装配式建筑冬期钢筋套筒灌浆连接施工
技术
摘要：随着经济建设的快速发展，空气污染、气候恶化、资源能源匮乏等问题突出，绿色环保、可持续发展等问题成为国家最关注的话题。禁止现场搅拌、加快建筑速度，缩短建筑周期、提高建筑质量成为建筑业高质量发展的要求。装配式建筑是各种建筑结构构件在专业工厂预制完成后运输到现场由施工工人在现场采用连接件拼接和组装而成的建筑方式，具有污染小、能耗低、质量可靠、施工速度快、建筑周期短、减少建筑材料浪费等特。
关键词：装配式混凝土结构;灌浆套筒;低负温;冬期施工; 引言
装配式预制墙体或预制柱套筒灌浆连接技术是目前国内建筑行业较为主流的一种装配式预制墙体、预制柱或预制梁钢筋连接的施工技术,套筒灌浆的施工质量合格与否关系着装配式预制墙体、预制柱或预制梁节点连接是否安全,该工序是非常重要的施工环节之一,要求<5℃不易施工,<0℃不得施工,这将会大大制约装配式建筑的长远发展,给施工单位和建设单位在施工组织与进度管理方面带来了较大程度的困惑和。因此,拟通过提升预制墙体或预制柱底部连通空腔温度及灌浆料浆体温度,实现大气温度在低负温情况下进行预制构件钢筋套筒灌浆连接的可行性,达到寒冷地区和严寒地区冬期预制构件钢筋套筒灌浆施工的目的。加热养护点，成为建筑行业转型发展的方向。国外装配式住宅的发展时间长，技术成熟。目前加大拿、德国、英国、日本以及新加坡等国的装配式建筑占总建筑比例的80%以上。我国装配式建筑的发展开始于20世纪五、六十年代，八十年代后开始形成规模化。装配式建筑的承重结构是通过节点将整个建筑物进行连接，因此建筑节点连接是否可靠是建筑物稳定的关键，已被证实节点采用钢筋套筒连接件是安全可靠的，而将套筒与钢筋连接起来的灌浆料性能决定整个建筑结构的
稳定性。所以，研制高品质的套筒灌浆料产品必将推动装配式建筑形式的发展，对经济社会产生积极影响。
1水泥基灌浆料在低负温环境下的特性
在大气环境温度<5℃的情况下,灌浆料中的水泥掺合料水化反应速度降低,灌浆料浆体的凝结时间延长抗压强度增长速度延缓。这是由于灌浆料浆体受室外大气环境较低温度的影响,使得浆体中的水分子结冰,影响了灌浆料中的凝结硬化反应,致使灌浆料浆体终凝后抗压强度大幅降低,国内大部分灌浆料生产提供单位,也针对此开展了低负温干混拌合灌浆料的研究与试验,通过替换灌浆料中的普通水泥来提升浆体的凝结硬化速度,提升浆体的早期强度,使得灌浆料浆体在受冻前,达到抗冻临界强度,而灌浆料30min的流动度和30min流动度保留值是灌浆料最重要的技术指标之一,不满足上述要求不得进行灌浆作业。
2组成材料及性能 2.1套筒
套筒是套筒灌浆连接功能发挥的保障,是国内外套筒灌浆连接研究的重点,下面从套筒材料、套筒形状、套筒尺寸等3方面实施研究资料的分类梳理与分析。1)套筒材料。套筒的材质普遍为金属,包括低碳钢、碳素结构钢、铸铁、球墨铸铁等,前两者由机械加工成型,后两者通过铸造成型。此外,国内外还开展了非金属套筒的研究,主要为采用玻璃纤维制备的GFRP套筒,研究表明GFRP层数达到5层以上或壁厚不低于5mm时,套筒灌浆连接受拉失效模式及力学性能达到JGJ355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》的要求。2)套筒形状。根据所有权特征,套筒可分成专营套筒、普通套筒两大类型。著名的专营套筒
NissoMasterBuilders(简称NMB)由DoctorYee发明的套筒改进而来,对该套筒制备的连接性能作出了详细的评价。开展普通套筒研究以来,套筒形状呈现多样化、组合式发展。从外形上,套筒主要被分为锥形、圆柱形、异形等三种,如表1所示。除此外,还有方形、镂空形、复合型,其中复合型,主要区别在于套筒内部构造的不同,如螺栓连接短钢管,内部自攻螺纹,内部焊接钢筋、钢环或钢楔形体等。此外,Ling等、Rahman等还开发了对半拆分制作,使用时组装的可拆装圆柱形套筒。
2.2灌浆料
灌浆料作为一种高强水泥基胶凝材料,与高强混凝土的基本区别在于无粗骨料,因此抗压强度是衡量其性能的关键指标,直接影响灌浆料与钢筋界面的黏结强度。研究发现,灌浆料抗压强度受环境温度影响明显。灌浆料在不同环境温度T(0~35℃)养护不同天数td(1、4、7、14、28d)的抗压强度与28d强度的比值y发展情况见图4a,可以看出,当T为0、5℃时,相同养护天数下的灌浆料抗压强度均显著低于其余环境温度下的值。研发了低温灌浆料(环境温度-5~5℃),开展了负温灌浆料(环境温度-10~0℃)的研发,两种灌浆料抗压强度与28d强度的比值y随着养护天数td的变化见图4b,可以看出,与标准养护相比,y的变化幅度随着养护天数的增加而下降(最大偏差来自于负温灌浆料,但变化幅度由1d的27.0%下降到3d的14.1%),表明两种灌浆料适用于相应低、负温下使用。
3结果分析与讨论
通过对预制墙体底部及注浆套腔体的加热试验表明，在预制墙体或预制柱注浆前对预制墙体底部及注浆套腔体进行预热，可以有效保证预制墙体或预制柱的成型。注浆套底部及内腔处的最低环境温度与注浆过程中所需的温度相一致，避免注浆过程中浆液的减少，避免注浆完成后注浆材料凝结过程中的温度下降。冰膜夹层的形成影响注浆套的质量。预制墙体的预热时间为注浆前24小时，连接腔和注浆套筒的内部环境温度均为>5℃，符合行业标准JGJ355-2015《钢筋套筒注浆连接应用技术规程》规定的要求。注浆施工前、注浆过程中及注浆后均采用加热丝进行养护，养护温度曲线稳定。注浆材料在凝结过程中会产生一定的水化热，在加热丝产生的热量的作用下，构件中注浆材料在注浆套内的温度始终在10~25℃以内，这与注浆材料浆体的凝结硬化是一致的。所需的温度能有效促进注浆的凝固和硬化。根据注浆材料固化硬化时抗压强度的增长，在相同条件下，用加热丝加热养护24小时后，试验砌块的抗压强度均为>35MPa;试验砌块在相同条件下加热养护3天后的抗压强度>为60MPa，大大超过了冬季预制建筑注浆材料冻结临界强度值的要求。注浆材料不会因为大气温度的下降而影响注浆材料的最终抗压强度值，可以满足施工现场后期的其他工艺。此外，在相同条件下固化3d的试件停止加热，自然环境温度下56d抗压强度实测值均为>85MPa，符合
JGJ355-2015《钢筋套筒注浆连接的应用》。JG/T408-2013《加固连接用套筒注浆材料》技术规程对最终强度≥≥85MPa的要求。
结束语
本文研究了矿物掺合料对套筒灌浆料泌水性和强度的影响，试验表明，通过选用合适矿物掺合料可以起到改善泌水性及提高强度作用，但掺量必须合适，掺量过多会降低流动性及影响凝结时间。
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