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技术丨PC关键节点套筒灌浆连接及施工质量控制应该这样做

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技术丨PC关键节点套筒灌浆连接及施工质量控制应该这样做


钢筋套筒灌浆连接在装配式混凝土结构中经济占比很小,但对连接节点的性能乃至整体装配式结构的整体性能影响却非常关键。因此,在设计、构件制作、现场施工各个环节都要予以高度重视和合理管控。

套筒灌浆连接的重要性及常见形式、特点

钢筋套筒灌浆连接是在带内沟槽的套筒中插入单根带肋钢筋,注入水泥基的灌浆料拌合物填充套筒和钢筋的间隙,通过拌合物硬化而实现传力的钢筋连接方式。其主要特点是钢筋轴向对接,实现钢筋传力合理、明确,使计算分析与节点实际受力情况相符合。因此,套筒灌浆连接在日本、美国等地震多发国家以及台湾、新加坡等地成为装配式构件纵筋连接的主要方式。在我国,经过一批研究院、高校、企业的接头单体以及构件整体试验研究,证实了其安全性,成为编制我国《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014的重要技术基础。

套筒灌浆连接分为半灌浆连接和全灌浆连接两种形式。

半灌浆连接通常一半采用螺纹连接,一半是灌浆连接,只能适用于竖向构件钢筋的连接(见图1)。但由于其套筒比全灌浆连接短,成本低,且在现场灌浆工作量减半,灌浆施工难度和质量控制难度大大降低,成为目前我国竖向构件钢筋连接的首选方式。

全灌浆连接可以用于水平构件钢筋的连接(见图3),也可用于竖向构件钢筋的连接,当然根据用途不同,套筒结构会有一些变化(见图2)。

▲ 图1  半灌浆连接

▲ 图2  全灌浆竖向连接

▲ 图3  全灌浆水平连接

套筒灌浆连接设计、施工现行相关规范

经过十余年的试验、示范应用及论证,目前我国涉及套筒灌浆连接的规范尽管还需要在实践中进一步完善,但应该说在国际上还是最齐全、明确的。

 1、《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014

套筒灌浆连接接头技术是该规范推荐采用的主要钢筋连接技术,在规范中做了较多规定,包括连接材料、不同结构中连接方式的设计、施工及验收等。涉及设计及验收的重点条款如下:

6.5.2条:“节点处及接缝处的纵向钢筋连接宜根据接头受力、施工工艺等要求选用机械连接、套筒灌浆连接、浆锚搭接连接、焊接、绑扎搭接等连接方式……”。 

由于结构及施工工艺所限,其他机械连接、焊接、绑扎搭接很难采用,目前国内主要采用套筒灌浆、浆锚搭接两种。

6.5.4条:“采用浆锚搭接时,对预留孔成孔工艺、孔道形状和长度、构造要求、灌浆料和被连接钢筋,应进行力学性能及适用性的试验验证。直径大于20mm的钢筋不宜采用……” 

这条实际是对采用浆锚搭接的选用提出了严格要求,主要原因是虽然国内对浆锚搭接已进行了一定的研究试验并有一些工程应用,但对该连接尚无统一的技术标准。实际上浆锚搭接不是接头,无法做接头试验,所以要通过构件的力学和抗震性能试验来验证。 

7.1.2条:“装配式整体框架结构中,预制柱的纵向钢筋连接应符合下列规定……;2 当房屋高度大于12m或层数超过3层时,宜采用套筒灌浆连接。” 

这是对框架结构达到一定高度或层数时,推荐使用套筒灌浆连接。 

8.3.5条:“上下层剪力墙的竖向钢筋连接……,应符合下列规定……;3 一级抗震等级剪力墙以及二、三级抗震等级底部加强部位,剪力墙的边缘构件竖向钢筋宜采用套筒灌浆连接。” 

这是对剪力墙结构不同抗震等级的重要受力部位,推荐使用套筒灌浆连接。 

11.1.4条:“预制结构构件采用钢筋套筒灌浆连接时,应在构建生产前进行钢筋套筒灌浆连接接头的抗拉强度试验,每种规格的连接接头试件数量不少于3个。”

这条是该规范的强制性条文。该规范总共两条强制性条文,一条是关于抗震设计的,另一条就是该条文,凸显了套筒灌浆连接在该规范中的关键地位。

 2、《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ355-2015

该规范于2015年9月1日起正式实施,包括了适用钢筋、套筒、灌浆料、设计、接头性能、施工、检验验收等内容,是我国目前专门的套筒灌浆连接标准。

由于套筒灌浆接头主要用于墙、柱等重要竖向构件同截面钢筋100%连接部位,故该规范除了对接头变形性能要求与现行《钢筋机械连接技术规程》JGJ107规定的Ⅰ级接头一致外,对接头抗拉强度提出了更严格的要求,即“接头抗拉强度不应小于连接钢筋抗拉强度标准值,且破坏时应断于接头外钢筋。同时规定当接头拉力达到连接钢筋抗拉载荷标准值的1.15倍而未发生破坏时,应判为抗拉强度合格,可停止试验”。

 3、《钢筋连接用灌浆套筒》JG/T398-2012

该规范是核心产品灌浆套筒的推荐性标准,内容包括套筒分类、材料性能、尺寸偏差、力学性能、试验检验等。

需要注意的是,该规范编制时间早于JGJ355-2015,因而当时的力学性能要求灌浆套筒与灌浆料匹配使用形成的灌浆连接接头抗拉强度应符合JGJ107-2010中Ⅰ级接头的规定。如本文前面介绍,目前JGJ355已经实施,其中力学性能指标与JGJ107不同且更加严格,故该指标应以JGJ355为准,需要引起注意。

 4、《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T408-2013

该规范是核心产品灌浆料的推荐性标准,对灌浆料材料、性能、试验检验及验收等进行了规定。该灌浆料属于套筒连接用专用灌浆料,也叫接头灌浆料,与我国原先已有的广泛应用于设备二次灌浆的高强灌浆料不同,且需要与灌浆套筒匹配使用。

灌浆套筒形式及材料特点

灌浆套筒是灌浆连接的关键产品,其结构形式与材料的选择是质量控制的关键点。

灌浆套筒按结构形式分为全灌浆套筒和半灌浆套筒,对应注入灌浆料后形成全灌浆连接接头和半灌浆连接接头。其应用特点在第1节中已经描述。

▲ 图4  JM半灌浆套筒

▲ 图5  JM全灌浆套筒

灌浆套筒按加工方式分为铸造和机械加工两种。JG/T398规范要求....


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