鋼筋套筒灌漿料研制與檢測(cè)

戚玉亮 谷任國(guó) 房營(yíng)光 黃柯柯 楊醫(yī)博 丁成

（1廣州建筑產(chǎn)業(yè)研究院有限公司，廣東 廣州 510000；2廣州建筑股份有限公司，廣東 廣州 510000；3華南理工大學(xué)，廣東 廣州 510000；4廣州市建筑集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

建筑業(yè)既是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是促進(jìn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，諸多綠色環(huán)保的新型結(jié)構(gòu)體系不斷產(chǎn)生，其中裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要方向之一。我國(guó)積極推動(dòng)建筑工業(yè)化，大力推廣預(yù)制裝配式建筑[1-2]。目前，裝配式建筑主要采用鋼筋套筒連接，相較于傳統(tǒng)的鋼筋焊接和機(jī)械連接，鋼筋套筒灌漿連接方式不受鋼筋直徑大小、荷載類別及房屋高度等限制，適用范圍更廣。

鋼筋套筒灌漿連接是在金屬套筒中插入單根帶肋鋼筋并注入灌漿料拌合物，通過(guò)拌合物硬化形成整體并實(shí)現(xiàn)傳力的鋼筋對(duì)接連接。采用鋼筋套筒灌漿連接時(shí)，需采用鋼筋套筒和灌漿料，其質(zhì)量對(duì)于灌漿連接的質(zhì)量至關(guān)重要。

截至2017年12月，廣東省共有各類裝配式建筑構(gòu)件廠30余家[3]，但裝配式構(gòu)件的連接材料生產(chǎn)方面仍存在不足，很多廠商的套筒以及配套的灌漿料、座漿料需要向省外廠商采購(gòu)，運(yùn)輸成本和時(shí)間成本大大增加，一定程度上導(dǎo)致了裝配式建筑成本偏高的現(xiàn)象，也制約了裝配式建筑在廣東省內(nèi)的發(fā)展，急需開(kāi)發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。

為解決這一問(wèn)題，廣州建筑產(chǎn)業(yè)研究院有限公司開(kāi)展了灌漿套筒、灌漿料和座漿料等產(chǎn)品的研發(fā)工作。其中灌漿料基于JG/T 408-2013《鋼筋連接用套筒灌漿料》[4]和JGJ 355-2015《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》[5]關(guān)于灌漿料性能指標(biāo)要求進(jìn)行開(kāi)發(fā)，本文介紹研發(fā)的灌漿料產(chǎn)品性能情況。

1 原材料與試驗(yàn)方法

1.1 原材料

套筒灌漿料采用廣州建筑產(chǎn)業(yè)研究院有限公司研發(fā)的灌漿料（代號(hào)A），以及市面購(gòu)買(mǎi)的一種套筒灌漿料（代號(hào)B）。水采用自來(lái)水。

鋼筋套筒采用廣州建筑產(chǎn)業(yè)研究院有限公司研發(fā)的機(jī)械加工全灌漿套筒，型號(hào)GTJQ4 20，配套鋼筋尺寸φ20mm。鋼筋采用HRB400 熱軋帶肋鋼筋，性能符合GB 1499.2-2018《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》[6]要求。

1.2 試驗(yàn)方法

套筒灌漿料性能按照標(biāo)準(zhǔn)JG/T 408-2013《鋼筋連接用套筒灌漿料》的要求進(jìn)行，測(cè)試灌漿料的初始流動(dòng)度、30min流動(dòng)度，抗折、抗壓強(qiáng)度，豎向膨脹率指標(biāo)。

套筒灌漿連接接頭性能按照標(biāo)準(zhǔn)JGJ 355-2015《鋼筋套筒灌漿連接連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》和JGJ 107-2010《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》[7]的要求進(jìn)行，測(cè)試套筒灌漿連接接頭的偏置單向拉伸、對(duì)中單向拉伸、高應(yīng)力反復(fù)拉壓和大變形反復(fù)拉壓性能，其中偏置單向拉伸、對(duì)中單向拉伸性能采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，高應(yīng)力反復(fù)拉壓、大變形反復(fù)拉壓性能采用疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。

2 灌漿料性能研究

為了與目前市場(chǎng)上的成熟產(chǎn)品進(jìn)行性能對(duì)比，選擇研制的灌漿料A和市售的某品牌灌漿料B進(jìn)行灌漿料性能的對(duì)比試驗(yàn)，分別測(cè)試其初始流動(dòng)度、30min流動(dòng)度，1d、3d、7d、28d四個(gè)齡期的灌漿料抗折、抗壓強(qiáng)度。灌漿料工作性能和抗折、抗壓強(qiáng)度結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 灌漿料工作性能和強(qiáng)度對(duì)比

由表1可見(jiàn)，研制的灌漿料A的工作性能和強(qiáng)度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；與市售灌漿料B相比，研制的灌漿料A的流動(dòng)性相近，抗折和抗壓強(qiáng)度也接近，其中1d抗壓強(qiáng)度略高，但3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度略低。這表明研制的灌漿料性能與市售產(chǎn)品基本一致。

進(jìn)而將研制的灌漿料A小批量生產(chǎn)，委托廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)總站進(jìn)行第三方檢測(cè)，并同時(shí)進(jìn)行自檢，第三方檢測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室自檢結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 灌漿料送檢結(jié)果

由表2可見(jiàn)，研制的灌漿料的第三方送檢結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室自檢結(jié)果均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。第三方送檢結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室自檢結(jié)果相近，可采用灌漿料A進(jìn)行后續(xù)套筒灌漿連接接頭試驗(yàn)。

3 套筒灌漿連接接頭性能研究

先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行20mm鋼筋套筒灌漿連接接頭試驗(yàn)。根據(jù)規(guī)范JGJ 355-2015《鋼筋套筒灌漿連接連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，套筒灌漿連接接頭檢驗(yàn)時(shí)，灌漿料抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于80MPa，且不應(yīng)大于95MPa。根據(jù)灌漿料強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律，預(yù)估套筒灌漿連接接頭測(cè)試時(shí)間為7～14d，在制備套筒灌漿連接接頭時(shí)，同時(shí)留樣定時(shí)測(cè)試灌漿料抗壓強(qiáng)度，滿足要求后進(jìn)行套筒灌漿連接接頭試驗(yàn)。

由試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，全部的試件接頭破壞形式均為鋼筋拉斷，為理想的接頭破壞情況。接頭性能的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。接頭高應(yīng)力反復(fù)拉壓荷載-位移曲線（F-δ曲線）見(jiàn)圖1，大變形反復(fù)拉壓荷載-位移曲線見(jiàn)圖2。

圖1 接頭高應(yīng)力反復(fù)拉壓荷載-位移曲線

圖2 接頭大變形反復(fù)拉壓荷載-位移曲線

表3 鋼筋套筒灌漿接頭性能試驗(yàn)結(jié)果

表4 第三方檢測(cè)鋼筋套筒灌漿接頭性能試驗(yàn)結(jié)果

由表3可見(jiàn)，在偏置單向拉伸和單向拉伸情況下，套筒灌漿連接接頭的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、殘余變形和最大力下總伸長(zhǎng)率均滿足要求；在高應(yīng)力和大變形反復(fù)拉壓情況下，套筒灌漿連接接頭的抗拉強(qiáng)度、殘余變形均滿足要求。自檢合格后，進(jìn)一步委托國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行20mm套筒灌漿連接接頭第三方檢驗(yàn)。在第三方見(jiàn)證下，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋼筋套筒灌漿作業(yè)，再快遞寄送給第三方檢測(cè)單位。第三方檢測(cè)所有試件接頭破壞形式也均為鋼筋拉斷，為理想的接頭破壞情況。第三方檢測(cè)的鋼筋套筒灌漿接頭性能見(jiàn)表4。

由表4可見(jiàn)，套筒灌漿連接接頭的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、殘余變形和最大力下總伸長(zhǎng)率均滿足要求。由表4與表3中數(shù)據(jù)對(duì)比可見(jiàn)，自檢的套筒灌漿連接接頭的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度較第三方檢測(cè)略高，由于破壞均為鋼筋拉斷，這一強(qiáng)度差異是由于鋼筋批次不同、強(qiáng)度略有差異所致；自檢和第三方檢測(cè)的接頭對(duì)中單向拉伸試驗(yàn)的殘余變形和最大力下總伸長(zhǎng)率數(shù)據(jù)接近，但自檢和第三方檢測(cè)的高應(yīng)力和大變形反復(fù)拉壓試驗(yàn)的殘余變形值差異較大，這可能與試驗(yàn)設(shè)備有關(guān)。因廣東省內(nèi)沒(méi)有機(jī)構(gòu)有資質(zhì)進(jìn)行第三方檢測(cè)，也沒(méi)有專門(mén)的試驗(yàn)設(shè)備，故自檢時(shí)采用了疲勞試驗(yàn)機(jī)，而第三方檢測(cè)委托北京的機(jī)構(gòu)進(jìn)行，其使用的是專用試驗(yàn)機(jī)。考慮到廣東省發(fā)展裝配式建筑的需要，建議廣東省相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)盡快購(gòu)置相關(guān)專用設(shè)備，開(kāi)展相關(guān)檢測(cè)業(yè)務(wù)。上述套筒灌漿連接接頭性能試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了研制的灌漿料性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，可用于后續(xù)工程施工使用。

4 結(jié)論

通過(guò)上述灌漿料性能及套筒灌漿連接接頭性能研究，并經(jīng)第三方檢測(cè)，證明研發(fā)的灌漿料產(chǎn)品能夠滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可用于后續(xù)工程施工。

考慮到廣東發(fā)展裝配式建筑的需要，建議廣東相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)盡快購(gòu)置套筒灌漿連接接頭專用設(shè)備開(kāi)展檢測(cè)業(yè)務(wù)。