预制构件钢筋连接用灌浆套筒、灌浆材料及应用北京思达建茂 钱冠龙1 引言近几年，我国的建筑工业化发展迅速，装配式混凝土结构建筑已在 城市住宅建设中尽显优势，施工环保、建造周期短的特点也为城市减少 环境污染和大气雾霾做出了贡献随着装配式混凝土结构应用的发展， 一些地方级设计、施工标准相继出台，相关产品国家行业标准陆续颁布 实施，业内期盼已久的住建部国家行业技术标准—《装配式混凝土结构 技术规范》 JGJ1-2014 已正式批准发布（ 2014 年 10 月 1 日起开始实 施），装配式混凝土结构应用即将进入高速发展阶段预制构件的受力 钢筋的连接技术是直接影响装配式混凝土结构安全度的关键，早已成为 装配式混凝土结构相关产业的关注焦点之一，而钢筋套筒灌浆连接技术 是国内外公认的一种最成熟、可靠的解决方案，必将在我国的工业化建 筑中得到广泛的应用以下结合我单位（北京建茂）在钢筋套筒灌浆连接技术和产品开发、 应用的经验，以及国内相关标准规范的要求，就预制构件钢筋套筒灌浆 连接件、材料及应用等内容进行一些介绍，并以此与 PC 技术专家和行业 同仁们相互交流和学习2 钢筋灌浆连接接头与应用2.1 灌浆连接技术原理及接头结构形式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所组成。
连接技术原理是：连接钢筋插入套筒后，将专用灌浆料灌入套筒， 充满套筒与钢筋之间的间隙，灌浆料硬化后与钢筋横肋和套筒内壁形成 紧密啮合，并在钢筋和套筒之间有效传力，即将两根钢筋连接在一起本文中的灌浆料专指水泥基灌浆料，而采用灌注熔融金属材料的套 筒灌浆连接，称为熔融金属灌浆接头，不在本文讨论范围按钢筋与连接套筒相连接方式的不同，分为全灌浆和半灌浆两种接 头全灌浆接头是一种传统的灌浆连接形式，连接套筒与两端的钢筋均 采用灌浆连接方式，两端的钢筋均须为带肋钢筋，接头结构如图 1a 所示半灌浆接头是一种较新的灌浆连接形式，连接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，目前已有应用的 机械连接方式是直螺纹连接和锥螺纹连接，接头结构如图 1b 所示图 1 灌浆接头结构示意图2.2 接头在混凝土结构中应用 钢筋套筒灌浆接头允许应用在以下混凝土结构部位：1）预制柱、预制剪力墙的竖向钢筋连接处可采用半灌浆接头或全 灌浆接头2）预制叠合梁下部连接处后浇段的纵向钢筋连接处采用全灌浆接 头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中的丨级接头的性能要求。
接头是否达到丨级接头的性能要求，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，各项均达到丨级 接头性能指标的接头，方可判为丨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 型式检媲试检顷目1 I舉接头性能措标 ■单向拉馆试验嗨£6 10 CMlfi CF^33S1 时） 血514 tf>3ann W嗾丸力总忸怅率（%）扭拉强崖［腸.）爲洋入«请髀断于制肺时〉菽总 汀】总〔试件鄭杆攥头时） 1禹应力反鴉益压乜 W0 3 '焉岸fti!佩件斷于制辭怫 或fL "IX J试件螺环于接头时）11严2且盹妄6 8賊强度（独）岸扎t畑忤肠千钢醜时）或 心小％ ｛试件强坏于接头时）3 钢筋连接用灌浆套筒3.1 套筒结构形式国家行业标准《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，按结构形式分为全灌 浆套筒和半灌浆套筒，见图 2L :灌浆套筒总长；L0 :锚固长度；L1 :预制端预留钢筋安装调整长 度；L2 :现场装配端预留钢筋安装调整长度T :灌浆套筒壁厚；d :灌浆套筒外径；D:内螺纹的公称直径；D1 : 螺纹的基本小径；D2 ：半灌浆套筒螺纹端与灌浆端连接处的通孔直径； D3 ：灌浆套筒 锚固段环形突起部分的内径图 2 灌浆套筒结构示意图3.2 JG/T398 的一般规定为保证套筒横截面的承载能力，全灌浆套筒的中部、半灌浆套筒的 排浆孔位置计入最大负公差后的屈服承载力和抗拉承载力的设计应符合 JGJ 107 的规定。
为保证套筒内灌浆料对钢筋的锚固能力，灌浆套筒灌浆连接端钢筋 锚固长度 L0 不宜小于 8 倍钢筋直径为保证钢筋安装在套筒内的长度 L 在其允许偏差范围内时，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长度， 预制端 L1 不应小于 10mm ，现场装配端 L2 不应小于 20mm 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 表 2 灌浆套筒单侧灌浆腔内剪力槽数量连接钢筋宜径，間12—2035-V40剪力摺数虽J个>3>4>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 采用优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、合金结构钢加工的灌浆套 筒，其材料的机械性能应符合 GB/T 699 、GB/T 8162 、GB/T 1591 和 GB/T 3077 的规定，同时应符合表 3 的规定。
表 3 灌浆套筒的材料性能要求项吕球墨蒔铁性駆指标各类钢材料性能指标屈服强度,MPa/装355抗挾强直1 hlFa>550$ 60 C断后伸底率，嚣> 5鼻16球化率』*> 3E/硬虞j HBW180^503.4 套筒尺寸偏差《钢筋连接用灌浆套筒》 JG/T398 对灌浆套筒的尺寸偏差的主要规 定见表 4表 4 灌浆套筒尺寸偏差表序号顶巨灌浆套筒尺寸偏差铸造灌浆套筒机械加工灌浆直筒钢筋直径j耐12^2030-4012—20監〜謔1外徑观许偏差,耐±0. 8±1.0±1. 5±0.6±0. 8±0. 82檢廓说许偏差f mm± ( Q. 0ZL)±2.Q3锚固段环形突起部分的 内径最小尺寸口3与詢型 誉称目袴弄佰1 IIIID>10>103.5 套筒外观质量《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3.6 套筒力学性能《钢筋连接用灌浆套筒》 JG/T398 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中丨级接头的 规定。
3.7 JM 灌浆套筒北京思达建茂 JM 灌浆套筒产品包括：预制剪力墙和预制柱竖向钢筋 连接用 CT 系列灌浆直螺纹套筒（半灌浆套筒），预制叠合梁水平钢筋连 接用 CTH 系列全灌浆套筒CT 系列灌浆直螺纹套筒和 CTH 系列灌浆套筒的特点是：1）套筒材料全部采用优质碳素结构钢材料，强度高、韧性好、性能 稳定； 2）套筒内部结构采用高精度数控机床加工，尺寸精确、可靠度高；3）套筒采用北京建茂获国家发明专利的技术成果：多段、双斜面剪力槽 灌浆腔结构，见图 3，套筒外形尺寸缩到了最小，优于国外灌浆套筒产品图 3 CT 系列灌浆套筒结构示意图4 钢筋连接用套筒灌浆料4.1 灌浆料的成分与功能国家行业标准《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T 408-2013对钢筋套筒灌浆连接专用灌浆料的定 义指明了其材料成本与功能：以水泥为基本材料，配以细骨料，以及混凝土外加剂和其它材料组成 的干混料，加水搅拌后具有良好的流动性、早强、高强、微膨胀等性能，填充于套筒和带肋钢筋间 隙内，简称“套筒灌浆料”灌浆料中使用的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥应符合GB175规定，使用的硫铝酸盐水泥应符 合GB 20472的规定灌浆料中使用的细骨料天然砂、人工砂应符合GB/T 14684的规定，最大粒径 不宜超过2.36mm。
灌浆料中使用的混凝土外加剂应符合GB 8076和GB 23439的规定4.2 JG/T 408 的一般规定灌浆料应与钢筋套筒匹配使用，钢筋套筒灌浆连接接头应符合JGJ 107中丨级接头的规定套筒灌浆料应按产品设计（说明书）要求的用水量进行配制拌合水应符合JGJ 63的规定 套筒灌浆料使用温度应不低于5°C4.3 JG/T 408的对灌浆料性能要求及CGMJM系列套筒灌浆料JG/T 408 标准对灌浆料的流动度、抗压强度、膨胀性能等性能提出了明确要求，详见表5北京思达建茂在多年积累的特种水泥灌浆料产品开发经验和技术基础上，针对钢筋套筒灌浆 连接接头，成功开发了 CGMJM系列套筒灌浆料，其主要性能指标满足或超过了 JG/T 408标准的指 标，见表 5 表5 CGNJM 系列套筒灌浆料的技术性能性能指标项 目JG/T 408 标准CGMJM-VI 型CGMJM-VIII流动度（mm）初始$ 300$ 310$ 30030min$ 260$ 280$ 27060min/$ 260抗压强度（MPa）1d$ 35$ 353d$ 60$ 6028d$ 85$ 85$ 110竖向膨胀率（%）3h$ 0.02$ 0.0224h与3h差值0.02 ~0.50.02 ~0.5氯离子含量（％）W0.03W0.03泌水率（％）0%0%CGMJM 系列套筒灌浆料特点是：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，已获国家发明专利，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，采用加水率高的 85MPa级CGMJM-VI型灌浆料，以适应施工中可能出现的加水率偏差，有效保证连接质量；直径 28mm以上的钢筋连接接头，采用加水率稍低的110MPa级CGMJM-VIII型灌浆料，以减少接头尺寸和灌 浆料用量，提高施工效率和连接质量4） 与北京建茂获的发明套筒接头配套使用，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1 00%5 连接材料的应用5.1 钢筋套筒灌浆连接施工工艺钢筋套筒灌浆连接施工工艺通常包括两部分，第一部分是在预制构件厂，进行灌浆套筒与预埋钢筋的连接和安装施工，第二部分是在构件安装施工现场，构件安装和灌浆连接施工在装配式混凝土结构现浇段采用全灌浆时，钢筋套筒灌浆连接施工工艺则包含以上第二部分 的构件安装和灌浆连接施工5.2 预制构。