预钢筋套筒灌浆连接是一种新型连接方式, 其连接原理是带肋钢筋插入套筒, 向套筒内灌注无收缩或微膨胀的水泥基灌浆料 (高强度、专用灌浆料) , 充满套筒与钢筋之间的间隙, 灌浆料硬化后与钢筋的横肋和套筒内壁凹槽或凸肋紧密齿合, 即实现两根钢筋连接后所受外力能够有效传递。钢筋套筒灌浆连接方式的出现弥补了传统的钢结构连接方式 (主要包括焊接和螺栓连接) 的不足, 并在装配式混凝土建筑中迅速的发展和应用。

产业化基地倒班宿舍项目采用全装配整体式建筑, 该项目预制构件有预制剪力墙、预制内填充墙、预制楼梯、预制女儿墙、预制叠合板、预制雨棚空调板等, 项目建筑面积2 800 m²。大华龙洞紫郡A3地块3号、6~8号4栋楼采用装配式建筑, 装配率高达45%, 预制构件有预制外墙、预制内剪力墙、预制叠合板和预制楼梯。大华龙洞紫郡A3地块4栋楼地上总建筑面积21 225 m²。

灌浆料进场时须生产厂家提供相应产品合格证、使用说明书、产品质量检测报告等质量证明文件。

灌浆料进场后施工单位须进行材料复检试验, 对灌浆料流动度、强度、膨胀率及泌水率等相关指标进行检测, 各项指标应符合表1中技术指标要求。

预制剪力墙生产前需进行灌浆料和灌浆套筒匹配性试验, 用以检测套筒和灌浆料适用性。每种型式、级别、规格、材料、工艺的钢筋连接灌浆接头均须进行检验, 每种规格不超过1 000个为一批, 每批随机抽取一组3个, 同时应另取3根钢筋试件做抗拉强度试验。截取钢筋的长度应满足检测用钢筋万能试验机的要求。

接头灌浆完成后, 对应制作3组 (每组3块) 40 mm×40 mm×160 mm长方体灌浆材料抗压强度检测试件。抗压强度检测试件与灌浆材料抗压强度检测试块一起置于标准养护环境下养护28 d。养护到期后进行灌浆料抗压检测试件和钢筋连接试件的试验, 当两种检测试件检测合格后方可用于预制剪力墙板生产及后期安装工作。

预制剪力墙安装时, 将预留连接钢筋插入安装构件灌浆套筒内, 将构件固定并对该构件灌浆连接不稳进行分仓封堵, 分仓长度不大于1 000 mm。从构件侧面的注浆口向套筒内灌入灌浆料, 灌浆料从排浆口流出后, 构件静置到浆料硬化, 完成构件灌浆连接施工。

灌浆施工前, 应进行工艺检验, 应对不同的钢筋生产企业的进场钢筋进行接头工艺检验, 施工过程中, 更换钢筋生产企业时, 应补充工艺检验, 工艺检验符合以下规定: (1) 工艺检验在施工现场进行, 并模拟施工条件; (2) 每种规格不超过1 000个为一批, 每批应制作各不少于1组对中和组偏心套筒灌浆连接接头, 并检查灌注质量; (3) 应采用灌浆料拌合物制作3组40 mm×40 mm×160 mm的试件 (每组3块) ; (4) 接头试件及灌浆料试件试验均须有标准养护和同条件试件; (5) 每根试件的抗拉强度和3根接头试件的残余变量的平均值应达到国家标准的要求; (6) 第一次工艺检验中1组试件抗拉强度或3组试件的的残余变形平均值不合格时, 允许再抽3组试件进行复检, 复检仍不合格时判为工艺检验不合格, 不能进行灌浆施工。

灌浆前必须购置满足灌浆要求的灌浆设备, 且须保证灌浆设备状态良好。

人员配置:计量搅拌1人、试验记录1人、注浆操作2人、封堵2人、杂工1人。

灌浆施工应编制专项施工方案及作业指导书, 并对操作工人进行技术交底和培训工作, 让工人了解套筒注浆孔的构造, 提高工人的质量认识。注浆时采用压力注浆, 注浆压力在0.7~1 MPa之间, 注浆料由注浆孔注入, 由排浆孔溢出封堵排浆孔, 并继续持压1min完成注浆, 完成注浆后再对每个灌浆套筒进行检查, 如有不满情况进行人工补注, 最终完成灌浆。

接触面清理→安装高强垫块→试吊墙板→调整垫块→长度分仓→安装墙板→封堵周边→拌制灌浆料→注浆→封堵排浆孔→持压 (注满后持压1 min) →检查补浆→注浆完成。

墙体下落前应保持预制墙体与混凝土接触面无灰渣、无油污、无杂物。

在墙板处安装高强垫块, 以保证墙体安装标高和仓位贯通连续。

垫块安装完成后, 进行墙板试吊。墙板试吊以测量墙板标高及位置偏差。

如果试吊墙板就位后, 其标高不符合偏差要求, 须根据实际情况进行垫块调整, 确保墙板标高误差在标准要求范围内。

为了保证灌浆质量, 须将长度方向进行分仓处理, 采用座浆料砂浆进行分仓, 分仓长度不得大于100 cm。

完成分仓后进行墙板安装, 墙板安放到位后采用专用支撑杆件进行调节, 保证墙体垂直度、平整度在允许误差范围内 (偏差不应大于3 mm) 。

根据现场情况, 采用砂浆对两侧缝隙进行密封, 确保注浆料不从缝隙中溢出, 减少浪费。

根据所用注浆料的配合比, 进行配制并搅拌3~5 min以上, 至浆料粘稠、无颗粒。搅拌完成后应静置3~5 min, 待气泡排除后方可进行施工。要求注浆料流动度在200~300间为合格。总体控制时间为5 min。

采用专用的注浆机进行注浆, 该注浆机使用一定的压力, 由墙体下部注浆孔进行注入, 注浆料先流向墙体下部20 mm找平层, 当找平层注浆注满后, 注浆料由上部排气孔有浆料溢出, 视为该孔注浆完成, 并用塞子进行封堵, 当改仓位所有出浆口均封堵完成后继续持压注浆1 min, 以确保各套筒内浆液饱满。

在注浆过程中需进行影像留档, 以保证正常竣工验收。进行个别补注:当已完成注浆墙体0.5 h后进行检查上部注浆孔是否应为注浆料的收缩、堵塞不及时、漏浆造成的个别孔洞不密实情况。用手动注浆器进行对该孔的补注。

注浆完成后, 上报监理进行检查, 合格后进行注浆孔的封堵, 封堵要求与原墙面平整, 并清理墙面上、地面上的余浆。

合格的接头和套筒产品是保证预制构件连接质量的第一关键因素。接头符合现行JGJ 107—2016《钢筋机械连接技术规程》规定的I级接头规定要求, 套筒应符合现行JG/T 398—2012《钢筋连接用灌浆套筒》行业标准的要求。

在灌浆料及灌浆套筒进场复检合格后, 制作连接接头, 用接头拉伸试验确认实际材料的连接质量。接头拉伸试验应采用构件生产用连接钢筋计接头形式检验确定的配套灌浆料, 接头制作完成后, 标养28 d后进行拉伸试验, 拉伸试验合格后方可用于生产。

预制墙板的套筒定位是影响现场墙板安装质量的关键因素, 因此预制墙板时套筒定位必须准确, 定位偏差控制在±2 mm内。

高精度模具和专用工装是保证套筒定位准确的必要手段。只有预制生产时, 确保定位准确性, 才能保证预制构件在现场安装时连接钢筋顺利插入套筒, 如此方能保证墙板安装质量。

转换层连接钢筋位置偏离或伸出长度不符合设计要求, 构件将难以安装到位, 或钢筋连接长度不足, 钢筋表面沾有泥浆或锈蚀严重, 作为灌浆连接腔的构件接缝时间隙过小, 都将导致连接质量问题。转换层连接钢筋定位是必须采用定位钢板, 以确保连接钢筋相对位置及整个预制墙连接钢筋的准确性 (图1) 。

(1) 安装前检查构件的连接钢筋、钢筋的规格、长度、表面状况、轴心位置均符合设计要求; (2) 检查预制构件内连接套筒灌浆腔、灌浆和排浆孔道中有无异物的存在; (3) 清除构件连接部位混凝土表面的异物和积水, 必要时将干燥的混凝土结合面进行湿润; (4) 在构件下方水平连接面预先放置高强度支撑片, 确保连接灌浆腔最小间隙; (5) 构件安装时所有连接钢筋插入套筒的深度达到设计要求 (8 d) , 构件位置坐标正确后在固定; (6) 构件连接面须进行凿毛处理清洗干净, 接触面不能存有异物或积水, 以防在灌浆连接时混入灌浆料内, 都将造成灌浆料性能改变或堵塞灌浆通道。

(1) 预制剪力墙要有密封功能的坐浆料或其他密封材料对构件拼缝连接面四周进行封堵, 必要时用木方、型钢等压在密封材料外做支撑; (2) 填塞密封材料时不得堵塞套筒下方进浆口; (3) 尺寸大的墙体连接面采用密封砂浆作为分仓隔断; (4) 使用前先做试件送试验室试压, 以验证此座浆料的强度; (5) 在实施PC柱灌浆前3 d, 对PC柱的连接腔进行密封;按照使用说明书要求, 将专用座浆料机械搅拌成砂浆, 且过10 min左右, 方可使用 (主要是因为此座浆料须经过10 min左右的化学反应后, 才产生强度) , 用适当宽度的座浆料砂浆封堵柱底四周, 形成柱底的密闭灌浆腔; (6) 在使用专用座浆料进行连接腔密封过程中, 须做好试件的留置工作。

(1) 进入施工现场的灌浆料应进行复检, 合格后方可使用; (2) 灌浆料应妥善保管, 防止受潮; (3) 灌浆料宜在5~30℃之间使用, 低于5℃应采取真正有效的升温措施进行施工; (4) 灌浆料伴制后应在30 min使用完毕; (5) 灌浆料流动度应满足灌浆作业要求采用使用。

灌浆作业操作不当或操作未按正确工艺执行, 可能造成结构灌浆锚固长度不足, 连接质量不合格;灌浆后构件保护不当, 灌浆料凝固后接头连接部位发生移动, 灌浆料与套筒、钢筋之间出现间隙, 或灌浆料在达到规定强度强被冻结, 料内自由水分冻结, 都将使接头连接性能下降, 连接失败。灌浆作业应满足以下要求: (1) 保证作业人员的技术水平, 提前进行技术培训和试验; (2) 灌浆作业要连续在可造作时间内完成; (3) 浆料从灌浆、排浆口流出时要及时用专用堵头用力塞紧, 防止灌浆后后期压力高时堵头顶掉漏浆; (4) 各个构件灌浆时, 监理应旁站监督, 专职记录员记录灌浆料流动度和接头灌浆、排浆口出浆、封堵情况, 确保作业无误、记录真实可靠; (5) 灌浆完成后, 24 h内构件、接头部位都应有专用机制固定和保护, 不得收到冲击或振动。

由于预制剪力墙套筒灌浆连接的特殊性, 其质量控制主要以事前控制和过程控制为主, 因此, 质检和技术人员必须全面熟悉其施工工艺流程, 事前对材料及连接接头等进行检测试验, 合格后方可进行生产。灌浆前必须对具体操作人员进行技术交底, 实施过程中, 严格按照工艺流程进行作业施工, 从而达到预期的质量目标。