钢筋套筒灌浆连接技术研究与应用进展.docx

CC雕 第三届中国预制混凝土技术论坛钢筋套筒灌浆连接技术研究与应用进展韩超 郑毅敏 赵勇摘 要：钢筋套筒灌浆连接是一种性能可靠、施工方便的机械连接技术，主要适用于 装配式混凝土结构评述了钢筋套筒灌浆连接接头的构造、工作机理、试验验证标准 以及施工工艺，讨论了配置套筒灌浆连接的预制构件的试验研究进展，并介绍了套筒灌 浆接头在建筑工程、桥梁工程等中的应用进展最后对该项技术的研究及应用提出了 建议关键词：装配式混凝土结构；纵向钢筋；钢筋套筒灌浆连接；钢筋机械连接地也开始有了应用，而且正在修订的行业标准?装配式刖旨混凝土结构技术规程?(JCJ 1)中对套筒灌浆接头的设预制构件连接节点是装配式混凝土结构的理论上 计、施工提出了要求B】，另外行业产品标准?钢筋连接用 的薄弱环节，而纵向钢筋的连接又是预制构件连接的关 套简灌浆料?、?钢筋连接用灌浆套筒?也已编制完成， 键现浇混凝土结构中常用的纵向钢筋连接方式有绑扎 将为套筒灌浆接头的推广提供技术依据 搭接、焊接连接以及机械连接等，由于装配式混凝土结1套简灌浆接头的分类和构造构的连接部位较小，采用这些传统的钢筋连接方式不便于施工上世纪60年代，余占疏(Alfi'ed A．Ke) 在美国 套筒灌浆接头所使用的套筒一般由球墨铸铁或优 创造了钢筋套筒灌浆连接接头(以下简称“套筒灌浆接 质碳素结构钢铸造而成，其形状大多为圆柱形或纺锤 头〞)，很好地解决了装配式结构中的纵向钢筋连接问 形。

灌浆料是一种以水泥为根本材料，配以适当的细骨 题，可有效实现“装配等同现浇〞的设计要求f27 料以及少量的混凝土外加剂和其它材料组成的干混料，套筒灌浆接头是是由专门加工的套筒、配套灌浆料 加水搅拌后具有大流动度、早强、高强、微膨胀等性能 和钢筋组装的组合体，在连接钢筋时通过注入快硬无收 国内外已有很多种套筒灌浆接头，且其形式多种 缩灌浆料，依靠材料之间的粘结咬合作用将钢筋与套筒 多样，但按套筒的形式，总体上可分为全套筒灌浆接头 进行连接套筒灌浆接头具有性能可靠、适用性广、安 和半套筒灌浆接头两大类全套筒灌浆接头的两端均 装简便等优点过去几十年，美国、日本等国家及我国台 采用灌浆方式连接钢筋(图1(a))，其适用性广，是目前 湾地区的多家公司致力于套筒灌浆接头的研发，取得了 使用最广泛的一类套筒灌浆接头形式半套筒灌浆接 多项专利，使其获得了较为广泛的应用近年来，随着 头构造如图1(b)所示，这类接头在预制构件端接头一 装配式结构在国内的再次兴起，套筒灌浆接头在我国内 般采用直螺纹方式连接钢筋，现场装配端采用灌浆方128预制混凝土构件分会第三届中国预制混凝土技术论坛 CC陛式连接。

由于直螺纹连接端所需要的钢筋锚固长度小2套筒灌浆连接的性能于灌浆连接端所需的钢筋锚固长度，半套筒灌浆接头尺寸较小，但对所使用的套筒材料有较高要求，且对预 2．1套筒灌浆接头的工作机理 制端连接钢筋型号要求也较严，本钱较全套筒灌浆接 套筒灌浆连接可视为一种钢筋机械连接，但与直 头高 螺纹等接头的工作机理不同，套筒灌浆接头是依靠材2(a)全套简灌浆接头 (b)半套筒灌浆接头1一灌浆孔；2～排浆孔；3一剪力槽；4一钢筋限位挡板：5一封浆橡胶环；6一预留插入钢筋；7一预制端钢筋嘲1套筒灌浆接头的分类和构造示意如图l所示，套筒产品的主要外形参数包括：长度 料问的粘结来到达钢筋锚固连接作用的当钢筋受拉 L、壁厚，、预制端开口直径D，、装配端开口直径D，?在 时，拉力P通过钢筋一灌浆料结合面的粘结作用传递给 套简两端设有灌浆孔和出浆孑L，全套筒灌浆接头预制 灌浆料，灌浆料再通过其与套筒内壁结合面的粘结作 端还设置有封浆橡胶为增强灌浆料与套筒之间的粘 用传递给套筒 结咬合力，在套筒内部大多设有剪力键为了控制钢筋 如图2(a)所示，钢筋与灌浆料的结合面的粘结作伸人套筒的长度，在套筒内部设置钢筋限位挡板。

套筒 用南材料粘附力^、外表摩擦力疋和钢筋外表肋部与灌 构造及两端钢筋锚固长度￡￡，与连接钢筋的直径、强 浆料之问的机械咬合力^三者构成，钢筋中的应力通过 度、外形以及灌浆料性能、施工偏差要求等因素有关， 该结合面传递到灌浆料巾灌浆料与套筒内壁结合面需要由产品型式检验试验确定表l给出了润泰、NMB 的粘结作用同样由材料粘附力^、外表摩擦枇和套筒SPLICE—SLEEVE、LENTON INTERLOK三种25mml§径 内剪力键与灌浆料之间的机械咬合力^i者构成，灌浆 钢筋套筒灌浆接头的套筒与灌浆料主要参数由表1可 料中的应力再通过该结合面传递到套筒中同时，套筒 以看出，不同厂家的产品参数差异较大，故建议套筒与 外}昆凝土和套筒能分别为灌浆料提供有效的侧向约束 灌浆料配套使用 C．和f．：(图2(h))，可以有效增强材料结合面的粘结锚表1 25ram直径钢筋套筒灌浆接头产船参数比拟套筒(mm) 灌浆料套简灌浆接头产品L D2 L1 L2 28d龄期强度(MPa) 流动度?mm)润泰‘61 320 47 141 124 85 180～300全套筒灌浆接头NMB SPLICE—SLEEVEfll 370 48 156 163 75 127～152半套筒灌浆接头 LENTON INTERLOK[4】 219 51 35 178 60 127～152预瓤混凝土构件分会129CC尸瞧箜三鱼主旦塑型垦塑圭垫查堡堑同作用，确保接头的传力能力1〞。

2．2套简灌浆接头的性能要求和检验方法套筒灌浆接头的理想破坏模式为套筒外钢筋被拉 目前，套筒灌浆接头的性能要求和检验方法主要 断破坏(图3(a))，接头起到了有效的钢筋连接作用 执行的是钢筋机械连接的相关标准美国钢筋机械连 除此之外，套筒灌浆接头也会受其他因素影响形成如 接试验标准ASTM A1034【91给出了钢筋机械连接的性能 下的破坏模式川㈣：钢筋一灌浆料结合面在钢筋拉断前 要求和试验方法，并规定套筒灌浆连接需满足美国规 失效，会造成钢筋拔出破坏(图3(b))，这种情况下应 范ACI 318—08IIoI中的type 2类接头要求，即满足接头的增大钢筋锚固长度以防止此类破坏；灌浆料一套筒结 抗拉强度应大于125％的钢筋标准屈服强度等性能要 合面在钢筋拉断前失效，会造成灌浆料拔出破坏(图3 求，且根据实际需要进行重复加载试验、高周疲劳试 (c))，可在套筒上适当配置剪力键以防止此类破坏； 验、滑移试验等’由于套筒灌浆接头需要在同一连接区 灌浆料强度不够，会导致接头钢筋拉断前发生灌浆料 段内100％连接，因此按我国的?钢筋机械连接技术规 劈裂破坏(图3(d))；套筒强度不够，会导致接头钢筋 程?(JGJ 107—2021) 1中的相关规定，应满足I级接头 拉断前发生套筒拉断破坏。

要求，接头抗拉强度大于钢筋的抗拉强度标准值，并能1一套筒；2一剪力槽；3一钢筋；4一灌浆料 I硐2套筒灌浆接头机理陶(a)钢筋拉断 b】钢筋拔出 (c)灌浆料拔出 (d)灌浆料劈裂陶3套筒灌浆连接的典璋!破坏模式130预制混凝土构件分会第三届中国预制混凝土技术论坛 匣五四经受规定的高应力和大变形反复拉压试验 (2)构件现场安装前，需清洁预制构件连接结合 与直螺纹等一般钢筋机械连接相比，套筒灌浆接头 面，并确认套筒内无异物构件吊装就位后，及时在构 产品形式各异，连接机理也较复杂，且连接性能受到更多 件两个方向设置可调临时斜撑，并对构件垂直度和标高产品参数的影响，如钢筋锚固长度、锚固偏差、灌浆料龄 进行调整调整后在柱子四角加塞垫片以增加稳定性 期、灌浆环境、套筒内部构造等现有标准并未套筒灌浆 (3)灌浆前，采用吹气法等对套筒进行清孑L，并 接头的这些特点并未充分考虑，而直接套用一般钢筋机械 在构件根部设置封模，且封模材料要求能承受灌浆压 连接的眭能要求、试验方法和施工操作要求值得商榷灌浆料应按照产品使用说明拌制均匀，其流动度应符合产品使用要求灌浆时，将灌浆料从下方灌浆孔注3套筒灌浆接头的施工工艺入，持续到各排浆孔连续流出圆柱状浆液后用橡胶塞实际工程应用中，套筒在预制构件制作时预先埋人 封堵排浆孔(图4(h))。

灌浆后，应对构件加强保护， 构件的连接端，现场施工时另一个连接构件的外露钢筋 防止受到冲击、振动，且待灌浆料到达规定强度前方可 插入套筒、构件安装定位后，通过灌浆连接钢筋与焊 进行上部结构施工以及撤除临时斜撑灌浆操作过程 接、直螺纹机械连接等方式相比，采用套筒灌浆连接具 中，如果出现无法出浆的情况，应立即停止灌浆作业， 有可减小钢筋预加工工作量、现场施工时钢筋不会产生 查明原因及时排除故障二次应力与变形、可接受相对较大的施工偏差等优点，4套简灌浆连接构件的试验研究但施工过程中也存在一些值得注意的问题|5 I 1I1)在构件制作预埋套筒时，需采取有效措施保 套筒灌浆接头大多设置在构件受力较大的部位，且 证套筒位置和构件中纵筋的外伸长度、位置等符合设 同一结构接缝处纵向钢筋是100％连接，此外，与其他的 计要求，并防止浇筑混凝土时套筒、钢筋移位和套筒漏 机械连接接头相比，接头尺寸和刚度均较大，是否会影 浆，例如可采取在柱底模上固定橡胶环和螺杆，再将套 响构件的根本静办陛能和抗震性能，需要通过相关试验 筒套在橡胶环上的措施(图4(a)) 进行研究目前，国内外学者进行的试验研究主要集中> X 8， X， X 』。

一l ， X／> ， 3．——、 圈 目} 一_藩 厂3、6 > ×＼ > ，，5 ，；2 ， i3、． ， 旧， >J—· U} _·> 人∥；≥> ，{U{ XX>X>{ > ×a)预埋套筒灌浆的构件制作 (b)灌浆施工工艺1一套筒；2一灌浆7Li 3一排浆7L；4一封模；5一预留插入钢筋；6一预制端钢筋；7一柱底垫片；8一预制柱同4套筒灌浆连接顶制柱预制混凝土构件分会131匣苋四L▲』I二苫 第三届中国预制混凝土技术论坛在框架柱、框架梁柱节点、剪力墙构件抗震性能上 受力条件下的装配式框架节电与现浇框架节点的抗震性4．1框架柱抗震试验 能主要指标根本相当，局部试件的延性和承载力甚至略 Belleriml、Y．Kimll31以及本文作者¨41等进行了钢筋 好于现浇节点，节点的破坏模式根本均为梁根弯曲破坏，套筒灌浆连接的预制柱(以下简称为“预制柱〞)低周 柱根接缝结合面未发生破坏；由于装配式框架叠合梁腹 反复加载试验试验结果说明，预制柱的承载力、延性 腰筋未伸人节点，梁端结合面的发生了较大的剪切滑移变 和耗厶匕FI匕厶匕HF．,力等能够到达或接近现浇柱；预制柱的破坏 形因此，经适当的设计j装配式框架节点可以符。