钢筋套筒灌浆连接技术研究与应用

赵婉　庞瑞

（河南工业大学土木建筑学院，河南郑州　450001）

钢筋套筒灌浆连接技术研究与应用

赵婉庞瑞

（河南工业大学土木建筑学院，河南郑州450001）

钢筋套筒灌浆连接技术连接性能的好坏直接影响到结构的承载力、延性及耗能能力。基于此，阐明钢筋套筒灌浆连接的构造分类、力学性能及应用形式，尝试借鉴无损检测的方法在其灌浆密实度等方面作出分析，结合工程实例研究其应用，以期能为相关方面的设计研究提供参考和借鉴。

机械连接；套筒灌浆；破坏形态；连接性能；无损检测

钢筋套筒灌浆连接（Grout sleeve splicing for reinforc⁃ing bars）技术多应用于装配式混凝土结构中墙、柱底部钢筋同截面钢筋100%连接处，钢筋笼整体对接以及既有建筑的改造工程中。1968年，DR.Alfred A.Yee博士［1］发明了钢筋套筒连接器，首次将这项技术应用在夏威夷檀香山一栋38层的Ala Moana酒店的预制混凝土柱钢筋续接中，是最早形式的全套筒灌浆连接节点。之后日本Nisso Master Builders（NMB）公司引进此技术，进行了大量改进，如增加了灌浆孔和排浆孔、改自重法灌浆为泵送法灌浆等。1995年，Julian Albrigo等［2］人提出了半套筒灌浆连接节点，经过大量试验验证和地震考验，采用套筒灌浆连接技术的结构符合抗震设计中“强柱弱梁”的要求，可有效实现“装配等同现浇”的设计理念。

1　钢筋套筒灌浆连接的构造分类

图1　全套筒灌浆接头

套筒灌浆连接接头主要由套筒、灌浆料、钢筋三部分构成。套筒一般由球墨铸铁或优质碳素结构钢铸造而成，形状大多为圆柱形或纺锤形。灌浆料以水泥为基本材料，配以适当细骨料及少量混凝土外加剂和其他材料组成干混料，加水搅拌后具有流动度大、早强、高强、微膨胀等性能。接头的设计应满足《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》（JGJ355-2015）的相关规定。国内外按套筒的形式，总体上可分为全套筒灌浆接头和半套筒灌浆接头两大类。全套筒灌浆接头的两端均采用灌浆方式连接钢筋（见图1），是目前使用最广泛的一类套筒灌浆接头形式。半套筒灌浆接头在预制构件端一般采用直螺纹方式连接钢筋，现场装配端采用灌浆方式连接（见图2）。半套筒灌浆接头尺寸较小，但对所使用的套筒材料和预制端连接钢筋型号要求较严格，成本较全套筒灌浆接头高。

图2　半套筒灌浆接头

2　套筒灌浆连接的力学性能及应用形式

2.1传力机理

钢筋套筒灌浆连接作为一种湿式连接，依靠材料间的黏结来达到钢筋锚固连接作用。当钢筋受拉时，拉力通过钢筋-灌浆料结合面的黏结作用传递给灌浆料，灌浆料再通过其与套筒内壁结合面的黏结作用传递给套筒。其机理主要是借助砂浆受到套筒的围束作用及本身的微膨胀特性，增强与钢筋、套筒间的正向作用力，达到传递钢筋应力的目的。

2.2破坏形态

接头在拉力作用下，钢筋的“锥楔”作用使灌浆料发生径向位移，产生径向压应力及环向拉应力，当环向拉应力超过灌浆料的抗拉强度时，钢筋与灌浆料界面处出现劈裂裂缝，开裂区域环向拉应力为0，未开裂区域发生应力重分布，环向拉应力不断增大，裂缝向套筒-灌浆料界面延伸，同时钢筋也由弹性、屈服步入强化，直至被拉断。破坏形态主要取决于钢筋极限强度、钢筋与灌浆料的粘结强度，灌浆料强度等对应承载力的最小值［3］。钢筋极限强度对应承载力最小时，套筒外钢筋被拉断；钢筋与灌浆料的粘结强度对应承载力最小时，钢筋拔出破坏或灌浆料拔出破坏；灌浆料强度最小时，灌浆料劈裂破坏；套筒强度不够时，套筒拉断破坏。

2.3应用形式

钢筋套筒灌浆连接技术在现浇结构和装配整体式结构体系中应用广泛。连接预制柱、预制剪力墙的竖向受力钢筋同截面连接节点处；预制梁的横向受力钢筋同截面连接节点处。

3　钢筋套筒灌浆连接质量的检测及工程实例

3.1质量检测

现阶段，对套筒灌浆连接主要依靠观察排浆孔是否有出浆现象，判断灌浆是否饱满，可以借鉴超声波法对其连接质量进行检测。聂东来等［4］利用首波声时法检测钢筋套筒的灌浆料密实性，借助超声波幅值对其脱空缺陷进行定性判断；当代计算机模拟技术和成像技术的发展，为超声波无损检测技术提供了强有力的支持；冲击回波法可单面测试，精度高，通过时频域分析可达到较高的检测精度，可以考虑将其用于套筒中注浆是否饱满的检测，此法结合超声波检测可能是提高套筒灌浆接头质量检测的一条有效途径。

3.2工程实例

长春一汽技术中心乘用车所建设项目［5］总建筑面积8万m2，地上7层，采用预制装配式混凝土结构体系，局部地下1层，建筑高度为23.7m。上下墙之间的水平接缝处纵筋连接主要为钢筋灌浆套筒连接（见图3），作为我国第一座装配式混凝土结构停车楼，表现出良好的受力性能，验证了套筒灌浆连接技术在装配式建筑中的适用性。

图3　上下墙水平缝纵筋链接

4　结语

本文对钢筋套筒灌浆连接技术从构造、传力、检测到工程实例做了较为系统的说明，后续工作中将借助于超声波等方法对套筒灌浆密实度、夹渣等缺陷方面作出试验研究。

［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］聂东来，贾连光，杜明坎，等.超声波对钢筋套筒灌浆料密实性检测试验研究［J］.混凝土，2014（9）：120-123.

［5］祁成财.一汽停车楼装配式结构深化设计关键技术研究［R］.厦门：第五届中国（国际）预制混凝土技术论坛，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

赵婉（1991-），女，硕士在读，研究方向：装配式混凝土结构；庞瑞（1981-），男，博士，副教授，研究方向：装配式RC建筑结构体系力学性能与抗震设计方法等。