測溫點，確保灌漿施工的環境溫度。

4.2 灌漿液與施工設備的保溫措施

攪拌灌漿液所使用的水需要保持在5℃～10℃的溫度環境之中，在用于漿液攪拌之前應放置在環境溫度符合條件的庫房之中48h以上，并且漿液在攪拌完成之后的溫度應滿足初始溫度條件。為了確保攪拌過程中由于機器溫差所造成的溫度降低，還應采用保溫棉毯對設備進行保溫處理，灌漿管、機身與蓋頂都必須包裹密實，以降低熱量散失，并且需要確保灌漿料入倉溫度不得低于5℃。

4.3 灌漿施工具體措施

在該工程當中，裝配式剪力墻采用后灌法連接施工工藝，灌漿套筒連接施工在樓面疊合板澆筑完成之后再進行，建筑區域基本完成密閉，采用巖棉等材料將裝配式剪力墻墻身所預留的門窗洞口堵住，且完成頂板澆筑之后立即用塑料保溫材料覆蓋，通過這些措施形成一個密閉的保溫空間。

由于我國西北地區冬季氣候相對惡劣，如果遇到寒流等極端天氣，在灌漿施工之前必須對封閉空間內的溫度進行測量，確保溫度滿足施工要求。如果灌漿墻體內部溫度不滿足條件，則必須在24h內進行蓄熱處理。在施工前的每12h需測量一次環境溫度，在完成灌漿施工之后則每4h 測量一次溫度，待同條件養護的試塊抗壓強度超過35MPa之后則停止測溫。在該項目當中7～10層測溫孔的溫度變化曲線如圖1所示，從圖1可以看出，在灌漿液自身水化熱以及多種保溫措施共同作用之下，灌漿套筒連接施工的溫度條件得到了有效保障。

圖1 不同層孔溫對比/℃/h

5 試驗檢測

灌漿套筒成型質量實際上無法進行直接檢測，只能采用預留試塊并采用類似養護的方式對灌漿強度進行檢測，以替代灌漿套筒成型質量的評價，此種檢測方法與傳統的混凝土施工基本類似。為了對灌漿套筒的成型質量進行檢測，在每個部位都留置了相同條件的3組養護試塊，試塊尺寸為40mm×40mm×160mm，并于-5℃溫度條件下養護1d、3d、7d，測定其抗壓強度，7d之后轉為標準養護，28d再對試塊的抗壓強度進行測定。灌漿連接接頭詳圖如圖2所示。

圖2 灌漿連接接頭詳圖

在該工程中，冬期施工期間的5層結構試驗檢測結果見表2。根據我國現行規范《鋼筋連接用套筒灌漿料》（JG/T 408-2019）的相關規定，在相同養護條件下的試塊，1d實測抗壓強度不得低于35MPa，3d實測抗壓強度不得低于60MPa，7d同條件養護轉標準養護28d的實測強度則不得低于85MPa。從表2可以發現，不同階段的實測結果均滿足規范要求，其中1d 的實測強度最低為39.9MPa，平均值為41.2MPa，超過規范要求的標準17%，3d 實測強度最低值為64.1MPa，平均值為65.6MPa，超過規范要求的標準9%，這也證明此種施工方法的可靠性。

表2 試塊試驗強度統計分析/MPa

6 結語

（1）在該工程項目當中，7 層以上主體結構剪力墻連接采用低溫灌漿套筒連接技術，根據預留試塊抗壓強度試驗結果，試塊強度均滿足規范要求。在裝配式結構中，灌漿套筒連接質量直接對結構抗側力具有至關重要的影響，是保障剪力墻結構在風荷載、地震荷載作用下穩定性與抗側力的根本保障。使用低溫灌漿套筒連接技術不僅為結構的安全提供了保障，同時也避免了冬季停工，有效保障了工期需求。

（2）灌漿液的性能指標對其在低溫環境下的凝固具有重要的影響，在該工程項目當中，通過對灌漿液攪拌后的性能提出要求，有效保障了灌漿在低溫狀態下的強度指標。

（3）低溫灌漿套筒連接對于溫度具有較高的要求，必須基于剪力墻構建保溫施工腔體，通過對于剪力墻預留洞口、樓板等位置的保溫封堵能夠有效實現這一目標。對于散熱較快或者混凝土保護層厚度較低的地方，則應采用局部保溫措施或者直接給予電伴熱等措施。

（4）如遇到低溫極端天氣，環境溫度低于-5℃時，則應采用暖風機對灌漿施工區域給予加熱蓄熱處理。在灌漿施工前12h、灌漿施工后的24h對溫度進行動態監測，以確保溫度不低于-5℃，24h后解除保溫措施，可以不影響灌漿套筒連接的強度增長。