鋼筋套筒灌漿連接技術研究與應用

　　鋼筋套筒灌漿連接(Grout sleeve splicing for reinforc?ing bars)技術多應用于裝配式混凝土結構中墻、柱底部鋼筋同截面鋼筋100%連接處，鋼筋籠整體對接以及既有建筑的改造工程中。1968年，發明了鋼筋套筒連接器，首次將這項技術應用在夏威夷檀香山一棟38層的Ala Moana酒店的預制混凝土柱鋼筋續接中，是 早形式的全套筒灌漿連接節點。之后日本Nisso Master Builders(NMB)公司引進此技術，進行了大量改進，如增加了灌漿孔和排漿孔、改自重法灌漿為泵送法灌漿等。1995年提出了半套筒灌漿連接節點，經過大量試驗驗證和地震考驗，采用套筒灌漿連接技術的結構符合抗震設計中“強柱弱梁”的要求，可有效實現“裝配等同現澆”的設計理念。

　　1　鋼筋套筒灌漿連接的構造分類

　　圖1　全套筒灌漿接頭

　　套筒灌漿連接接頭主要由套筒、灌漿料、鋼筋三部分構成。套筒一般由球墨鑄鐵或優良碳素結構鋼鑄造而成，形狀大多為圓柱形或紡錘形。灌漿料以水泥為基本材料，配以適當細骨料及少量混凝土外加劑和其他材料組成干混料，加水攪拌后具有流動度大、早強、高強、微膨脹等性能。接頭的設計應滿足《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》(JGJ355-2015)的相關規定。國內外按套筒的形式，總體上可分為全套筒灌漿接頭和半套筒灌漿接頭兩大類。全套筒灌漿接頭的兩端均采用灌漿方式連接鋼筋(見圖1)，是目前使用 廣泛的一類套筒灌漿接頭形式。半套筒灌漿接頭在預制構件端一般采用直螺紋方式連接鋼筋，現場裝配端采用灌漿方式連接(見圖2)。半套筒灌漿接頭尺寸較小，但對所使用的套筒材料和預制端連接鋼筋型號要求較嚴格，成本較全套筒灌漿接頭高。

　　圖2　半套筒灌漿接頭

　　2　套筒灌漿連接的力學性能及應用形式

　　2.1　傳力機理

　　鋼筋套筒灌漿連接作為一種濕式連接，依靠材料間的黏結來達到鋼筋錨固連接作用。當鋼筋受拉時，拉力通過鋼筋-灌漿料結合面的黏結作用傳遞給灌漿料，灌漿料再通過其與套筒內壁結合面的黏結作用傳遞給套筒。其機理主要是借助砂漿受到套筒的圍束作用及本身的微膨脹特性，增強與鋼筋、套筒間的正向作用力，達到傳遞鋼筋應力的目的。

　　2.2　破壞形態

　　接頭在拉力作用下，鋼筋的“錐楔”作用使灌漿料發生徑向位移，產生徑向壓應力及環向拉應力，當環向拉應力超過灌漿料的抗拉強度時，鋼筋與灌漿料界面處出現劈裂裂縫，開裂區域環向拉應力為0，未開裂區域發生應力重分布，環向拉應力不斷增大，裂縫向套筒-灌漿料界面延伸，同時鋼筋也由彈性、屈服步入強化，直至被拉斷。破壞形態主要取決于鋼筋極限強度、鋼筋與灌漿料的粘結強度，灌漿料強度等對應承載力的 小值。鋼筋極限強度對應承載力 小時，套筒外鋼筋被拉斷;鋼筋與灌漿料的粘結強度對應承載力 小時，鋼筋拔出破壞或灌漿料拔出破壞;灌漿料強度 小時，灌漿料劈裂破壞;套筒強度不夠時，套筒拉斷破壞。

　　2.3　應用形式

　　鋼筋套筒灌漿連接技術在現澆結構和裝配整體式結構體系中應用廣泛。連接預制柱、預制剪力墻的豎向受力鋼筋同截面連接節點處;預制梁的橫向受力鋼筋同截面連接節點處。

　　本文對鋼筋套筒灌漿連接技術從構造、傳力、檢測到工程實例做了較為系統的說明，后續工作中將借助于超聲波等方法對套筒灌漿密實度、夾渣等缺陷方面作出試驗研究。

相關文章：鋼筋套筒