汪家毅,吳 勇,劉 濤,王仕祥,彭 凱,姬永鐵

(1.宜昌市建筑市場和建設工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，宜昌 443000；2.湖北省建筑科學研究院設計院股份有限公司，武漢 430071；3.中建二局建設集團,北京 100000)

1 套筒灌漿連接

1.1 接頭組成及連接原理

套筒灌漿是預制構(gòu)建裝配的重要一環(huán)，其重要性不言而喻。常見的灌漿連接形式為全灌漿套筒和半灌漿套筒，兩者連接接頭的主要組成是一樣的，其組成分為套筒灌漿料、套筒、鋼筋。其連接原理均是將鋼筋插入灌漿套筒然后注入漿料來填充其中的空隙，灌漿料一般為水泥基灌漿料。由于套筒內(nèi)部為凹凸不平的狀態(tài)，且鋼筋為帶肋狀態(tài)，灌漿料硬化后，鋼筋和套筒緊密連接，使得所受外力能夠得到有效傳遞[1]。

全灌漿接頭和半灌漿接頭組成和連接原理基本一致，但是二者的效果存在一定的差異。全灌漿連接形式通過灌漿料與套筒連接兩端鋼筋，目前已經(jīng)可以連接直徑范圍為Φ16～Φ40 mm的HRB335和HRB400帶肋鋼筋，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。目前的套筒灌漿接頭形式選擇時，全灌漿接頭相比于半灌漿接頭使用更為普遍，工程中將全灌漿接頭方式簡稱為灌漿套筒[2]。另一種連接方式在預制構(gòu)件端采用直螺紋方式連接，現(xiàn)場裝配端才采用灌漿方式連接，所以稱之為半灌漿接頭，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.2 連接工藝

鋼筋套筒灌漿連接采用的是裝配式方案，先在裝配式建筑工廠進行構(gòu)件預制，再在預制構(gòu)件安裝現(xiàn)場進行套筒連接。在裝配式建筑工廠進行構(gòu)件預制時，主要是將連接鋼筋、套筒等部件進行連接后預埋在構(gòu)件內(nèi)部。具體操作步驟是：首先是主要部件的連接，將鋼筋一端與灌漿套筒進行連接或安裝，然后是其它部件與主要部件的連接，將主要部件與鋼筋結(jié)構(gòu)構(gòu)件中其它鋼筋連接牢固，通過灌漿孔注入漿料、直至灌滿由溢漿口溢出為止，然后澆筑混凝土。

在現(xiàn)場結(jié)構(gòu)安裝套筒連接階段，主要是將預制構(gòu)件與已澆筑結(jié)構(gòu)或另一預制構(gòu)件進行連接。具體操作步驟是：首先是將需要連接的倆構(gòu)件對齊，慢慢地將構(gòu)件上的連接鋼筋插入本構(gòu)件的套筒空腔，并使預制構(gòu)件牢固，然后是灌漿料的灌注，直至漿料溢出為止，灌漿料硬化后構(gòu)件連接安裝即完成。

2 施工質(zhì)量影響因素和保障措施

2.1 構(gòu)件預制階段

1)影響因素

構(gòu)件預制階段是在工廠中加工，因此構(gòu)件加工廠的品質(zhì)對剪力墻、連接柱等部位有重要影響。而品質(zhì)的好壞主要是通過性能、質(zhì)量和精度體現(xiàn)，具體到灌漿接頭和套筒就是：灌漿接頭的連接性能和灌漿套筒產(chǎn)品的質(zhì)量、套筒中鋼筋的定位精度、鋼筋與套筒的連接質(zhì)量或鋼筋預安裝精度[3]。

(1)灌漿接頭的連接性能和灌漿套筒產(chǎn)品的質(zhì)量

預制構(gòu)件連接質(zhì)量的關鍵要素是灌漿連接接頭性能和套筒產(chǎn)品的質(zhì)量。我國為確保預制產(chǎn)品的質(zhì)量和性能能夠滿足工程現(xiàn)場的要求，對主要構(gòu)件制定了相關規(guī)范[4]。其中就要求灌漿連接接頭應滿足JGJ107—2016《鋼筋機械連接技術規(guī)程》標準中的Ⅰ級接頭型式的要求，生產(chǎn)的套筒應符合JG/T398—2012《鋼筋連接用灌漿套筒》中所規(guī)定的性能指標。

(2)鋼筋和套筒的定位精度

現(xiàn)場順利安裝和連接的關鍵是預制構(gòu)件的連接鋼筋和套筒定位準確。因此需要相應的手段確保鋼筋和套筒的定位精度，對于構(gòu)件的精度需要高精度模具來保障，而連接鋼筋與套筒定位準確需要專用工藝裝備來保證。構(gòu)件的質(zhì)量和精度需要符合要求只是第一步，現(xiàn)場安裝時依然需要確保每一步都能達到要求，灌漿連接接頭才能達到設計要求，首要就是確保預制構(gòu)件的鋼筋能夠順利插入套筒空腔中并使灌漿材料充填在鋼筋周圍和套筒內(nèi)腔。

2)質(zhì)量保證措施

(1)灌漿連接接頭質(zhì)量

為了能多方面保障工程構(gòu)件的質(zhì)量，對于復檢滿足規(guī)范要求的接頭和套筒產(chǎn)品，還需要通過接頭拉伸性能測試確認產(chǎn)品及施工工藝的連接質(zhì)量。

接頭拉伸性能測試的主要目的是測試樣品的拉伸性能，保障樣品在應用時能夠滿足抗拉強度。因此測試材料必須和施工時的材料一致，鋼筋應使用構(gòu)件施工用的熱軋帶肋鋼筋，灌漿料應為接頭型式檢驗報告中的材料。不僅測試材料要保持一致，施工工藝也應模擬現(xiàn)場的施工工藝，安裝方式選擇施工現(xiàn)場最不利狀況下的方式。具體操作是：將每種規(guī)格制作一組(3根)接頭，按鋼筋貼套筒內(nèi)壁的安裝方式進行灌漿連接，然后固定并用薄膜密封，按養(yǎng)護要求養(yǎng)護28 d，最后進行拉伸測試，測試結(jié)果應滿足設計要求。

(2)鋼筋和套筒的定位精度

精度主要是通過三方面進行控制，首先是模板上預留的鋼筋及套筒定位孔位置偏差、專用固定件固定鋼筋或套筒后的軸線偏差，兩者的偏差程度應控制在±0.5 mm以內(nèi)。然后是專用固定件與模板的安裝間隙應控制在1.0 mm以內(nèi)。為保證以上精度，鋼筋、套筒固定件及模板都需采用專用構(gòu)件[5]。

預制構(gòu)件在預埋灌漿接頭過程中需先將一端連接鋼筋與套筒連接好，然后再將接頭預埋在預制構(gòu)件內(nèi)。半灌漿套筒接頭施工時須保證加工的鋼筋螺紋尺寸精度和鋼筋與套筒連接的擰緊力矩。因此JGJ107—2016《鋼筋機械連接技術規(guī)程》規(guī)定了鋼筋直螺紋絲頭加工與安裝的具體要求。

控制螺紋尺寸精度時，首先要將鋼筋端部切平或鐓平，然后再進行加工。加工時鋼筋絲頭加工長度應符合產(chǎn)品設計要求，安裝后各指標值需滿足JGJ107—2016標準的相關規(guī)定。最后按批驗收，合格后再投入構(gòu)件鋼筋組裝工序。

2.2 構(gòu)件安裝階段

1)影響因素

構(gòu)件安裝階段對連接質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素主要有：套筒灌漿料產(chǎn)品質(zhì)量、構(gòu)件連接部位處理工藝及安裝工藝、灌漿施工工藝和構(gòu)件養(yǎng)護及保護措施。

(1)構(gòu)件連接鋼筋安裝質(zhì)量

構(gòu)件連接鋼筋安裝質(zhì)量主要受三方面影響：一是鋼筋位置及其長度是否符合設計要求，構(gòu)件安裝能否到位；二是鋼筋表面需避免沾有泥漿或被嚴重銹蝕；三是接縫時需保證間隙符合要求，避免過小。

(2)灌漿料配比和制作工藝

灌漿施工時，要采用合適的水漿比。灌漿料漿料是施工人員按照試驗配比在現(xiàn)場加工的混合料，所以施工人員的操作將會對其質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，但施工人員的操作水平參差不齊，導致其是影響接頭質(zhì)量最大風險之一。因此拌制加工時，施工人員應按產(chǎn)品說明操作，操作時間也應滿足規(guī)范要求，否則可能導致漿料流動度變差、抗壓強度降低及膨脹性能出現(xiàn)問題，甚至出現(xiàn)泌水等問題。人員的操作是影響質(zhì)量的重要因素，而漿料也至關重要[6]。

(3)灌漿工藝和防護措施

灌漿施工工藝是連接質(zhì)量的關鍵因素，因此需采用優(yōu)良的灌漿工藝并嚴格按照工藝執(zhí)行，不然可能導致連接質(zhì)量不合格；灌漿工藝僅僅是保證連接的必要條件之一，灌漿后需對構(gòu)件進行有效防護，接頭連接部位不得受到擾動，灌漿必須保證足夠的密實度，使各部分緊密連接，不產(chǎn)生間隙。另外灌漿后需要對溫度進行控制，避免還未達到相應強度灌漿料就發(fā)生凍結(jié)，漿料內(nèi)自由水分凝固結(jié)冰。

2)質(zhì)量保證措施

通常情況下，在標準層施工時連接鋼筋定位及預留長度控制都相對容易，但在插筋施工時轉(zhuǎn)換層容易產(chǎn)生偏差。因此需對連接鋼筋采用定型鋼板開孔的方式精準定位，再通過標高控制線完成預留長度控制。

灌漿前，嚴格控制封倉質(zhì)量。封倉施工時，漿料按內(nèi)塞2 cm，外抹八字腳的要求進行，從而確保座漿料封倉強度。注漿前，為確保灌漿施工順利進行通過軟管吹氣的方式檢查各連通腔及關鍵套筒是否堵塞。

灌漿料拌和前，需對灌漿料及水的配比使用檢定合格的臺秤進行嚴格控制，按照設計配比進行拌和[7]。漿料拌和過程需充分攪拌，靜止后進行流動度檢測試驗，合格后逐個進行灌漿作業(yè)。

注漿過程嚴格按照下方注漿孔注漿，上方溢漿孔排氣出漿，必須等到溢漿孔流出均勻漿液后方可堵塞的要求進行。最后一個溢漿孔采用外接透明導管的方式，抬高灌漿料漿液面，通過觀察導管內(nèi)漿料上升時候勻速、無氣泡，判斷灌漿是否密實，達到控制灌漿質(zhì)量的效果。

3 灌漿檢測探究

目前裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程驗收的規(guī)范主要是JGJ1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》和DB42/T1225—2016《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程施與質(zhì)量驗收規(guī)程》，其要求對灌漿料留置試件進行抗壓強度試驗、對灌漿套筒進行形式檢驗，該方式只能證明材料本身的質(zhì)量，并不能對連接質(zhì)量進行一種真實的反映，而裝配式建筑整體的好壞則直接受連接質(zhì)量的影響，因此需對其進行深一步的研究[8]。

3.1 灌漿破壞試驗

1)試驗目的

采取施工現(xiàn)場的灌漿工藝工序，試驗模擬剪力墻套筒灌漿工藝制備試件，對試驗完成的試件進行切割處理，最后觀察切割后的試件，直觀判斷灌漿密實度的效果。

2)試驗設計

按照現(xiàn)場施工方案要求進行設計，對于構(gòu)件長度大于1 500 mm的需進行分倉處理，現(xiàn)場制作長1 550 mm，寬200 mm，高400 mm模擬構(gòu)件，灌漿料、注漿方式及注漿人員注漿也要根據(jù)施工方案進行。為了能夠?qū)υ嚰M行切割，保證可操作性，剪力墻底座采用專門設計的可分離柔性連接底盤。

3)試驗結(jié)果

根據(jù)施工現(xiàn)場的要求操作灌漿后，對灌漿套筒斷面進行切割，剖切出來的灌漿套筒斷面顯示，每個灌漿套筒內(nèi)的灌漿料充盈且密實。

4)試驗結(jié)論

對按照施工現(xiàn)場的工藝工序進行注漿模擬完成的灌漿套筒進行破壞試驗，相關指標能夠達到規(guī)范要求，尤其是注漿后套筒內(nèi)漿料密實度也符合要求。

3.2 X射線成像檢測

1)試驗目的

X射線成像檢測的實驗目的主要有：第一，由于X射線有著穿透作用、差別吸收、熒光作用和感光作用的優(yōu)點，可以通過X射線成像處理技術獲取的圖像來區(qū)分不同預設灌漿密實度試件從而驗證X射線成像與灌漿密實度之間的關系。第二，雖然X射線穿透能力強，但對于套筒內(nèi)的插筋長度、直徑顯示效果需通過試驗驗證。第三，研究X射線穿透混凝土對套筒長度、直徑，及套筒內(nèi)鋼筋及灌漿情況的顯示效果。

2)試驗設計

試驗分為兩階段，第一階段以灌漿情況進行為變量對套筒的X射線成像進行研究；第二階段將第一階段試驗完成后的灌漿套筒按照預制構(gòu)件實際尺寸制作成模擬構(gòu)件，對模擬預制構(gòu)件灌漿部位X射線成像。

(1)第一階段試驗樣品制備

針對施工現(xiàn)場灌漿料的狀態(tài)，制備5組灌漿套筒連接樣品，樣品狀態(tài)詳見表1。

表1 灌漿套筒樣品狀態(tài)情況表

(2)第一階段檢測

制備好的5組樣品養(yǎng)護后采用雙壁透照法在X射線探傷室進行試驗，檢驗套筒內(nèi)部狀況。首先將膠片固定在射線源對側(cè)的套筒外壁并保證膠片能完全覆蓋被測套筒且平行于被測套筒。然后將射線源垂直對準被測套筒，形成足夠的有效成像區(qū)域，保證能夠完全覆蓋被測套筒。最后還需要保證膠片與射線源距離和射線機焦距相同(焦距：500 mm)，射線探傷儀放置應滿足投照時X射線束垂直紙箱透照區(qū)中心。將控制器與X射線探傷儀相連，根據(jù)設備參數(shù)及檢測工況要求選擇合適的透照工藝(設置管電壓：230 kV、曝光時間：2 min)。在控制器上設置延遲開啟時間，確保檢測人員到達安全區(qū)域后控制器開啟測量。

曝光完成后，控制器自動停止測量。

(3)第二階段試驗樣品制備

模擬施工現(xiàn)場構(gòu)件構(gòu)造，將制備的套筒澆筑在構(gòu)件中并養(yǎng)護、拆模。

(4)第二階段檢測

采用雙壁透照法對制備并養(yǎng)護好的5組構(gòu)件在X射線探傷現(xiàn)場檢驗套筒內(nèi)部狀況。膠片和X射線探傷儀分別放置在預制構(gòu)件垂直方向兩側(cè)，要求膠片和有效成像區(qū)域能夠完全覆蓋被測套筒；射線源到膠片的距離應與射線機焦距相同(焦距：500 mm)，在投照時射線探傷儀放置需在能夠?qū)崿F(xiàn)X射線束垂直紙箱透照區(qū)中心的位置?？刂破髋cX射線探傷儀相連，透照工藝(設置管電壓：295 kV、曝光時間：5 min)根據(jù)設備參數(shù)及檢測工況要求進行選擇。為確?，F(xiàn)場所有人員到達安全距離后控制器開啟測量，需在控制器上設置延遲開啟時間。

3)試驗結(jié)果

第一階段試驗，套筒X射線成像按照標準密實灌漿、配比不正常灌漿、半密實灌漿等情況組合進行試驗，結(jié)果顯示鋼筋插入長度和直徑大小成像較為明顯，套筒直徑、長度成像明顯；套筒內(nèi)漿料陰影與實際注漿情況基本一致、較為明顯，配合比正常與否成像不明顯。

第二階段試驗，模擬構(gòu)件成像，結(jié)果為套筒直徑、長度成像明顯；鋼筋插入長度、直徑大小成像不明顯；套筒內(nèi)漿料陰影成像效果不明顯。

4)試驗結(jié)論及分析

(1)用X射線成像檢測灌漿套筒鋼筋插入長度、直徑大小成像效果較好。

(2)用X射線成像檢測灌漿套筒內(nèi)灌漿料飽滿程度效果較好。

(3)用X射線成像檢測模擬構(gòu)件套筒直徑、長度、完整性效果較好。

(4)用X射線成像檢測模擬構(gòu)件套筒內(nèi)鋼筋及灌漿料效果不佳，雖然X射線可以穿透混凝土顯示套筒成像，但是由于套筒內(nèi)漿料和套筒外混凝土成分接近或是由于混凝土對X射線有一定的阻擋作用，這都使套筒內(nèi)鋼筋和漿料的成像效果下降。

4 結(jié) 語

該文依托宜昌市首個PC裝配式房建項目從構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件安裝過程分析構(gòu)件質(zhì)量影響因素和保障措施，同時針對裝配式混凝土構(gòu)件灌漿情況檢測開展了探索試驗。試驗結(jié)果驗證了實際套筒灌漿施工方案的可行性，并且開展射線法檢測試驗。試驗結(jié)果表明X射線可用于灌漿套筒內(nèi)部鋼筋及灌漿料密實度檢測和混凝土構(gòu)件內(nèi)套筒尺寸檢測，但是對于混凝土構(gòu)件內(nèi)套筒內(nèi)鋼筋和灌漿料密實度檢測尚需進一步探索。