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第10章 装配式混凝土施工
10.1 施工前准备
10.2 构件安装
10.3 构件连接
10.3
构件连接
10.3.1 灌浆套筒连接原理及工艺
钢筋灌浆套筒连接是在金属套筒内灌注水泥基浆料,将钢筋对接连接所形成的机械连接接头。钢筋套筒灌浆是施工的关键,直接影响到装配式建筑的结构安全。因此施工前应编制专项施工方案,并对操作工人进行技术交底和专业培训,培训合格后方可上岗。
灌浆工艺流程:灌浆准备工作 → 接缝封堵及分仓 → 灌浆料制备 → 灌浆 → 灌浆后节点保护。
10.3.1 灌浆套筒连接原理及工艺
1. 竖向构件钢筋灌浆套筒连接原理
带肋钢筋插入套筒,向套筒内灌注无收缩或微膨胀的水泥基灌浆料,充满套筒与钢筋
之间的间隙,灌浆料硬化后与钢筋的横肋和套筒内壁凹槽或凸肋紧密齿合,钢筋连接后所
受外力能够有效传递。实际应用在竖向预制构件时,通常将灌浆连接套筒现场连接端固定在构件下端部模板上,另一端即预埋端的孔口安装密封圈,构件内预埋的连接钢筋穿过密封圈插入灌浆连接套筒的预埋端,套筒两端侧壁上灌浆孔和出浆孔分别引出两条灌浆管和出浆管连通至构件外表面,预制构件成型后,套筒下端为连接另一构件钢筋的灌浆连接端。构件在现场安装时,将另一构件的连接钢筋全部插入该构件上对应的灌浆连接套筒内,从构件下部各个套筒的灌浆孔向各个套筒内灌注高强灌浆料,至灌浆料充满套筒与连接钢筋的间隙从所有套筒上部出浆孔流出,灌浆料凝固后,即形成钢筋套筒灌浆接头,而完成两个构件之间的钢筋连接。
10.3.1 灌浆套筒连接原理及工艺
2. 竖向构件钢筋灌浆套筒连接工艺
钢筋套筒灌浆连接分两个阶段进行,第一阶段在预制构件加工厂,第二阶段在结构安装现场。
预制剪力墙、柱在工厂预制加工阶段,是将一端钢筋与套筒进行连接或预安装,再与构件的钢筋结构中其他钢筋连接固定,套筒侧壁接灌浆、排浆管并引到构件模板外,然后浇筑混凝土,将连接钢筋、套筒预埋在构件内。其连接钢筋和套筒的布置如图 10-14 所示。
10.3.1 灌浆套筒连接原理及工艺
图 10-14 剪力墙、柱接头及布筋示意图
10.3.1 灌浆套筒连接原理及工艺
3. 水平构件钢筋灌浆套筒连接原理
钢筋灌浆套筒连接是将带肋钢筋插入套筒,连接和传力方式与竖向构件原理相同,即灌浆料硬化后与钢筋的横肋和套筒内壁凹槽或凸肋紧密啮合,实现两根钢筋连接后所受外力能够有效传递。套筒灌浆连接水平钢筋时,事先将灌浆套筒安装在一端钢筋上,两端连接钢筋就位后,将套筒从一端钢筋移动到两根钢筋中部,两端钢筋均插入套筒达到规定的深度,再从套筒侧壁通过灌浆孔注入灌浆料,至灌浆料从出浆孔流出,灌浆料充满套筒内壁与钢筋的间隙,灌浆料凝固后即将两根水平钢筋连接在一起。
10.3.1 灌浆套筒连接原理及工艺
4. 水平构件钢筋灌浆套筒连接工艺
预制梁在工厂预制加工阶段只预埋连接钢筋。
在结构安装阶段,连接预制梁时,套筒套在两构
件的连接钢筋上,向每个套筒内灌灌浆料后并
静置到浆料硬化,梁的钢筋连接即结束,
如图 10-15 所示。
图 10-15 预制梁钢筋灌浆套筒连接
10.3.2 灌浆套筒连接材料
钢筋套筒连接接头由带肋钢筋、套筒和灌浆料三个部分组成,如图 10-16 所示。
1. 连接钢筋《钢筋连接用灌浆套筒》( JG / T398 — 2019 )规定了灌浆套筒适用直径为Φ12~Φ40mm 的热轧带肋或余热处理钢筋。
2. 灌浆套筒钢筋套筒灌浆连接接头采用的套筒应符合现行行业标准《钢筋连接用灌浆套筒》(JG / T398 — 2019 )的规定。
1 )灌浆套筒分类。灌浆套筒按加工方式分为铸造灌浆套筒和机械加工灌浆套筒,如图 10-17 所示。
10.3.2 灌浆套筒连接材料
图 10-16 钢筋灌浆套筒接头组成
图 10-17 灌浆套筒按加工方式分类
10.3.2 灌浆套筒连接材料
灌浆套筒按结构形式分为全灌浆套筒和半灌浆套筒。全灌浆套筒接头两端均采用灌浆方式连接钢筋,适用于竖向构件(墙、柱)和横向构件(梁)的钢筋连接,如图 10-18 所示。
图 10-18 全灌浆套筒
10.3.2 灌浆套筒连接材料
半灌浆套筒接头一端采用灌浆方式连接,
另一端采用非灌浆方式(通常采用螺纹连
接)连接钢筋,主要适用于竖向构件(墙、
柱)的连接,如图 10-19 所示。半灌浆套筒
按非灌浆一端连接方式还分为直接滚扎
直螺纹灌浆套筒、剥肋滚扎直螺纹灌浆
套筒和镦粗直螺纹灌浆套筒。
图 10-19 半灌浆套筒
10.3.2 灌浆套筒连接材料
2 )灌浆套筒型号。浆套筒型号由名称代号、分类代号、主参数代号和产品更新变型代号组成。灌浆套筒主参数为被连接钢筋的强度级别和直径。灌浆套筒型号表示如图 10-20 所示。如 GTZQ440 表示:采用铸造加工的全灌浆套筒,连接标准屈服强度为 400MPa 、直径 40mm 的钢筋。
图 10-20 灌浆套筒型号
10.3.2 灌浆套筒连接材料
GTJB536 / 32A 表示:采用机械加工方式加工的剥肋滚轧直螺纹灌浆套筒,第一次变型,连接标准屈服强度为 500MPa 钢筋,灌浆端连接直径 36mm 的钢筋,非灌浆端连接直径32mm 的钢筋。
③ 灌浆套筒内径与锚固长度。灌浆套筒灌浆端的最小内径与连接钢筋公称直径的差值不宜小于表 10-1 规定的数值,用于钢筋锚固的深度不宜小于插入钢筋公称直径的 8 倍。
10.3.2 灌浆套筒连接材料
3. 灌浆料
钢筋连接用套筒灌浆料是以水泥为基本材料,配以细骨料,以及混凝土外加剂和其他材料组成的干混料,加水搅拌后具有良好的流动性、早强、高强、微膨胀等性能,填充于套筒和带肋钢筋间隙内,简称“套筒灌浆料”。
灌浆料使用注意事项。灌浆料是通过加水拌合均匀后使用的材料,不同厂家的产品配方设计不同,虽然都可以满足《钢筋连接用套筒灌浆料》(JG / T408 — 2013 )所规定的性能指标,但却具有不同的工作性能,对环境条件的适应能力不同,灌浆施工的工艺也会有所差异。
为了确保灌浆料使用时达到其产品设计指标,具备灌浆连接施工所需要的工作性能,并能最终顺利地灌注到预制构件的灌浆套筒内,实现钢筋的可靠连接,操作人员需要严格掌握并准确执行产品使用说明书规定的操作要求。
10.3.3 灌浆料拌制施工检测工具
1. 灌浆设备
1 )电动灌浆设备见表 10-2 。
10.3.3灌浆料拌制施工检测工具
2 )手动灌浆设备(图 10-21 )。适用于单仓套筒灌浆、制作灌浆接头,以及水平缝连通腔不超过 30cm 的少量接头灌浆、补浆施工。
图 10-21 单仓灌浆用手动灌浆枪
10.3.3灌浆料拌制施工检测工具
3. 应急设备
1 )高压水枪(图 10-22 ),用来冲洗灌浆不合格的构件及灌浆料填塞部位用。
2 )柴油发电机(图 10-23 ),大型构件灌浆时突然停电时,用来给电动灌浆设备应急供电用。
图 10-22 高压水枪
图 10-23 柴油发电机
10.3.4 单套筒灌浆操作的步骤和要求
1. 灌浆施工工艺流程
图 10-24 所示为现场预制构件灌浆连接施工作业工艺。
图 10-24 现场预制构件灌浆连接施工作业工艺
10.3.4 单套筒灌浆操作的步骤和要求
2. 灌浆连接的施工措施
钢筋水平连接时,应采用全灌浆套筒连接,灌浆套筒各自独立灌浆。灌浆作业应采用压浆法从灌浆套筒一侧灌浆孔注入,当拌合物在另一侧出浆孔流出时应停止灌浆。套筒灌浆孔、出浆孔应朝上,保证灌满后浆面高于套筒内壁最高点。预制梁和既有结构现浇部分的水平钢筋采用套筒灌浆连接时,施工措施应符合下列规定:
1 )连接钢筋的外表面应标记插入灌浆套筒最小锚固长度的标志,标志位置应准确、颜色应清晰;
2 )对灌浆套筒与钢筋之间的缝隙应采取防止灌浆时灌浆料拌合物外漏的封堵措施;
3 )预制梁的水平连接钢筋轴线偏差不应大于 5mm ,超过允许偏差的应予以处理;
4 )与既有结构的水平钢筋相连接时,新连接钢筋的端部应设有保证连接钢筋同轴、稳固的装置;
10.3.4 单套筒灌浆操作的步骤和要求
5 )灌浆套筒安装就位后,灌浆孔、出浆孔应在套筒水平轴正上方 ±45° 的锥体范围内,并安装有孔口超过灌浆套筒外表面最高位置的连接管或连接头。
3. 灌浆施工异常的处理
水平钢筋连接灌浆施工停止后 30s ,如发现灌浆料拌合物下降,应检查灌浆套筒两端的密封或灌浆料拌合物排气情况,并及时补灌或采取其他措施。
补灌应在灌浆料拌合物达到设计规定的位置后停止,并应在灌浆料凝固后再次检查其位置是否符合设计要求。
10.3.5 连通腔灌浆的分仓、封仓及灌浆操作的步骤和要求
竖向构件宜采用联通腔灌浆,并合理划分联通灌浆区域,每个区域除预留灌浆孔、出浆孔与排气孔(有些需要设置排气孔)外,应形成密闭空腔,且保证灌浆压力下不漏浆;联通灌浆区域内任意两个灌浆套筒间距不宜超过 1.5m 。灌浆施工须按施工方案执行灌浆作业。全过程应有专职检验人员负责现场监督并及时形成施工检查记录。
10.3.5 连通腔灌浆的分仓、封仓及灌浆操作的步骤和要求
1. 灌浆施工方法
竖向钢筋套筒灌浆连接,灌浆应采用压浆法从灌浆套筒下方灌浆孔注入,当灌浆料从构件上本套筒和其他套筒的灌浆孔、出浆孔流出后应及时封堵。
采用连通腔灌浆方式时,灌浆施工前应对各连通灌浆区域进行封堵,且封堵材料不应减小结合面的设计面积。竖向钢筋套筒灌浆连接用连通腔工艺灌浆时,采用一点灌浆的方式,即用灌浆泵从接头下方的一个灌浆孔处向套筒内压力灌浆,在该构件灌注完成之前不得更换灌浆孔,且需连续灌注,不得断料,严禁从出浆孔进行灌浆。当一点灌浆遇到问题而需要改变灌浆点时,各套筒已封堵灌浆孔、出浆孔应重新打开,待灌浆料拌合物再次流出后进行封堵。竖向预制构件不采用联通腔灌浆方式时,构件就位前应设置坐浆层或套筒下端密封装置。
10.3.5 连通腔灌浆的分仓、封仓及灌浆操作的步骤和要求
2. 灌浆施工环境温度要求
灌浆施工时,环境温度应符合灌浆料产品使用说明书要求;环境温度低于 5℃ 时不宜施工,低于 0℃ 时不得施工;当环境温度高于 30℃ 时,应采取降低灌浆料拌合物温度的措施。
10.3.5 连通腔灌浆的分仓、封仓及灌浆操作的步骤和要求
3. 灌浆施工异常的处置
接头灌浆时出现无法出浆的情况时,应查明原因,采取补救施工措施:对于未密实饱满的竖向连接灌浆套筒,当在灌浆料加水拌合 30min 内时,应首选在灌浆孔补灌;当灌浆料拌合物已无法流动时,可从出浆孔补灌,并应采用手动设备结合细管压力灌浆,但此时应制定专门的补灌方案并严格执行。
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