鋼筋套筒灌漿連接技術研究與應用

趙婉　龐瑞

（河南工業大學土木建筑學院，河南鄭州　450001）

鋼筋套筒灌漿連接技術研究與應用

趙婉龐瑞

（河南工業大學土木建筑學院，河南鄭州450001）

鋼筋套筒灌漿連接技術連接性能的好壞直接影響到結構的承載力、延性及耗能能力?；诖?，闡明鋼筋套筒灌漿連接的構造分類、力學性能及應用形式，嘗試借鑒無損檢測的方法在其灌漿密實度等方面作出分析，結合工程實例研究其應用，以期能為相關方面的設計研究提供參考和借鑒。

機械連接；套筒灌漿；破壞形態；連接性能；無損檢測

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，DR.Alfred A.Yee博士［1］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，是最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，Julian Albrigo等［2］人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質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），是目前使用最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最小值［3］。鋼筋極限強度對應承載力最小時，套筒外鋼筋被拉斷；鋼筋與灌漿料的粘結強度對應承載力最小時，鋼筋拔出破壞或灌漿料拔出破壞；灌漿料強度最小時，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。

3　鋼筋套筒灌漿連接質量的檢測及工程實例

3.1質量檢測

現階段，對套筒灌漿連接主要依靠觀察排漿孔是否有出漿現象，判斷灌漿是否飽滿，可以借鑒超聲波法對其連接質量進行檢測。聶東來等［4］利用首波聲時法檢測鋼筋套筒的灌漿料密實性，借助超聲波幅值對其脫空缺陷進行定性判斷；當代計算機模擬技術和成像技術的發展，為超聲波無損檢測技術提供了強有力的支持；沖擊回波法可單面測試，精度高，通過時頻域分析可達到較高的檢測精度，可以考慮將其用于套筒中注漿是否飽滿的檢測，此法結合超聲波檢測可能是提高套筒灌漿接頭質量檢測的一條有效途徑。

3.2工程實例

長春一汽技術中心乘用車所建設項目［5］總建筑面積8萬m2，地上7層，采用預制裝配式混凝土結構體系，局部地下1層，建筑高度為23.7m。上下墻之間的水平接縫處縱筋連接主要為鋼筋灌漿套筒連接（見圖3），作為我國第一座裝配式混凝土結構停車樓，表現出良好的受力性能，驗證了套筒灌漿連接技術在裝配式建筑中的適用性。

圖3　上下墻水平縫縱筋鏈接

4　結語

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。

［1］Yee A A.Splice Sleeve for Reinforcing Bars：US，3540763［P］.1968.

［2］Albrigo J，Ricker E D，Colarusso L J.Reinforcing Bar Splice and System for Forming Precast Concrete Members and Structures：US，5468524［P］.1995.

［3］Ong Hern Yee.Experimental study of grout filled splice sleeve integrated with shear key for precast concrete connection［D］.Skudai：University Technology MALAYSIA，2010.

［4］聶東來，賈連光，杜明坎，等.超聲波對鋼筋套筒灌漿料密實性檢測試驗研究［J］.混凝土，2014（9）：120-123.

［5］祁成財.一汽停車樓裝配式結構深化設計關鍵技術研究［R］.廈門：第五屆中國（國際）預制混凝土技術論壇，2015-6-25.

The Research and Application of Steel Sleeve Grouting Connection Technology

Zhao WanPang Rui
（College of Civil Engineering and Architecture，Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

The connection performance of grout sleeve splicing directly affects the bearing capacity，ductility and en?ergy dissipation capacity of the structure.Based on this，this paper expounded its structure classifications，mechani?cal performance and application forms，tried to use the method of non destructive testing to make an analysis in the aspect of the grain filling density and so on，and studied its application combining with engineering example，hoping to provide references for the design research of related aspects.

mechanical connection；grout sleeve；failure pattern；connection performance；nondestructive testing

TU755.3

A

1003-5168（2016）08-0093-02

2016-07-05

趙婉（1991-），女，碩士在讀，研究方向：裝配式混凝土結構；龐瑞（1981-），男，博士，副教授，研究方向：裝配式RC建筑結構體系力學性能與抗震設計方法等。