钢筋套筒灌浆连接技术在装配整体式混凝土结构中的应用

发表时间：2018-08-13T10:02:44.227Z 来源：《基层建设》2018年第17期 作者： 王子鹏 刘艳慧

[导读] 摘要：装配整体式混凝土结构在住宅产业化，实现建筑工业可持续发展方面具有独特优势，是实现工厂批量生产、现场机械化施工的一种比较符合我国建筑产业现状的结构形式；钢筋套筒灌浆连接技术是预制混凝土结构体系构件间钢筋节点连接的核心技术，是装配整体式结构设计、生产、施工的关键所在。

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摘要：装配整体式混凝土结构在住宅产业化，实现建筑工业可持续发展方面具有独特优势，是实现工厂批量生产、现场机械化施工的一种比较符合我国建筑产业现状的结构形式；钢筋套筒灌浆连接技术是预制混凝土结构体系构件间钢筋节点连接的核心技术，是装配整体式结构设计、生产、施工的关键所在。全新的结构形式，成熟的节点设计以及高新建筑材料的使用，是实现建筑工业化、住宅产业化和社会可持续发展的必然选择。

关键词：装配式、灌浆连接可持续发展、建筑工业化 引言

建筑活动是人类最主要的生存活动之一。与其他所有的人工产品相比，建筑应对自然资源、能源和消耗和环境污染负更多的责任。研究表明，欧洲建设活动引起的环境负担占总环境负担的15%~45%，制造和运输建筑材料所消耗的能源占总能耗的10%，建筑照明占总能耗的20%~40%，整个欧洲所消耗的能源大约有一半用于建筑的运行，这些能源大部分来源于日益减少的不可再生的缘由，因此，这样的能源消费模式已不可能维持长久。而且，石油转化为能源过程中产生的有害物质排放也加剧了对环境的负面影响。从世界范围看，整个世界当代建筑活动消耗的能源占总能源的50%，占自然资源总量的40%，同时成为最主要的污染源，大约有一半的温室效应气体来自于建筑材料的生产运输、建筑的建造以及建筑运行管理有关的能源消耗，建筑造成的垃圾占人类活动的垃圾总量的40%。这样的形势迫使人类不得不认真考虑建筑与环境如何适应的问题，装配式绿色建筑的概念由此应运而生。

随着材料科学和计算机技术的不断进步，现代工业的不断发展，我国的建筑产业现状越来越滞后于相关学科的发展进步，特别是现场施工，依旧延续着粗放、高耗的施工工艺，与社会化大生产和我国经济社会发展战略不相符合。研究新的建筑结构体系，探索全新的施工方法和工艺是追求节能、低耗、环保的可持续发展道路的必然要求。

装配式混凝土住宅是全新建筑结构体系的一种，是住宅产业化，实现工厂批量生产，现场机械化施工的一种比较符合我国现代建筑产业发展现状的一种结构形式。装配式混凝土结构体系的结构形式有框架结构，剪力墙结构，框架剪力墙结构。其中每种结构形式又有多种不同的体系，如法国的世构体系，中国的大板体系，日本HPC体系等。

在众多的体系中，其核心技术不外于解决其各板块的连接技术与缝隙的处理技术，在连接技术中其关键内容在于竖向钢筋的连接方式方法。其中各家的技术均有不同。日本的钢筋套筒灌浆连接，中国中南集团的波纹管注浆搭接连接以及中国宇辉集团的螺旋箍筋约束搭接浆锚连接。在这些连接中，有的受到结构连接规范中钢筋型号的限制，有的受到预制构件加工工序质量要求的限制，都在不断的克服与改进。但钢筋套筒灌浆技术经过大量的实践与实验，其连接性能与实验结构均满足现有结构规范的要求，在目前的PC构件设计、拆分、加工、生产中大量的应用。

一. 钢筋套筒灌浆连接技术

PC建筑在国家的大力支持下，发展迅猛，故其连接技术也在从传统的钢筋搭接绑扎、搭接焊接、钢筋机械连接的方式向新的方式进行转变。

伴随新的PC建筑结构体系的研究和应用，尽管装配式混凝土结构结构形式有所不同，结构体系有所差异，但在构件连接方面，还是如上所述已钢筋套筒灌浆连接技术为主。套筒连接技术也成为装配式混凝土结构构件设计、制作和施工的关键。钢筋套筒连接所要达到的效果就是结构不会在连接节点处首先发生破坏。建筑结构构件灌浆连接是材料科学和现代建筑的结合，是一种较新的、在PC建筑方面有较好应用前景的技术。

传统灌浆技术多用于桥隧工程或基础工程，钢筋套筒灌浆连接是灌浆技术的一个分支，它起步于余占疏博士于1960年后期发明的钢筋套筒连接器。根据具体用途和使用部位，钢筋套筒连接器在外观尺寸和内部结构上有所差异，分为一端灌浆连接和两端灌浆连接，但其基本原理是一致的，即钢筋穿入套筒内部，不需要搭接或触接，钢筋与套筒之间填充高强度微膨胀结构用砂浆，以完成钢筋续接。其连接机理主要是借助于微膨胀砂浆与带螺纹的套筒内壁产生的摩擦力来传递钢筋内力。 （一）钢筋套筒连接的研究成果 1. 试验研究：

灌浆套筒技术在现有PC构件生产中分为两种方式，一是全灌浆套筒，二是半灌浆套筒技术，此次只阐述第一种：全灌浆套筒技术。 2. 钢筋套筒连接的施工工艺：

灌浆分区→墙板吊装就位→拔出橡胶塞→灌浆→灌浆料外溢→停止注浆→塞住橡胶塞

灌浆料必须按照产品的技术参数和使用说明进行使用，严格控制水胶比及搅拌时间。具体来讲就是应用什么样的套筒，就使用什么样的注浆料，规范要求套筒与注浆料应匹配、配套使用。并且要注意的是灌浆施工必须连续进行，每一灌浆分区不得中断，严格控制灌浆速度，既不可压力过大造成漏浆，亦不可太过缓慢以致在一灌浆分区灌满前先注入的灌浆料发生初凝。

图1 全灌浆套筒注浆后示意图 二. 工程应用实例 （一）工程概况

地铁凤凰新城工程（公租房）项目位于沈阳经济技术开发区，其中7~11#楼结构形式为装配整体式剪力墙结构，层高2.9m，共十六层，主体建筑高度48.2m。预制构件包括外墙板、内墙板、叠合梁、叠合板、楼梯、阳台、空调板等，整体PC率较高。此工程由中国建筑东北设计研究院和北京榆构建筑设计有限公司联合设计，预制板件由亚泰集团沈阳建筑材料有限公司生产制作，中国建筑一局（集团）有限公司负责施工。

（二）钢筋套筒连接

此工程的部分预制外墙板和所有预制内墙板为抗震墙，其上下墙元之间通过双排钢筋套筒灌浆连接，以形成竖向连续抗震墙。钢筋套筒的结构如图所示，套筒一端与钢筋通过直螺纹连接，另一端开口、中空，侧壁留有两灌浆孔，分别为入浆和出浆孔。

图2 连接注浆示意图 （三）预制墙板吊装施工 1. 施工工艺

吊装工艺是保证套筒连接的关键工序，其竖向预留插筋在套筒中的位置，决定着此连接质量的关键。以下为吊装定位过程:

图3 灌浆分区图

定位放线→检查预制墙板及吊装条件→墙板起吊→对中就位→安装支撑→精确就位→临时固定→灌浆施工

预制墙板吊起吊前应做好相关准备工作，确定吊装顺序和相应部位墙板编号，检查钢筋套筒位置是否正确，钢筋长度是否符合设计要求等，楼面及墙板上应做好相关定位放线，做好灌浆分区，搁置钢板垫块调整板底标高

吊装时必须保证信号工与吊车司机配合密切，避免发生碰撞损坏墙板，墙板吊装就位后应立即进行临时固定并保证墙板的垂直度和精确就位。

灌浆施工应在墙板吊装完成并作临时固定后进行，灌浆时将上排灌浆孔全部打开，下排灌浆孔每一灌浆分区打开一个，灌浆料由下排灌浆孔注入，控制好注浆压力，当上排灌浆孔出现灌浆料外溢时，表明已灌满，应停止灌浆并用橡胶塞塞住灌浆孔，依次进行下一灌浆分区的灌浆施工，直至完成整块墙板的灌浆施工。

图4 套筒试件示意图

注浆施工方式通常采用两种方式，一是机械压力注浆，二是人工注浆。可根据现场的实际情况与工程特点来选择其注浆方式。 2.试件实验

套筒连接和灌浆施工是工程中的重点，在做好现场相关工序验收的同时，必须制作套筒连接试件和灌浆料试块，按实验要求做好养护，在达到相应龄期后送往实验室进行相关抗拉、抗压实验。 结束语

鉴于发达国家装配式结构的发展历程，装配式住宅在节能、节约成本、实现建筑工业化和产业化具有独特优势，也是符合可持续发展道路的必然选择。钢筋套筒连接技术，作为装配式结构的关键技术，其理论研究理应走在前面，高性能灌浆料的研制，更为成熟的节点设计，都将成为研究新型结构形式的关键。建筑工业化在需要成熟设计的同时，产业化生产和机械化施工都得同步，专业的生产厂商和施工队伍是发挥装配式结构优势的必要条件。总之，装配式结构将是一种趋势，然而如何更好地发展，尚需要各方的共同努力，我们任重而道远！

参考文献:

[1]刘海成，郑勇，装配式剪力墙结构深化设计、构件制作与施工安装技术指南，中国建筑工业出版社，2016. [2]庄伟，匡亚川，廖平平，装配式混凝土结构设计与工艺深化设计，中国建筑工业出版社，2016.