170324-预制装配式建筑套筒灌浆连接技术研究

能够提供系列化、标准化供应。
图 6 “筑研营造” 配套工装
6 套筒灌浆施工技术
6.1 施工依据
类别 施组文件
图纸
名称 施工组织设计 建筑专业施工图 结构专业施工图 《装配式混凝土结构技术规程》
《装配式剪力墙住宅建筑设计规程》
规范标准
《装配整体式混凝土结构技术规程》
《钢筋连接用灌浆套筒》 《钢筋连接用套筒灌浆料》 《建筑工程施工质量验收统一标准》 《混凝土结构工程施工质量验收规范》
图 3 灌浆接头结构示意图
由于预制构件的连接钢筋接头不得不在同一截面布置，因此在《装配式混凝土结构 技术规范》JGJ1-2014 中明确规定，采用套筒灌浆连接的纵向钢筋，其接头应满足现行 国家行业标准《钢筋机械连接技术规程》JGJ107 中的Ⅰ级接头性能要求。接头是否达到
Ⅰ级接头性能要求，要通过 JGJ107 规定的接头型式检验进行判定，其内容包括：单向 拉伸、高应力反复拉压和大变形反复拉压 3 项试验，对接头的变形性能和抗拉强度进行 检测，各项均达到Ⅰ级性能指标的接头，方可判为Ⅰ级接头。不同规格钢筋的套筒灌浆 连接接头要分别进行型式检验，接头型式检验性能指标见表 1。
表 1 灌浆接头性能指标
3 钢筋连接用灌浆套筒
国家行业标准《钢筋连接用灌浆套筒》JG/T398-2012 将灌浆套筒按加工方式分为铸 造灌浆套筒和机械加工灌浆套筒。为保证套筒横截面的承载能力，套筒灌浆连接端钢筋 锚固长度不宜小于 8 倍钢筋直径，套筒内钢筋长度最短不小于接头型式检验确定的锚固 长度，最长不大于套筒灌浆腔最大深度，灌浆套筒中间轴向定位点两侧应预留钢筋安装 调整宽度。同时，为保证套筒灌浆腔对灌浆料的锚固能力，腔内设置的剪力槽的数量应 符合表 2 的规定，剪力槽两侧凸台轴向厚度不应小于 2mm。
11）雨雪天气，不应进行灌浆施工。 12）灌浆料超出有效期不得使用。 13）操作人员要接受安全培训并接受安全监督管理。 14）现场剩余、遗撒和泄露的干料或浆料要随时收集处理。 15）注浆之前，应准备快硬粉（可为水泥和石膏混合料），一旦注浆时发现漏浆， 应立即停止，通过快硬浆料进行封堵，时间应控制在 15 分钟之内，封堵完后立即补充 灌浆。 6.7 冬季施工保护措施 根据设计要求与《钢筋连接用套筒灌浆料 JG/T408-2013》规定，套筒灌浆料使用温 度不宜低于 5℃。若由于特殊原因必须进行冬季施工，则应采用低负温型灌浆料，该灌 浆料具有早强快硬、终凝时间短与保证终期强度等特点，适合低温环境。
连 接 钢 筋 直 径 ， mm 剪力槽数量，个
表 2 灌浆套筒单侧灌浆腔内剪力槽数量
12～20
22～32
≥3
≥4
36～40 ≥5
灌浆套筒采用铸造工艺制造时宜选用球墨铸铁，采用机械加工工艺制造时宜选用优 质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、合金结构钢或其它经过接头型式检验确定符合要 求的钢材。采用球墨铸铁制造的灌浆套筒，材料应符合 GB/T 1348 的规定，其材料性能 尚应符合表 3 的规定，灌浆套筒的尺寸偏差应符合表 4 的规定。《钢筋连接用灌浆套筒》 JG/T398 对灌浆套筒外观质量要求为：采用铸造工艺加工的灌浆套筒内外表面不应有影 响使用性能的夹渣、冷隔、砂眼、缩孔、裂纹等质量缺陷。采用机械加工工艺加工的灌 浆套筒表面不得有裂纹或影响接头性能的其它缺陷；灌浆套筒端面和外表面的边棱处应 无尖棱、毛刺。并且要求灌浆套筒应与灌浆料匹配使用，采用灌浆套筒连接钢筋接头的 抗拉强度应符合 JGJ107 中Ⅰ级接头的规定。
图 1 装配式建筑示意图
图 2 竖向钢筋套筒连接
2 套筒灌浆连接技术原理
钢筋套筒灌浆连接接头由带肋钢筋、灌浆套筒和专用灌浆料组成。钢筋套筒灌浆连 接原理是透过铸造的中空型套筒，钢筋从两端开口插入套筒内部，不需要搭接或焊接， 钢筋与套筒之间填充高强度微膨胀结构性灌浆料。其连接机理主要是借助灌浆料受到套 筒的约束作用，加上灌浆料本身具有微膨胀特性，以此增强与钢筋、套筒内侧间正向作 用力，钢筋由该正向力与粗糙表面产生的摩擦力，来传递钢筋应力。按钢筋与套筒连接 方式不同，分为全灌浆和半灌浆。全灌浆接头是一种传统的连接形式，连接套筒与两端 的钢筋均采用灌浆方式连接，接头结构如图 3a 所示。半灌浆接头是一种较新的连接形 式，套筒与一端钢筋采用灌浆连接方式连接，而另一端采用机械连接方式连接，接头结 构如图 3b 所示。
0.02%～0.5% 0.03 0
筑研营造灌浆料特点：
1）流动度高，搅拌时间短，可操作时间长（达 60 分钟以上），可保证各种施工作
业条件下的灌浆连接顺利完成，消除了因材料可操作时间短导致灌浆失败的隐患。
2）配方设计先进，抗压强度、微膨胀性能稳定，连接接头的性能和质量有保障。
3）针对不同结构应用而进行了专业设计，直径在 25mm 以下钢筋连接接头，采用
预制装配式建筑套筒灌浆连接技术 研究及应用
天津市建设系统科学技术发展项目（项目编号 2015-6）
天津住宅科学研究院有限公司 赵晓辉（15802205692） 2017 年 3 月
1 引言
预制装配式建筑是由预制混凝土构件通过钢筋、连接件等加以连接并现场浇筑混凝 土而形成整体的建筑，属于住宅工业化、住宅产业化范畴。主要组成构件包括预制混凝 土夹心保温外墙板、混凝土叠合受弯构件（叠合梁、叠合板）、预制外挂墙板、预制楼 梯等，如图 1 所示。钢筋连接技术是预制装配式建筑的关键技术之一，可靠的连接是保 证结构整体性和抗震能力的关键，目前我国装配式建筑采用的连接方式有套筒连接、浆 锚连接和机械连接 3 种，其中以套筒灌浆连接方式居多，如图 2 所示。
安全员
封边 班组
搅拌
注浆
班组
班组
封堵 班组
搬运 班组
6.3 主要机具
序号
机具或设备名称
用途Βιβλιοθήκη 数量1电子称
称料、称水
2台
2
量杯
盛水
2个
3
温度计
量室温、水温
4个
4
砂浆搅拌机
搅拌灌浆料
2台
5
电动灌浆泵
灌浆
2台
6
水桶
盛水，搅拌
3个
7
手动灌浆枪
注水、补浆
2个
8 9
6.4 施工工艺
专用堵头 钢垫片
封堵出浆口 支撑墙板
项目
抗拉强度，MPa 延伸率，% 球化率，%
布氏硬度，HBW
表 3 灌浆套筒的材料性能要求
性能指标
GT4
GT5
（用于 400 MPa 钢筋）
（用于 500 MPa 钢筋）
≥550
≥600
≥5
≥3
≥90
≥90
180～250
180～250
表 4 灌浆套筒尺寸偏差
序
项目
套筒尺寸偏差
号
钢 筋 直 径 ， mm
加水率高的 85MPa 灌浆料，以适应施工中可能出现的加水率偏差，有效保证连接质量。
4) 与住研营造套筒接头配套使用，在各种工况下均能完成具有充分安全度的接头，
其合格率在数十万接头的工程抽检试验中达到 100%。
5.4 配套工装
产品包括套筒配套工装、预埋锚栓及配套工装、预埋吊钉及配套工装、磁性装置等，
强度高，具有早强、快硬、微膨胀等特性，专门用于钢筋连接套筒灌浆，能形成可靠的
连接接头。
表 6 高强度水泥基灌浆料技术指标
检测项目
流动度,mm
初始 30 分钟
1天
抗压强度,MPa
3天
28 天
竖向自由膨胀率
24 小时与 3 小时差值
氯离子含量%
泌水率%
性能指标 ≥300 ≥260 ≥30 ≥50 ≥85
规格型号
GTB-4-14-B GTB-4-16-B
钢筋直径 （mm）
14 16
表 5 筑研营造球墨铸铁套筒尺寸参数
内腔直径 出浆口位置 灌浆长度
（mm）
（mm）
（mm）
28
120
115
30
137
132
灌浆比例 （mm）
8.21 8.25
总长 （mm）
150 170
5.3 高强度水泥基灌浆料
高强度水泥基灌浆料是一种以水泥基为主的胶凝材料，产品加水搅拌后流动度大、
6.2 组织架构
项目负责人
编号 / / /
JGJ 1-2014 北京市地方标准 DB11/T 970-2013 天津住宅集团企业标准 DBQ29-74-2014 JG/T 398-2012 JG/T 408-2013 GB 50300-2013 GB 50204-2015
技术负责人 质量负责人
材料员
墙板检查
1500 个 若干
利用座浆料进行分仓 构件吊装
留置影像资料
按比例搅拌灌浆料
静置 5 分钟
利用灌浆机灌浆
利用专用堵头封堵各出浆口
填写灌浆记录表
成品保护 24 小时 6.5 施工要点 1）检查预制构件是否完整，套筒各注浆孔、出浆孔及墙板底部是否畅通。 2）放置尺寸为 30mm×30mm ，厚度 20mm（由 1 mm、2 mm、5 mm 不同厚度组 成）专用垫片，错开布置。
12～20
22～32
1
外 径 允 许 偏 差 ， mm
±0.8
±1.0
2
长 度 允 许 偏 差 ， mm
±（ 0.01×L）
锚固段环形突起部分的内径最小
3 尺 寸 与 钢 筋 直 径 差 值 ， mm
≥10
36～40 ±1.5
4、套筒灌浆连接性能试验
4.1 预制剪力墙抗震性能试验 4.1.1 试验方案 试验试件共为 3 个，均由试验墙体、墙顶的加载梁及墙底的地梁组成，分别命名为 RCW-1、PRCW-1、PRCW-2，其中 RCW-1 为现浇剪力墙试件；PRCW-1 为两侧预制， 中间现浇试件，用于模拟窗间墙情况，两侧预制墙体竖向钢筋均为双排套筒灌浆连接； PRCW-2 单侧为预制墙体，另一侧为现浇试件，用于模拟一般情况，预制墙体竖向钢筋 均为单排套筒灌浆连接，套筒连接钢筋布置方式为“S”形。预制剪力墙与地梁之间设 置 20mm 接缝采用高强度钢筋套筒灌浆料填充。轴压比为 0.1。依据《建筑抗震试验方 法规程》（JGJ 101-96）对试验试件进行加载，首先施加竖向荷载，然后施加水平荷载。
RCW-1
PRCW-1 图 4 试验试件尺寸
PRCW-2
4.1.2 试验现象
RCW-1 +7△（1）现象
RCW-1 -7△（1）现象
PRCW-1 +6△（2）现象
PRCW-1 -6△（2）现象
PRCW-2 +6△（1）现象
PRCW-2 -6（2）现象
PRCW-1 滞回曲线
PRCW-2 滞回曲线
4.1.3 试验结论 PRCW-1 及 PRCW-2 抗震承载能力及耗能能力均满足相关规范要求；经过验证所采 用的预制剪力墙结构技术体系满足相关规范要求，可以视为等同现浇结构；应特别对钢 筋套筒灌浆连接钢筋机械连接端进行工艺检验，保证机械连接端的安全性。 4.2 灌浆套筒接头性能试验 经过对灌浆套筒接头进行单向拉伸试验、高应力反复拉压试验及大变形反复拉压试 验，结果表明该接头符合Ⅰ级性能要求。
图 5 试验构件制作
5 住研营造系列产品
5.1 注册商标 “筑研营造”是住宅科学研究院自主研发品牌，涉及套筒、灌浆料、工装、露骨料 剂、混凝土养护剂等装配式建筑关键技术产品。
图 5 “筑研营造” 注册商标 5.2 球墨铸铁半灌浆套筒 球墨铸铁半灌浆套筒符合《球墨铸铁件》、《钢筋连接用灌浆套筒》等质量标准，钢 筋接头满足《钢筋机械连接技术规程》Ⅰ级接头技术要求。
7）利用注浆机进行灌浆，灌浆前应提前湿润墙体底部，每延米注水量不宜小于 200ml，同时不宜大于 300ml。注浆口应设在墙板中间下口；灌浆压力应达到 1.0MPa； 灌浆时根据出浆情况用专用堵头进行封堵；灌浆完成后保持 1.0MPa 压力继续持压 20 秒。
6.6 注意事项 1）灌浆施工之前，应提前告知建设单位、监理单位及总包单位，以便安排相关人 员进行监督检查。 2）灌浆施工人员应为专业技术工人，经过相应机构进行培训并具有其颁发的专项 施工工作证。 3）灌浆时，应有现场灌浆施工记录表，对灌浆情况进行详细记录。 4）灌浆时，应留有现场出浆情况影视资料，以便后期检查现场出浆情况。 5）灌浆时，现场应留有同条件试块及标养试块，同时现场制作接头进行拉拔试验。 6）具备灌浆专项验收的楼层应提前告知建设单位，以便安排人员进行验收。 7）灌浆料应储存于通风、干燥、阴凉处，避免阳光长时间照射。 8）气温高于 30℃，拌合水应避免阳光照射，水温应尽量控制在 25℃以下。 9）气温低于 5℃不应继续灌浆，养护温度低于 10℃应有保温措施。 10）使用电动灌浆泵灌浆时，需要有停电应急措施，以防突然停电造成灌浆停止。
3）吊装、安装、支撑墙板。
4）吊装后，应用吃风机吹净墙板地面，以保持灌浆通道贯通。
5）根据墙板特点进行分仓，利用座浆料将墙板四周进行封闭，封闭材料应为专用 座浆料，不能为普通砂浆，否则将会出现收缩裂缝，导致漏浆；在预留线管部位，利用 专用座浆料进行重点塞堵。
6）搅拌灌浆料，按 12%比例先将水全部倒入搅拌桶内，然后加 80%灌浆料，等搅 拌基本成型后再加剩余 20%灌浆料，搅拌时间不少于 5 分钟，搅拌完成后静置 3-5 分钟， 以便排出浆液内气体。