装配式混凝土结构套筒灌浆新方法改进研究＊

宋双阳 ，李晓鹏 ，楼 昕

（1.山东省建筑科学研究院有限公司，山东 济南 250031；2.山东建科特种建筑工程技术中心有限公司，山东 济南 250031；3.山东省建筑工程质量检验检测中心有限公司，山东 济南 250031）

0 引言

装配式混凝土结构套筒灌浆连接技术是我国装配式建筑重要的施工技术之一，为此，住房和城乡建设部组织相关单位编制了JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》，该标准目前正在修订中。该标准中泌水率指标为0，是依据JG/T 408—2013《钢筋连接用套筒灌浆料》的指标制定的；最新的替代标准JG/T 408—2019《钢筋连接用套筒灌浆料》中常温型和低温型灌浆料的泌水率为0。最早的标准JC/T 986—2005《水泥基灌浆材料》中泌水率性能要求为≤1%。本文作者推测，泌水率指标为0的要求是根据传统的套筒灌浆施工工艺在无持续保压情况下制定，以减少接缝灌浆层结合面和套筒内壁的孔洞（灌浆料拌合物凝结后，水分被再次吸收留下的空间）。

笔者在2019年申报了装配式建筑钢筋套筒智能化灌浆技术研究课题，被列为山东省住房和城乡建设厅2019年科技计划项目，项目类别为技术创新项目-新型装配式建筑技术，编号为2019-K9-11。该课题提出了1种新的套筒灌浆施工工艺（微压充浆），可将每个套筒全部灌满浆料。该课题中间成果已在山东济南多个工程上进行转化。该灌浆工艺已经和竖向预制构件进行结合，使新工艺更有成效。

在微压充浆工艺的基础上，研究提出了1种新改进方法。

1 传统认识

GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》提到“宜洒水湿润”，JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》未规定是否应提前注水。国内较统一的不成文意见是不应提前注水，以免改变灌浆料的水灰比，降低灌浆料的最终强度。

传统认为灌浆料拌合物泌水是祸害，灌浆料拌合物凝固后水分消失会形成孔洞，对预制构件结合面质量造成不利影响。笔者在以前多个工程套筒灌浆饱满度检查过程中，在出浆口位置也发现了灌浆料泌水留下孔洞现象；在个别的竖向墙板结合面处，也发现有水分消失后留下的孔洞。

正常竖向预制混凝土构件底部都需要做粗糙面，粗糙度不小于6mm，而粗糙面干燥会吸水。如今，施工规范未要求润湿预制构件粗糙面，造成结合面处灌浆料拌合物失水，水泥水化不完全，结合面处灌浆料强度质量没有保障。从侧面反映，灌浆料拌合物泌水对干燥的竖向预制构件底部结合面具有好处。

2 微压充浆工艺简述

2.1 基本原理

流体的特性为只要有切应力作用在流体上，不论切应力的大小，都能使流体发生连续变形，致使流体流动。流动性较好的灌浆料拌合物可看作为拟塑性流体，符合流体静力学原理。

灌浆器、连通腔和补浆器形成连通器，在静力平衡时，补浆器和灌浆器液面高度一致；构件的出浆口有透气透水不透浆的专用封堵塞，接缝灌浆层侧面封仓处有透气透水不透浆微小孔隙，补浆器、出浆口、侧面封仓料和连通腔形成1个滤气滤水的模压系统。模压系统内的压力可加速将气体和水通过封堵塞和侧面封仓处排出，补浆器内灌浆料不断下降补充，套筒和接缝灌浆层内灌浆料形成密实浆体。

补浆器高度可随意调整，即连通腔内压力可调。一般情况下，补浆器高度定为1m，接缝灌浆层内的压强p=0.021 7pa。

以200mm厚剪力墙为例，灌浆层截面推力为：200×20×0.02=80N≈8kg。

在灌浆料失去流动度前，接缝灌浆层每个截面上都有8kg的推力。

2.2 工艺技术流程

微压充浆工艺技术流程：测量放线→钢筋调直→基层清理→洒水润湿→设置标高控制垫片→墙板安装→设置斜支撑→调节水平位置→调节垂直度→封仓及预埋灌浆嘴和补浆器→养护封仓料→封堵灌浆孔和出浆孔→安装灌浆器→灌浆。

微压充浆工艺器具包括灌浆器、灌浆嘴、补浆器和专用封堵塞（专用塞子只出气和水，不出浆）。微压充浆工艺采用在接缝灌浆层进行充浆、补浆、监测三位一体的方式，提前封住灌浆孔和出浆孔；灌浆器内灌浆料靠自重流入灌浆层连通腔及套筒内；若灌浆层内气体排出，套筒灌浆料回落，灌浆器内灌浆料将自动进行补浆，直至灌浆料失去流动性。微压充浆法需要在封仓时将灌浆嘴预埋入灌浆层内，灌浆时不需要专用的灌浆设备，只需1名普通工人将灌浆器接入灌浆嘴即可。如果采用配套的专用封仓料，正常情况下60min后即可灌浆而不漏浆；若采用热水拌和专用封仓料，20min后即可灌浆而不会漏浆；若采用专用封堵模板封堵接缝灌浆层，可立即进行灌浆施工。

微压充浆法灌浆套筒饱满度检查：灌浆料失去流动度前可随时拔出出浆口封堵塞进行直观检查，若有灌浆料不断涌出，同时监测器内灌浆料液面下降，证明套筒内灌浆料是饱满的；灌浆料失去流动度后任意时间内可通过出浆口位置钻孔到套筒内部，采用内窥镜检查。

3 注水试验

众所周知，干燥的混凝土表面会吸收大量的水分，灌浆料失水后极易失去流动性，不但不能充分水化，还给灌浆带来困难。

笔者认为，采用微压充浆工艺，可以先灌一部分水，水位接近套筒注浆口；一定时间后，将水在灌浆层底部全部放出。即使有剩余的水，也会因比重不同，在灌浆层侧面、套筒注浆口和出浆口渗出（灌浆层侧面特殊处理，注浆口和出浆口塞专用塞子），在出浆嘴处也会流出一部分。灌浆料泌水时，由于灌浆层内部的压力场，灌浆料会持续补充粗糙面吸水留下的空间；压力场协调结合面各处，不留一点儿余地，这样就会明显改善接缝灌浆层结合面处的质量。

笔者针对注水后灌浆料拌合物与水是否混合进行了实验室模拟试验和工程现场试验。

3.1 模拟试验

用1根3m长钢丝塑料管模拟灌浆层，从钢丝塑料管一端灌入一满杯清水，然后灌入正常配比的灌浆料。由于比重不同，钢丝塑料管内的水基本流入杯内。最后流入的极少部分水浑浊，是由于混入了少量的水泥。

用矿泉水瓶装填灌浆料模拟接缝灌浆层内灌浆料反应情况。先装入灌浆料，再倒入清水，然后密封，记上时间，观察反应情况。观察发现，由于比重不同，清水与灌浆料不混合，界限分明。随着时间延长，水位下降一点，证明有部分水再次与灌浆料反应。

用钢丝塑料管装填灌浆料模拟灌浆层内灌浆料反应情况。先装入灌浆料，然后密封，记录时间，观察反应情况。观察发现，由于此灌浆料泌水，反应初期，水集中在灌浆料上部；随着反应的逐步深入，水慢慢渗入灌浆料继续反应，造成上部空洞。

模拟试验充分反映了灌浆料后期还需一定的水进行反应。

3.2 工地试验

采用微压充浆工艺，灌浆料不需要静置，灌浆层禁止分仓。注浆嘴和出浆嘴放置在构件两个远端最有效。

先做1个地面吸水试验。一瓶矿泉水倒在混凝土楼板表面，几分钟就不见明水，说明混凝土吸水严重。竖向预制构件的粗糙面同理。

微压充浆工艺下，灌浆层外用封仓料封仓，提前塞上专用塞，先倒入3瓶500ml矿泉水。30min后，灌浆器开始灌浆，5min内补浆器（兼做监视器）出现灌浆料，停止灌浆；补浆器上部是10mm左右的浑浊水，说明接缝灌浆层内部分水被排出。观察发现，专用塞及接缝灌浆层处有少量的浑浊水流出。随机拔出专用塞，均流出柱状灌浆料拌合物，未见浑浊水。

4 套筒灌浆新工艺优势

在改进后的微压充浆工艺下，水可作为润滑剂，使任何符合标准的灌浆料都可使用，极大降低了灌浆成本，不但保证了100%的饱满度，接缝灌浆层结合面质量也明显提高。若有大量的试验证明结合面的质量优于现浇竖向构件，JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》中水平接缝的受剪承载力公式则可以去掉了，那将是一个大改进。套筒灌浆新工艺的优势总结如下。

1）传统灌浆工艺施工，灌浆工人为3～4人，采用新工艺可以降为1～2人，大大节省人工成本。

2）传统灌浆工艺采用专用的灌浆设备，使用和维修费用高，且使用电力，不方便；新工艺不用电力，采用价格极低的灌浆器，成本大大降低。

3）传统灌浆工艺采用较大压力灌浆，掌握不好容易爆仓，导致灌浆失败，因此需要专业素质高的工人；新工艺采用持续微重力，保持灌浆层内的压力场，不容易爆仓，不需要专业工人。

4）传统灌浆工艺1个队伍（3～4人）在相同时间内只能灌1个仓，有时不能将套筒灌满，无法保证灌浆工程质量；而新工艺可在同一时间内灌多面墙，每面墙均在5min内灌完，每个套筒均100%灌满，能保证灌浆工程质量。

5）传统灌浆工艺必须分仓，效率低；而新工艺禁止分仓，效率高。

6）传统灌浆工艺必须各有关方旁站，同时需照相和录像；新工艺不需要有关方旁站，当需证明质量时，未初凝时可随机拔专用塞检查是否有灌浆料柱状流出，终凝后的任意时间采用内窥镜检查即可，节省大量的管理成本。

7）传统灌浆工艺需要灌浆料外流，浪费材料；新工艺不需要灌浆料外流，极大节省灌浆材料。

8）传统灌浆工艺对灌浆料的流动度和泌水率有严格要求；新工艺不挑剔灌浆料的流动度和泌水率，可以开发更实惠的灌浆料，极大降低成本。

9）新工艺能随吊随灌，极大缩短建筑施工工期，如果安排合理，灌浆时间可以不计入施工工期。

10）新工艺所需辅助产品价格远低于一台灌浆机，且产品均可重复利用，绿色环保。

5 技术拓展

在补浆端抽气，形成负压，可以减少接缝灌浆层内的大部分空气，有效改善接缝灌浆层结合面质量。相关技术内容由于篇幅所限，本文不再赘述。

6 结语

研究表明，改进后的微压充浆工艺下，提前灌水不但能湿润粗糙面，还可以作为润滑剂，即使流动度较小的灌浆料也能顺利灌满每个套筒；竖向预制构件的接缝灌浆层结合面质量也可明显改善。