淺析預(yù)制剪力套筒灌漿質(zhì)量缺陷處理施工

陳玉林 （上海建工集團(tuán)投資有限公司，上海 200080）

裝配式混凝土建筑是將工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件、配件、部品等建筑產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，再采用可靠的連接方式裝配而成的建筑?，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)通過(guò)搭腳手架、支模板、綁鋼筋、澆混凝土流程在施工現(xiàn)場(chǎng)完成，但現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)效率低、現(xiàn)場(chǎng)亂、消耗大、垃圾多，對(duì)環(huán)境影響大，勞動(dòng)力需求大；裝配式結(jié)構(gòu)部件在工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)裝配，具有標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、機(jī)械化、信息化等優(yōu)點(diǎn)。裝配式結(jié)構(gòu)對(duì)提高工程質(zhì)量、降低建造成本、促進(jìn)節(jié)能減排、改善人居環(huán)境、轉(zhuǎn)變建筑業(yè)生產(chǎn)方式等有積極意義。

1 工程概況

本工程預(yù)制結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)+裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，包含的預(yù)制構(gòu)件有預(yù)制樓板、預(yù)制剪力墻、預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、預(yù)制空調(diào)板等，標(biāo)準(zhǔn)層預(yù)制構(gòu)件數(shù)為79 件，最大預(yù)制構(gòu)件重達(dá)6.57t，預(yù)制率達(dá)到30%。其中，預(yù)制剪力墻為豎向受力構(gòu)件，每層共計(jì)8件。

預(yù)制剪力墻區(qū)域?yàn)楝F(xiàn)澆剪力墻應(yīng)力較小區(qū)域，預(yù)制內(nèi)剪力墻區(qū)域應(yīng)力水平不高，截面抗剪、抗壓、受拉及受壓較大的邊緣構(gòu)件仍采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。預(yù)制剪力墻上下層連接方式采用套筒灌漿連接。

2 預(yù)制剪力墻構(gòu)造

預(yù)制剪力墻上下層連接形式、連通腔區(qū)域、套筒分布如圖1～圖4所示。

圖1 預(yù)制剪力墻上下連接套筒詳圖

圖2 多筒聯(lián)通倉(cāng)橫剖投影構(gòu)造圖

圖3 預(yù)制剪力墻豎向構(gòu)造圖

圖4 預(yù)制剪力墻底部套筒分布圖

3 套筒及灌漿料簡(jiǎn)介

武漢源錦建材科技有限公司的裝配式建筑鋼筋連接用套筒灌漿料，水料比為1：0.13，灌漿料初始流動(dòng)度為345mm，30min 流動(dòng)度為310mm；1d 抗壓強(qiáng)度為42.1MPa，3d 抗壓強(qiáng)度為72MPa，28d 抗壓強(qiáng)度為96.7MPa；3h 豎向膨脹率為1.0%；各項(xiàng)指標(biāo)均符合JG/T 408-2013 標(biāo)準(zhǔn)要求。該公司的裝配式建筑用座漿砂漿，水料比為1：0.16，該座漿料初凝時(shí)間為54min；1d抗壓強(qiáng)度為18.3MPa，3d抗壓強(qiáng)度為36.3MPa，28d抗壓強(qiáng)度為49.2MPa；28d拉伸粘結(jié)強(qiáng)度為0.8MPa；28d自由膨脹率為0.21%；各項(xiàng)指標(biāo)均符合Q/WYJ 012-2016 標(biāo)準(zhǔn)要求。

北京思達(dá)建茂科技發(fā)展有限公司的剝肋滾軋直螺紋灌漿套筒，該套筒制作材料為45#圓鋼，灌漿套筒長(zhǎng)度為156mm，外徑為34mm，內(nèi)徑為25mm，機(jī)械連接段螺紋連接長(zhǎng)度為20mm，螺紋公稱(chēng)直徑為14.5mm，安裝扭矩≥100N·m；各項(xiàng)指標(biāo)均符合JGJ 355-2015 標(biāo)準(zhǔn)要求。

灌漿料進(jìn)場(chǎng)前，已進(jìn)行灌漿料與灌漿套筒的匹配性試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求。

4 檢測(cè)要求及檢測(cè)結(jié)果分析

4.1 檢測(cè)要求

根據(jù)GB 50300-2013《建筑工程施工質(zhì)量統(tǒng)一驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》第3.0.10 條規(guī)定，分項(xiàng)工程應(yīng)按樓層結(jié)構(gòu)劃分檢驗(yàn)批?，F(xiàn)場(chǎng)灌漿班組為同一班組，鋼筋套筒灌漿連接接頭按一個(gè)樓層劃分為一個(gè)檢驗(yàn)批。

對(duì)于鋼筋套筒灌漿連接接頭的抗拉強(qiáng)度檢測(cè)，每個(gè)檢驗(yàn)批按DGJ32/J 184-2016《裝配式結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》4.1.3條規(guī)定進(jìn)行取樣檢測(cè)，每樓層檢驗(yàn)批取樣數(shù)量為3個(gè)。

對(duì)于鋼筋套筒灌漿連接接頭的灌漿料密實(shí)度檢測(cè)，每個(gè)檢驗(yàn)批按照GB 50300-2013《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》3.0.9條規(guī)定進(jìn)行取樣檢測(cè)，每樓層檢驗(yàn)批取樣數(shù)量為5 個(gè)，取樣部位應(yīng)體現(xiàn)均勻分布、隨機(jī)原則。

4.2 檢測(cè)結(jié)果分析

抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明，試件破壞有鋼筋母材斷裂、鋼筋機(jī)械連接端拔出、鋼筋套筒錨固端拔出三種破壞模式。剖開(kāi)套筒檢測(cè)灌漿料密實(shí)長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)部分試件抗拉強(qiáng)度很高，但灌漿料密實(shí)長(zhǎng)度明顯低于規(guī)范要求。出現(xiàn)上述情形，項(xiàng)目判斷可能由于在對(duì)套筒進(jìn)行剖切的過(guò)程中，損傷了灌漿料，導(dǎo)致部分灌漿料破碎，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量。

以往工程經(jīng)驗(yàn)也表明，取樣過(guò)程會(huì)對(duì)套筒機(jī)械連接及灌漿連接性能產(chǎn)生較大影響。在取樣過(guò)程中，采用電錘開(kāi)鑿混凝土，較大振動(dòng)、敲擊會(huì)影響機(jī)械連接及灌漿連接強(qiáng)度。套筒切割也會(huì)導(dǎo)致套筒內(nèi)灌漿料的破損，從而無(wú)法得到準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，可以以抗拉強(qiáng)度作為判定套筒機(jī)械連接及灌漿連接是否合格的主控指標(biāo)。

北京思達(dá)建茂科技發(fā)展有限公司的試驗(yàn)研究結(jié)果表明，當(dāng)灌漿料強(qiáng)度在80MPa～90MPa時(shí)，采用該公司的剝肋滾軋直螺紋灌漿套筒，鋼筋錨固長(zhǎng)度滿(mǎn)足7倍鋼筋公稱(chēng)直徑時(shí)，灌漿套筒接頭即發(fā)生鋼筋斷裂破壞。

國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 355-2015考慮我國(guó)鋼筋的外形尺寸及工程實(shí)際情況，提出了灌漿連接端用于鋼筋錨固深度不宜小于插入鋼筋公稱(chēng)直徑的8 倍的要求。而根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于尺寸及構(gòu)造合理的灌漿套筒，當(dāng)灌漿料強(qiáng)度滿(mǎn)足80MPa～95MPa 時(shí)，鋼筋錨固深度滿(mǎn)足6倍鋼筋公稱(chēng)直徑時(shí)接頭即發(fā)生鋼筋斷裂破壞，滿(mǎn)足7倍鋼筋公稱(chēng)直徑時(shí)接頭變形即滿(mǎn)足規(guī)范要求。因此，JGJ 355-2015 規(guī)定的鋼筋錨固長(zhǎng)度有較大的安全儲(chǔ)備。在加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，確保現(xiàn)場(chǎng)灌漿質(zhì)量及鋼筋規(guī)定插入深度的前提下，鋼筋錨固長(zhǎng)度可適當(dāng)減小。

采用14mm 直徑HRB400 級(jí)鋼筋作為豎向連接鋼筋時(shí)，根據(jù)GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，HRB400 級(jí)鋼筋抗拉極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為540MPa，屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為400MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為360MPa。當(dāng)套筒連接接頭抗拉試驗(yàn)滿(mǎn)足540MPa時(shí)，即能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)上述分析結(jié)果，按以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)灌漿套筒連接進(jìn)行判定：①當(dāng)抽檢套筒抗拉試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值不小于鋼筋極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值即540MPa時(shí)，判定該套筒連接合格；②對(duì)僅做密實(shí)長(zhǎng)度檢測(cè)的試件，當(dāng)抽檢套筒密實(shí)灌漿料長(zhǎng)度不小于7d 即98mm 時(shí)，判定該套筒連接合格；③除上述1、2條的其他情形一律判定為套筒連接不合格。

5 缺陷補(bǔ)強(qiáng)施工

對(duì)于不滿(mǎn)足上述判別標(biāo)準(zhǔn)的樓層，可采用人工開(kāi)槽鋼筋焊接連接方式對(duì)灌漿套筒連接接頭進(jìn)行處理。

5.1 定位放線(xiàn)和開(kāi)鑿

對(duì)預(yù)制剪力墻套筒開(kāi)鑿區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識(shí)，定位放線(xiàn)；使用電鎬對(duì)預(yù)制剪力墻相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行開(kāi)鑿處理，開(kāi)槽寬度100mm～110mm，開(kāi)槽高度需滿(mǎn)足鋼筋焊接搭接長(zhǎng)度，搭接長(zhǎng)度不小于于10d；鑿除時(shí)控制好電鎬進(jìn)入深度，應(yīng)盡量避免破壞原有鋼筋網(wǎng)；對(duì)粘在鋼筋上的少量混凝土先用鐵錘原位輕擊再用鋼絲刷清理；表面鑿除平整，疏松混凝土要鑿除干凈，并用空氣壓縮機(jī)吹除表面粉塵。

5.2 鋼筋除銹處理

清除鋼筋表面銹跡及其他污物，一般采用角向磨光機(jī)配鋼絲刷除銹，打磨至露出金屬光澤為止，嚴(yán)禁使用銹蝕嚴(yán)重的鋼筋；工人除銹過(guò)程中要注意佩戴眼鏡和口罩，雨濕天氣不宜除銹；打磨除銹的鋼筋應(yīng)及時(shí)安裝使用，停放時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，防止再次生銹。

5.3 鋼筋焊接

單面搭接焊焊頭外觀質(zhì)量要求：①焊縫表面應(yīng)飽滿(mǎn)平整，無(wú)虛焊夾渣等焊接缺陷；②接頭區(qū)域不得有裂紋；③HRB400-Ⅲ級(jí)鋼的單面焊搭接長(zhǎng)度不小于10d；④鋼筋接頭的焊縫厚度h應(yīng)不小于0.3d，焊縫寬度b不小于0.8d；⑤如水平分布鋼筋被截?cái)?，水平分布筋采用同?guī)格的鋼筋進(jìn)行單面搭接焊，焊縫長(zhǎng)度不小于10d。

單面搭接焊焊頭工藝質(zhì)量要求：①HRB400-Ⅲ級(jí)鋼的單面焊搭接長(zhǎng)度不小于10d；②搭接焊的焊縫厚度h不應(yīng)小于0.3d，焊縫寬度b不小于0.8d；③搭接焊時(shí)，先在離端部20mm以上部位焊接兩個(gè)定位焊縫；④接焊時(shí)，引弧應(yīng)在搭接鋼筋形成焊縫的一端開(kāi)始，收弧應(yīng)在搭接鋼筋的端頭上?；】討?yīng)填滿(mǎn)，第一層焊縫應(yīng)有足夠的熔深，主焊縫與定位焊縫應(yīng)熔合良好，不得燒傷主筋。

鋼筋搭接焊處理措施如圖5所示。

5.4 模板工程

模板選用木模板，模板根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際尺寸事先制成整體模板，整體木模板邊框采用50mm×100mm木方，邊框距木模板預(yù)留25mm寬用于模板之間的拼接，豎向背肋為50mm×100mm 的木方，釘在木模板上，間距150mm。根據(jù)預(yù)制剪力墻套筒位置及開(kāi)槽位置，在墻側(cè)面模板上方預(yù)留灌漿用喇叭口，用于澆筑灌漿料。模板支設(shè)示意圖如圖6所示。

圖6 模板支設(shè)示意圖

5.5 座漿料澆筑

在座漿料制備的過(guò)程中必須嚴(yán)格根據(jù)配合比對(duì)其進(jìn)行控制，在制備過(guò)程中必須要保證攪拌的均勻程度，同時(shí)，拌制過(guò)程中所使用的水源必須符合飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。

座漿料澆筑前，將結(jié)構(gòu)面提前潤(rùn)濕，且保證潤(rùn)濕與漿料澆筑有一定的時(shí)間間隔，防止原結(jié)構(gòu)與漿料接觸面粘結(jié)不牢；在樓板澆筑施工過(guò)程中，一定要從上面施工過(guò)程中預(yù)留下的孔洞對(duì)其進(jìn)行更加科學(xué)和合理的澆筑處理，適當(dāng)在模板外進(jìn)行振搗，。在澆筑施工徹底結(jié)束之后，還要對(duì)施工過(guò)程中預(yù)留的孔洞進(jìn)行全面封堵。

5.6 座漿料養(yǎng)護(hù)

（1）常溫養(yǎng)護(hù)。座漿料澆筑前，日平均溫度不應(yīng)低于5℃，澆筑完畢后裸露部分應(yīng)及時(shí)噴灑養(yǎng)護(hù)劑或覆蓋塑料薄膜，加蓋濕草袋保持濕潤(rùn)。采用塑料薄膜覆蓋時(shí)，座漿材料的裸露表面應(yīng)覆蓋嚴(yán)密，保持塑料薄膜內(nèi)有凝結(jié)水，座漿料表面不便澆水，可噴灑養(yǎng)護(hù)劑。應(yīng)保持座漿材料處于濕潤(rùn)狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7d。

（2）高溫養(yǎng)護(hù)。澆筑前24h 采取措施，防止?jié)仓{料部位受到陽(yáng)光直射或其他熱輻射。采取適當(dāng)降溫措施，與漿料接觸混凝土基礎(chǔ)和設(shè)備底板的溫度不大于35℃。漿體入模溫度不應(yīng)大于30℃。澆筑完成后應(yīng)及時(shí)采取保濕養(yǎng)護(hù)措施。

6 施工部署

對(duì)于缺陷樓層補(bǔ)強(qiáng)施工時(shí)，可自下往上施工，且兩層同步開(kāi)始施工。若缺陷補(bǔ)強(qiáng)樓層只有一層時(shí)，采取同時(shí)對(duì)該層預(yù)制剪力墻單側(cè)開(kāi)槽的形式進(jìn)行施工，此種方式下，預(yù)制剪力墻墻受壓面積減少1/10，軸壓比滿(mǎn)足設(shè)計(jì)驗(yàn)算要求。

若相鄰樓層均為缺陷補(bǔ)強(qiáng)層，考慮到預(yù)制剪力墻單側(cè)開(kāi)槽時(shí)軸壓比滿(mǎn)足受力要求，兩層同步施工過(guò)程中，相鄰樓層相同編號(hào)的預(yù)制剪力墻可同時(shí)施工

7 抽檢部位修復(fù)

將套筒切斷后的鋼筋調(diào)直，包括原套筒部位的上下端連接鋼筋、墻內(nèi)水平分布筋、板內(nèi)鋼筋。用卷尺測(cè)量構(gòu)件外露鋼筋長(zhǎng)度。當(dāng)外露鋼筋長(zhǎng)度不滿(mǎn)足焊接搭接長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)鑿除相應(yīng)部位混凝土，使外露鋼筋長(zhǎng)度滿(mǎn)足焊接搭接要求。根據(jù)需要進(jìn)行焊接用短筋下料，搭接長(zhǎng)度不小于6d+20mm。將短筋與結(jié)構(gòu)外露鋼筋綁扎固定后，采用E50 焊條實(shí)施單面焊接。焊縫長(zhǎng)度不小于6d+20mm，焊縫厚度不小于0.3d，焊縫寬度不應(yīng)小于0.8d；焊縫應(yīng)飽滿(mǎn)，無(wú)虛焊夾渣等焊接缺陷。完成焊接后清除焊渣。水平分布筋采用同規(guī)格的鋼筋進(jìn)行單面搭接焊，焊縫長(zhǎng)度不小于10d。

完成鋼筋焊接、垃圾清理工作后，在該部位立模，墻面模板上部留出簸箕口，方便從墻側(cè)面澆筑混凝土。簸箕口頂面應(yīng)高出修復(fù)面100mm以上。采用比原設(shè)計(jì)高一個(gè)等級(jí)的微膨脹混凝土，從墻側(cè)面澆筑，在模板外振搗。在混凝土終凝后，鑿除突出墻面的混凝土，定期澆水養(yǎng)護(hù)。

8 結(jié)語(yǔ)

對(duì)比粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)方案，采用此種鋼筋焊接的形式對(duì)缺陷樓層進(jìn)行修補(bǔ)，屬于隱蔽工程，不會(huì)影響觀感，且修復(fù)完成后，不會(huì)影響下道工序施工。

若采用粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)施工，需準(zhǔn)備①6mm鋼板（鋼號(hào)Q345），工廠切割成100mm×440mm 鋼條；②在上下墻板上鉆孔，孔徑D=18mm，按化學(xué)錨栓工藝要求植入錨栓；③清理混凝土表面，除浄浮塵，用丙酮擦洗二遍；④采用A級(jí)結(jié)構(gòu)膠，將鋼板粘貼于混凝土表面，兩端通過(guò)螺栓固定；⑤待結(jié)構(gòu)膠達(dá)到強(qiáng)度后，用比原設(shè)計(jì)高一個(gè)等級(jí)的微膨脹混凝土，封堵板面洞口。修補(bǔ)所需原材料成本較高且施工過(guò)程相較鋼筋焊接補(bǔ)強(qiáng)方案較為煩瑣。