装配式建筑冬期施工钢筋套筒连接灌浆料研究与应用

以高贝利特硫铝酸盐水泥为主要胶结材料,以高强级配骨料、早强型聚羧酸系高性能减水剂、塑性膨胀剂等为主要原材料,配制一种在低温(-5℃)条件下满足装配式建筑钢筋套筒连接技术要求的水泥基灌浆料。对该灌浆料低温施工性能、塑性状态下体积微膨胀性能、不同龄期力学性能和耐久性能进行研究,结果表明,该产品在套筒部位温度为-5℃以上时可进行灌浆施工,并成功应用于北京市平乐园、台湖公租房等项目冬期施工中。     

低温型套筒灌浆料制备及性能研究

通过研究胶凝体系、防冻组分、骨料种类、无机盐、胶砂比对低温型套筒灌浆料工作性能和力学性能的影响，并研究了低温条件下套筒灌浆接头的拉拔性能。试验结果表明，采用复合水泥作为胶凝材料，m（普硅水泥）∶m（硫铝水泥）∶m（高铝水泥）=5∶3∶2，胶砂比为1.0，硝酸钠作为防冻剂，碳酸锂作为早强剂时，制备的低温型套筒灌浆料性能优良，能够满足工程结构的安全需求，符合JG/T 408—2019《钢筋连接用套筒灌浆料》技术要求的低温型套筒灌浆料。     

钢筋套筒灌浆连接研究进展

钢筋套筒灌浆连接是当前预制混凝土结构钢筋连接的主要方式。从材料、界面、连接的角度，针对其国内外相关研究成果开展系统分析与总结。结果表明：套筒可为金属、非金属材质(如FRP),锥形套筒的连接性能优于圆柱形的，套筒长度不应短于临界长度，内径越小越有利，壁厚不应小于被连接钢筋直径的1/13,但也不宜过厚；低温、负温灌浆料适用的环境温度分别不超过-5、-10℃,耐高温灌浆料可通过掺入聚丙烯纤维进行制备；灌浆料与钢筋界面的黏结强度主要与灌浆料抗压强度的平方根相关，并受到套筒约束能力、高温作用的显著影响；钢筋套筒灌浆连接受拉失效模式包括套筒外钢筋断裂、灌浆料与钢筋界面黏结失效以及套筒与灌浆料界面黏结失效；荷载类型对钢筋套筒灌浆连接力学性能的影响较小，失效模式转变的关键温度是400℃,灌浆缺陷率不超过20%能确保连接接头的可靠性；界面、钢筋黏结长度对钢筋套筒灌浆连接力学性能的影响显著。基于此，提出全黏结长度和双界面两个概念，以控制钢筋套筒灌浆连接的承载性能与失效模式。同时，提出有待开展的研究：灌浆料的本构关系、率敏感性、热工参数等；受高温作用、侧向约束的影响，灌浆料与钢筋界面的黏结应力-滑移本构关系...     

低温条件下套筒灌浆料应用性能的研究

套筒灌浆料的应用性能对装配式建筑节点连接质量影响重大,但低温限制了套筒灌浆料性能的发挥。通过研究拌合水温度、环境温度对套筒灌浆料力学性能、接头试件抗拉性能以及施工应用性能的作用与影响,探索出了简便可行的套筒灌浆料冬期施工工艺。     

装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆料的研究现状及发展趋势

目前装配式混凝土结构工程中构件的连接广泛采用钢筋套筒连接技术,具有优良性能的套筒灌浆料是保证装配式结构连接技术的核心。本文对目前装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆料进行了总结,从材料组成、产品性能及应用等方面阐述了装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆料的研究和应用现状,分析了钢筋套筒灌浆料在应用中存在的主要问题,并提出其在将来的发展趋势。     

装配式建筑套筒灌浆料技术及简介

随着装配式建筑的的逐渐推广,钢筋连接用套筒灌浆料的用水带宽小、体积膨胀不稳定、早期强度低等问题日益制约工程建设的步伐。通过研究骨料,减水剂,掺合料,膨胀剂等组分对灌浆料工作性能、力学性能、膨胀性能的影响规律,成功制备出初始流动度为325mm,1d强度达到46.8MPa,3h体积膨胀率0.024%高性能水泥基灌浆料,各项性能远优于JG/T408—2013《钢筋套筒连接用灌浆料》标准规定指标的产品。     

钢筋套筒灌浆连接部件的拉拔性能研究

本文采用ABAQUS有限元软件建立了钢筋套筒灌浆连接部件的数值模型,对其在轴向荷载作用下的静力响应进行了数值模拟研究,得到了轴向拉伸荷载作用下的钢筋、套筒和灌浆料的应力分布规律,分析了钢筋、套筒和灌浆料之间的传力机理。研究结果表明:在钢筋肋上表面与所对应的套筒肋下表面之间,灌浆料形成灯伞状的环形受压带,该受压带将钢筋内力传递到套筒,灌浆料性能对钢筋套筒灌浆连接部件的可靠性起着至关重要的作用。     

钢筋套筒灌浆料研制与检测

钢筋套筒连接技术是装配式混凝土建筑中主要采用的连接技术,其中灌浆料是重要的连接材料。针对自主研制的装配式建筑用钢筋套筒灌浆料,进行灌浆料性能及套筒灌浆连接接头性能研究,并经第三方检测,证明研发的灌浆料产品满足国家相关标准要求,可用于后续工程施工。考虑到广东省发展装配式建筑的需要,建议广东省相关检测单位尽快购置套筒灌浆连接接头专用设备开展相关检测业务。     

JG/T 408—2013《钢筋连接用套筒灌浆料》修订及专项试验研究介绍

JG/T 408—2013《钢筋连接用套筒灌浆料》标准修订对套筒灌浆料的技术性能试验研究以及灌浆施工时不同环境温度类别(低温、常温)提出了新的要求,并结合工程应用,对材料要求、试验要求等章节进行了修改完善,以更好地保证套筒灌浆连接施工质量。本文对该标准主要修订内容和相关试验研究进行了介绍。     

低温型套筒灌浆料的制备及性能研究

在常温型套筒灌浆料的基础上引入复合水泥，通过正交试验和单因素试验探究了各组分对低温型套筒灌浆料工作性能及力学性能的影响。结果表明：当硫铝酸盐水泥、高铝水泥、石膏、硅灰掺量分别占胶凝材料的30%、20%、6%、4%，并外掺0.05%碳酸锂、0.25%硼酸、0.02%消泡剂以及0.02%膨胀剂时，制得的低温型套筒灌浆料初始流动度为316 mm,30 min流动度为291mm,-1、-3、（-7+21）d抗压强度分别为55.15、68.20、99.08 MPa，符合JG/T 408—2019《钢筋连接用套筒灌浆料》的要求。     

高温后钢筋套筒灌浆连接反复拉压受力性能试验研究

为研究钢筋套筒灌浆连接在高温后的力学性能,对高温后的钢筋套筒灌浆连接开展了高应力反复拉压试验,对比分析了不同温度下、不同直径的套筒灌浆连接试件的承载能力、破坏模式、极限粘结强度等。结果表明：高温后的钢筋套筒灌浆连接在高应力反复拉压作用下出现了套筒外钢筋拉断破坏、钢筋与灌浆料粘结滑移破坏两种破坏形态,试件的破坏模式随着温度的升高会发生改变,试件极限承载力随温度的升高略有降低,钢筋与灌浆料之间的极限粘结强度随温度升高呈下降趋势。     

非正常灌浆对钢筋套筒灌浆连接接头受力性能影响的试验研究

通过14组42个钢筋套筒灌浆连接接头试件的单向拉伸试验,研究了水泥净浆替代灌浆料、混凝土净浆(试验中用水泥砂浆模拟)包裹钢筋、使用过期灌浆料、使用高水灰比灌浆料、灌浆时间滞后共5种非正常灌浆对钢筋套筒灌浆连接接头受力性能的不利影响.研究表明:水泥净浆代替灌浆料、水泥砂浆包裹钢筋厚度超过钢筋肋高、灌浆料水灰比达到正常水灰比的1.35倍及以上等异常情况下,钢筋套筒灌浆连接接头试件单向拉伸性能均不能满足《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ 355-2015)要求;在加载过程中,如果钢筋发生屈服,无论是接头外钢筋被拉断情况,还是钢筋未断情况,均是接头外钢筋发生屈服,接头内钢筋一般不再屈服.基于试验结果,对实际工程用灌浆料及其灌浆工艺提出了具体建议,以期提高装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆的质量.     

新型负温套筒灌浆料性能试验研究

套筒灌浆料是装配式建筑钢筋与套筒连接的关键材料,为了满足冬季施工的要求,分别研制出操作时间较长的P-1型和强度较高的P-2型两种负温套筒灌浆料,并对其竖向膨胀率、抗折强度、抗压强度等主要性能进行了测试分析。研究表明,两种套筒灌浆料各项性能指标均符合JG/T 408—2013《钢筋连接用套筒灌浆料》的要求。     

关于装配式建筑中钢筋套筒灌浆技术的探讨

装配式建筑中钢筋套筒灌浆连接竖向预制构件钢筋之间的主要连接方式。工艺是吊装上部构件内的预埋套筒套入下部构件纵向带肋钢筋,套筒与钢筋之间注入高强、早强、微膨胀灌浆料,当灌浆料完全达到设计强度后,灌浆料的微膨胀的特点使套筒和钢筋之间紧固连接并产生较大的正应力。由此可见钢筋套筒灌浆连接施工质量好坏直接影响整个单体结构的质量安全。文章结合人员培训管理,构件材料质量把控,施工过程控制以及质量检验几个方面来探讨钢筋套筒灌浆技术的质量控制。     

预制装配式建筑套筒灌浆料应用研究

钢筋套筒灌浆连接是装配式混凝土结构中钢筋连接的关键技术,套筒灌浆料的性能对连接的安全性至关重要。本文以普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥二元复合体系为基础,运用正交试验法优化水胶比、胶砂比、胶凝材料,并采用控制变量法研究矿物掺合料对灌浆料性能的影响,得出合理配比,从而配制出高效能的灌浆料,并分析了各组分对灌浆料性能影响的作用机理。     

变形灌浆套筒连接性能试验研究及有限元分析

为降低预制装配混凝土结构中的钢筋连接成本,采用低合金无缝钢管,通过冷滚压工艺制作了一种新型变形灌浆套筒。通过对9个钢筋连接接头试件进行单调轴向拉伸试验及有限元分析,研究了套筒的连接性能、工作机理及设计方法。结果表明,钢筋锚固长度取6.9~7.5倍连接钢筋直径时,该变型灌浆套筒连接接头的单向拉伸强度能够满足1.1倍钢筋抗拉强度标准值要求;套筒的内腔结构影响套筒的应变分布及约束机理,内壁环肋处的接触压力造成套筒变形段筒壁应力不均匀分布;文中所采用的有限元模型可有效地模拟套筒与灌浆料以及灌浆料与连接钢筋间的相互作用;探讨了变形灌浆套筒的设计方法,并应用该方法设计了不同直径的HRB400级钢筋连接用套筒,其钢筋连接接头满足规范JGJ 107-2010对Ⅰ级接头的强度和变形性能要求。     

环境温度对钢筋套筒灌浆连接接头性能的影响

钢筋套筒灌浆连接的施工质量是影响预制装配整体式混凝土结构可靠度的最关键因素。为了研究环境温度以及养护龄期对钢筋套筒灌浆连接施工质量的影响,制作了90个试件进行了单调拉伸试验。研究表明,养护温度越高,灌浆套筒试件的早期极限承载力越高;当灌浆料的强度小于62.5 MPa时,灌浆料的抗压强度与灌浆套筒试件的极限承载力呈线性关系,当灌浆料强度大于62.5 MPa时,灌浆料强度对接头性能影响不大。     

套筒灌浆料的研制及应用效果评价

通过试验分析了胶砂比、偏高岭土、减水剂、膨胀剂等对套筒灌浆料的流动度、强度、膨胀率等性能的影响,确定套筒灌浆料的最优胶砂比为5∶5,掺入3.0%的偏高岭土可明显提高套筒灌浆料的后期强度,减水剂、膨胀剂用量分别为胶凝材料的0.30%、10.0%,改善套筒灌浆料的流动度及膨胀率,形成套筒灌浆料的最佳配合比,并按JGJ 355—2015对钢筋半套筒灌浆连接接头的力学性能进行测试,评价套筒灌浆料的应用效果。     

新型变形灌浆套筒连接接头性能试验研究

利用普通无缝钢管通过冷滚压工艺研制了一种新型钢筋连接用灌浆套筒。采用该套筒设计制作了5个接头试件并进行了单向拉伸试验,研究该灌浆套筒连接的结构性能和工作机理。研究结果表明,钢筋锚固长度取8倍钢筋直径时,试件均为钢筋断裂破坏,接头抗拉强度与钢筋抗拉强度标准值的比值fu/fbuk≥1.10,满足《钢筋机械连接技术规程》JGJ107—2010中的I级接头单向拉伸强度要求;套筒内腔结构对套筒的约束机理及应变分布有显著影响,套筒应变分布与内腔结构对应,在光滑段和变形段表现出不同的规律;套筒变形段对灌浆料的约束主要来自内壁环肋处相互挤压力的竖向分力,光滑段对灌浆料的约束取决于灌浆料劈裂变形的大小。     

灌浆套筒力学性能影响因素分类及其机理分析

钢筋灌浆套筒主要用于装配式混凝土结构受力钢筋的连接。本文通过工程调研和模拟试验对影响灌浆套筒力学性能的主要因素进行了分类并分析了其产生的原因。试验研究采用不同的工艺和材料进行灌注,考虑了钢筋竖向、水平向的连接方式。研究结果表明,套筒灌浆缺陷形成的主要因素包括漏浆(考虑灌浆方向、缺陷位置等因素)、钢筋偏心、灌浆料流动性下降、后续施工的扰动和劣质灌浆料的影响等。