装配式建筑套筒灌浆料强度及影响因素

装配式建筑套筒灌浆料强度及影响因素

熊杨;李俊华;孙彬;毛诗洋

【摘要】为了研究装配式混凝土结构中钢筋套筒连接灌浆料的抗压强度及其影响因素,设计制作了402个灌浆料试件进行抗压强度试验,研究试件形状、尺寸和水料比(水的质量mw与材料质量mM之比)对其抗压强度的影响,以及不同龄期和不同强度条件下高径比为1∶1的φ18圆柱体试件与标准试件抗压强度的关系.结果表明:灌浆料试件的形状对其抗压强度的影响比较明显,而尺寸的影响不显著;灌浆料试件的抗压强度随水料比的增加而逐渐降低;不同水料比下φ18圆柱体试件抗压强度测试值与标准试件抗压强度测试值均基本服从正态分布.在试验基础上,建立了高径比为1∶1的φ18圆柱体试件的抗压强度与标准试件抗压强度的换算公式,可为工程中钢筋套筒连接灌浆料实体强度检测提供理论依据.

【期刊名称】《建筑材料学报》

【年(卷),期】2019(022)002

【总页数】6页(P272-277)

【关键词】装配式建筑;钢筋套筒连接;灌浆料;抗压强度;φ18圆柱体

【作者】熊杨;李俊华;孙彬;毛诗洋

【作者单位】宁波大学建筑工程与环境学院,浙江宁波315211;宁波大学建筑工程与环境学院,浙江宁波315211;中国建筑科学研究院有限公司,北京100013;中国建筑科学研究院有限公司,北京100013

【正文语种】中文

【中图分类】TU755.6

装配式建筑是依据设计图纸在工厂内预制各种构件，再运输到施工现场,通过钢筋

套筒灌浆、浆锚和后浇混凝土等方式形成可靠结构体系的建筑[1-4].目前国内装配

式混凝土建筑结构形式主要是框架结构和剪力墙结构，两种装配式结构体系的节点主要依靠钢筋灌浆套筒连接.钢筋灌浆套筒的连接一般处于结构节点的核心位置，

且在同一个截面上接头率一般是100%[5]，其性能决定了装配式建筑结构体系的

连续性和整体性.实际工程中由于套筒灌浆料处于隐蔽位置，直接检验套筒内部灌

浆料的强度存在很大困难.为了检验实体工程中套筒灌浆料的强度，本项目组正在

编制的《钢筋连接用套筒灌浆料强度检验技术规程》拟采用在实际工程中灌浆套筒注浆口和出浆口处PVC管中预留的灌浆料，待其达到一定龄期后进行取样并加工

成高径比为1∶1的φ18圆柱体芯样，测其抗压强度后，经过换算得到灌浆料标准试件的强度，作为检测实际工程中套筒灌浆料的强度标准.

灌浆料强度试验方法目前采用GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO 法)》，制作尺寸为40mm×40mm×160mm的灌浆料标准试件，在标准条件下

养护28d，先进行抗折强度测试再进行抗压强度测试，且要求标准试件的28d抗

压强度不小于85MPa(JG/T 408—2013《钢筋连接用套筒灌浆料》).高强混凝土

在用料、配合比、施工要求等方面要比普通强度混凝土严格，且用水量较小，因此养护条件对于高强混凝土强度的影响要比普通混凝土大[6-7].套筒灌浆料作为高强

材料，与高强混凝土存在类似的问题.在实体工程中，套筒灌浆料的强度容易受到

工程现场施工因素、环境因素和龄期的影响，实际强度可能达不到设计要求，因此，对实际工程中套筒灌浆料进行强度检测非常必要.孙彬等[8]对采用相同养护条件和

相同龄期的φ18圆柱体试件和标准试件进行了抗压强度试验，得到φ18圆柱体试件的抗压强度是标准试件抗压强度的75%.由于实际工程对套筒灌浆料的强度影响

复杂，本文设计了2批试验来研究试件形状、尺寸、水料比(mW/mM)和养护龄期等对灌浆料抗压强度的影响，并建立了φ18圆柱体试件的抗压强度与标准试件抗压强度的换算公式，以期对套筒灌浆料的实体工程强度检验提供参考.

1 试验概况

1.1 试验材料

本次试验全部采用北京思达建茂科技发展有限公司生产的钢筋套筒灌浆料(CGMJM-Ⅴ Ⅰ)，其主要技术参数见表1.

表1 CGMJM-ⅤⅠ套筒灌浆料的技术参数Table 1 Main technical parameters of sleeve grouting material(CGMJM-

ⅤⅠ)ParameterRequirementStandard water-material ratio(by

mass)/%12Chloride ion content(by mass)/%≤0.033-24h vertical expansion rate/%0.02-0.50Bleeding rate0Design compressive strength/MPa110

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

本文设计了2批试验，第1批试验主要研究试件形状和尺寸对于套筒灌浆料抗压强度的影响；第2批试验主要研究水料比mW/mM对于套筒灌浆料抗压强度的影响，以及在不同龄期和强度条件下，φ18圆柱体试件和标准试件抗压强度的换算关系.2批试验的具体数值见表2.

1.2.2 试件制作

本次试验中，除40mm×40mm×160mm标准试件模具外，其余模具(包括边长分别为20，30，40，50mm的正方体试件模具、高宽比为2∶1，其中宽边长分别为20，30，40，50mm的棱柱体试件模具、高径比为1∶1，直径分别为20，30，40，50mm的圆柱体试件模具)全部需要定制加工.为减小表面平整度和尺寸误差对试件抗压强度的影响，模具统一采用金属加工制成.按表2中的水料比称取

定量灌浆料和拌和水，根据产品说明中的要求确定加料顺序，采用行星式搅拌机进行搅拌，搅拌均匀后静置2min，然后连续注入正方体、棱柱体、圆柱体和标准4

种形状的模具成型试件.

在第2批试验中，为了批量浇筑小直径圆柱体试件，设计了圆柱体试件模具，如

图1所示.

1.2.3 加载装置和试验方法

进行抗压强度试验时，正方体和棱柱体试件采用成型面加载，而对于高径比为

1∶1的圆柱体试件采用上下两个圆形端面进行加载.加载前需对端面进行磨平处理，标准试件按照GB/T 17671—1999的要求，进行抗折强度测试后再测其抗压强度.采用宁波大学结构实验室中200, 600kN 的万能材料试验机对试件进行加载.在2

批试验中为了避免加载速率对灌浆料强度的影响，加载速率均采用1.5MPa/s.

表2 试件信息Table 2 Detail information of the specimens for compression testsBatchSpecimen shapeSpecimen numberSpecimen

sizemWmM/%Age/dConservation conditionQuantityTotalquantityFirstCubeCylinderPrismStandardA220mm×20mm×20mm12A330mm×30mm×30mm12A440mm×40mm×40mm12A5 50mm×50mm×50mm12B220mm×20mm12B330mm×30mm12B440mm×4 0mm12B550mm×50mm12C220mm×20mm×40mm12C330mm×30mm×60 mm12C440mm×40mm×80mm12C550mm×50mm×100mm12D40mm×40 mm×160mm1228Indoor water

conservationcondition12121212121212121212121212156Secondϕ18cylind erStandardE118mm×18mm123E218mm×18mm127E318mm×18mm1228E 418mm×18mm1428E518mm×18mm1628E618mm×18mm1828F140mm×4 0mm×160mm123F240mm×40mm×160mm127F340mm×40mm×160mm1