陳春暉，徐其功，李 娜，黃海斌

（廣東省建科建筑設(shè)計院有限公司 廣州510010）

0 引言

鋼筋套筒灌漿連接是裝配式結(jié)構(gòu)的重要連接方式，灌漿質(zhì)量的好壞對結(jié)構(gòu)的整體性影響非常大，連接接頭的質(zhì)量及傳力性能是影響裝配式結(jié)構(gòu)受力性能的關(guān)鍵［1，2］。針對業(yè)界對灌漿套筒質(zhì)量的擔(dān)憂，課題組用亞克力模型模擬柱進行上套筒灌漿連接的試驗研究。

近年來，許多科研工作者針對套筒灌漿密實度的無損檢測方法進行了大量研究?；赬 射線工業(yè)CT技術(shù)的套筒灌漿飽滿度檢測技術(shù)［3］，檢測儀器龐大，適用于實驗室檢測，不能真實反映現(xiàn)場實體情況；預(yù)埋傳感器法［4］必須提前在每個出漿口預(yù)埋傳感器，費用不菲，不適合一般項目；基于預(yù)埋鋼絲拉拔法的套筒灌漿飽滿度檢測技術(shù)［5］很難在施工現(xiàn)場保證不擾動破壞；基于便攜式X 射線技術(shù)的套筒灌漿飽滿度檢測技術(shù)［6］，適用剪力墻灌漿飽滿度測試，但是輻射較大，也不適合工地檢測。以上方法均存在一定的局限性，目前尚無成熟的檢驗方法可以在混凝土外直接探測柱內(nèi)套筒中灌漿是否達到密實。

現(xiàn)行規(guī)范［7-9］中灌漿飽滿度只能靠檢查施工記錄來驗收，同時模擬現(xiàn)場條件制作平行加工試件進行檢驗。這種平行加工試件的灌漿飽滿度也并不能代替柱內(nèi)套筒灌漿飽滿度。

為了更直接地檢測柱內(nèi)套筒連接的質(zhì)量，課題組研發(fā)了一種與構(gòu)件內(nèi)的套筒直接相連的平行試件檢測法。在構(gòu)件外部設(shè)置1 個灌漿套筒平行試件，平行試件的規(guī)格、型號及標高與構(gòu)件內(nèi)部的灌漿套筒相同，并且內(nèi)外灌漿套筒的灌漿孔相聯(lián)通的。現(xiàn)場同時進行灌漿施工，設(shè)置在構(gòu)件外部的平行試件齡期后拆除后送檢，檢測灌漿料的密實度和套筒的力學(xué)性能，以此獲悉預(yù)埋在預(yù)制構(gòu)件內(nèi)灌漿套筒的狀態(tài)，結(jié)合施工現(xiàn)場的觀察和施工記錄的檢查，能更準確的判斷鋼筋套筒灌漿連接的質(zhì)量是否達到工程實際需求。

1 試驗準備

用亞克力板模擬預(yù)制柱與下層樓面板，柱內(nèi)設(shè)置4 個半灌漿套筒，柱外設(shè)置1 個平行試件。柱內(nèi)套筒采用返漿法施工，平行試件通過軟管與柱內(nèi)套筒相連，從離平行試件最遠的套筒灌漿口灌漿，灌漿料拌合物從構(gòu)件內(nèi)部灌漿套筒的出漿孔通過聯(lián)通管灌入平行試件的灌漿孔，從平行試件的出漿孔流出后，將出漿孔進行堵塞。灌漿過程中保持平行試件與預(yù)制構(gòu)件內(nèi)的灌漿套筒在同一水平高度，如圖1所示。

圖1 預(yù)制柱上套筒及平行試件模擬裝置及三維圖Fig.1 Simulation Device and Three-dimensional Diagram of the Upper Sleeve of the Precast Column and the Parallel Test Piece

本次試驗采用套筒均為北京某廠生產(chǎn)的JM GT25型半灌漿套筒，接頭梁端連接鋼筋均為HRB400，屈服強度標準值fyk=400 N/mm2，鋼筋應(yīng)力達到屈服強度標準值時的應(yīng)變εyk=0.002 00。

灌漿過程中，通過亞克力板看到柱鍵槽的角部出現(xiàn)較大氣泡，如圖2所示。通過補灌漿后密實。待28 d齡期后將5個半套筒灌漿連接拆除進行拉伸試驗。

圖2 預(yù)制柱鍵槽氣泡Fig.2 Precast Column Keyway Bubble

2 加載裝置及加載制度

采用廣東工業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)實驗室電壓萬能試驗機進行加載，試驗裝置圖如圖3所示。

依據(jù)文獻［9，10］，灌漿套筒的加載制度及套筒試件檢驗項目如表1所示，其中a5為平行試件。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 破壞情況

試驗結(jié)果表明，試件有鋼筋拉斷、鋼筋頸縮和鋼筋拉出3 種破壞形式，如圖4所示。

套筒a1 在高應(yīng)力反復(fù)拉壓過程中，套筒上端原有灌漿料崩出；加載到250 kN 左右，下部直螺紋鋼筋絲頭拉出，試件承載力急劇降為0，試驗結(jié)束，套筒無損傷。

圖3 灌漿套筒加載示意圖Fig.3 Diagram of Loading Grouting Sleeve

表1 灌漿套筒型式檢驗的加載制度及檢驗項目Tab.1 Loading Systems and Items of Type Inspections for Grouted Sleeve

套筒a2 出于對機器的保護，設(shè)定試件峰值承載力下降20%試驗結(jié)束。大變形反復(fù)拉壓至破壞過程中，套筒上端發(fā)生微小膨脹，上部灌漿料崩開，下部鋼筋頸縮，承載力下降，套筒無損傷。

套筒a3 兩端鋼筋過長，單向拉伸試驗前期，套筒上端發(fā)生微小膨脹；上部灌漿料崩開，在機器限位下鋼筋發(fā)生頸縮，套筒并無損傷。

套筒a4 和a5 應(yīng)力仍然主要集中在螺紋接頭端部，并產(chǎn)生一定程度不可恢復(fù)的變形。單向拉伸試驗前期，套筒上端發(fā)生微小膨脹；最終上部灌漿料崩開，上部鋼筋拉斷，套筒并無損傷。

3.2 試驗結(jié)果分析

圖5 為試件在單向拉伸情況下力-位移曲線。柱內(nèi)套筒a3、a4 和平行試件a5 曲線形狀基本一致。圖6a 為試件在高應(yīng)力反復(fù)拉壓下力-位移曲線，通過應(yīng)變片數(shù)據(jù)，高應(yīng)力反復(fù)拉壓20 次內(nèi)，套筒位移呈現(xiàn)一定規(guī)律性。因為鋼筋絲頭拉出，未能測出極限抗拉強度。圖6b 為套筒灌漿連接接頭在大變形反復(fù)拉壓下力-位移曲線，套筒位移呈現(xiàn)一定規(guī)律性，表明套筒灌漿連接件具有較強的抗反復(fù)荷載的能力。

圖4 套筒實驗破壞狀態(tài)Fig.4 Failure Modes of Grouted Sleeve

圖5 套筒灌漿連接單向拉伸力-位移曲線Fig.5 Force-displacement Curve of Sleeve Grouting Connection with Uniaxial Tensile

圖6 反復(fù)拉壓力-位移曲線Fig.6 Repeated Pull Pressure-displacement Curve

表2 列出了各試件的破壞形態(tài)、實測屈服強度、抗拉強度、殘余變形、最大力下總伸長率。

表2 灌漿套筒試驗結(jié)果Tab.2 Test Results of Grouted Sleeve

文獻［9］規(guī)定：鋼筋套筒灌漿連接接頭的抗拉強度不應(yīng)小于連接鋼筋的抗拉強度標準值，且破壞時應(yīng)斷于接頭外鋼筋；接頭屈服強度不應(yīng)小于連接鋼筋屈服強度標準值。套筒灌漿連接接頭的變形性能應(yīng)符合表2 的要求指標。對于半灌漿套筒連接，機械連接段的鋼筋絲頭加工、連接安裝、質(zhì)量檢查尚應(yīng)符合文獻［10］的有關(guān)規(guī)定，并滿足接頭破壞形態(tài)為鋼筋拉斷的要求，接頭的極限抗拉強度必須大于鋼筋的極限抗拉強度標準值。通過表2試驗數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：本試驗中套筒a3、a4、a5、a2 均能滿足文獻［9，10］要求。a1套筒螺紋鋼筋絲頭拉出，未滿足文獻［9，10］要求。

a5 為平行試件，屈服強度、抗拉強度、殘余變形、最大力總伸長率及破壞形式均與柱內(nèi)套筒a3、a4 一樣滿足文獻［9，10］要求，通過平行試件的檢測能判斷柱內(nèi)套筒連接是否合格。

4 結(jié)論

通過預(yù)制柱上套筒灌漿連接及平行試件的試驗研究，得出以下結(jié)論：

⑴單向拉伸試驗和大變形反復(fù)拉壓的套筒灌漿連接符合文獻［9，10］的要求；

⑵本試驗中，高應(yīng)變反復(fù)拉壓的套筒灌漿連接，鋼筋絲頭拉出，不符合文獻［9，10］規(guī)定。因為本試驗只有1個套筒進行了高應(yīng)變反復(fù)拉壓試驗，后續(xù)將進行多組半灌漿套筒高應(yīng)變反復(fù)拉壓試驗進一步進行研究分析；

⑶本課題研發(fā)的平行試件檢測，通過本試驗驗證，滿足要求。平行試件檢測法已編制在《裝配式混凝土建筑工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范：DBJ/T 15-171-2019》［11］中，值得推廣應(yīng)用；

⑷柱鍵槽的角部灌漿時出現(xiàn)氣泡，灌漿不密實，后續(xù)將進行多組亞克力模型進一步進行研究分析。