陈春晖，徐其功，李 娜，黄海斌

（广东省建科建筑设计院有限公司 广州510010）

0 引言

钢筋套筒灌浆连接是装配式结构的重要连接方式，灌浆质量的好坏对结构的整体性影响非常大，连接接头的质量及传力性能是影响装配式结构受力性能的关键［1，2］。针对业界对灌浆套筒质量的担忧，课题组用亚克力模型模拟柱进行上套筒灌浆连接的试验研究。

近年来，许多科研工作者针对套筒灌浆密实度的无损检测方法进行了大量研究。基于X 射线工业CT技术的套筒灌浆饱满度检测技术［3］，检测仪器庞大，适用于实验室检测，不能真实反映现场实体情况；预埋传感器法［4］必须提前在每个出浆口预埋传感器，费用不菲，不适合一般项目；基于预埋钢丝拉拔法的套筒灌浆饱满度检测技术［5］很难在施工现场保证不扰动破坏；基于便携式X 射线技术的套筒灌浆饱满度检测技术［6］，适用剪力墙灌浆饱满度测试，但是辐射较大，也不适合工地检测。以上方法均存在一定的局限性，目前尚无成熟的检验方法可以在混凝土外直接探测柱内套筒中灌浆是否达到密实。

现行规范［7-9］中灌浆饱满度只能靠检查施工记录来验收，同时模拟现场条件制作平行加工试件进行检验。这种平行加工试件的灌浆饱满度也并不能代替柱内套筒灌浆饱满度。

为了更直接地检测柱内套筒连接的质量，课题组研发了一种与构件内的套筒直接相连的平行试件检测法。在构件外部设置1 个灌浆套筒平行试件，平行试件的规格、型号及标高与构件内部的灌浆套筒相同，并且内外灌浆套筒的灌浆孔相联通的。现场同时进行灌浆施工，设置在构件外部的平行试件龄期后拆除后送检，检测灌浆料的密实度和套筒的力学性能，以此获悉预埋在预制构件内灌浆套筒的状态，结合施工现场的观察和施工记录的检查，能更准确的判断钢筋套筒灌浆连接的质量是否达到工程实际需求。

1 试验准备

用亚克力板模拟预制柱与下层楼面板，柱内设置4 个半灌浆套筒，柱外设置1 个平行试件。柱内套筒采用返浆法施工，平行试件通过软管与柱内套筒相连，从离平行试件最远的套筒灌浆口灌浆，灌浆料拌合物从构件内部灌浆套筒的出浆孔通过联通管灌入平行试件的灌浆孔，从平行试件的出浆孔流出后，将出浆孔进行堵塞。灌浆过程中保持平行试件与预制构件内的灌浆套筒在同一水平高度，如图1所示。

图1 预制柱上套筒及平行试件模拟装置及三维图Fig.1 Simulation Device and Three-dimensional Diagram of the Upper Sleeve of the Precast Column and the Parallel Test Piece

本次试验采用套筒均为北京某厂生产的JM GT25型半灌浆套筒，接头梁端连接钢筋均为HRB400，屈服强度标准值fyk=400 N/mm2，钢筋应力达到屈服强度标准值时的应变εyk=0.002 00。

灌浆过程中，通过亚克力板看到柱键槽的角部出现较大气泡，如图2所示。通过补灌浆后密实。待28 d龄期后将5个半套筒灌浆连接拆除进行拉伸试验。

图2 预制柱键槽气泡Fig.2 Precast Column Keyway Bubble

2 加载装置及加载制度

采用广东工业大学结构实验室电压万能试验机进行加载，试验装置图如图3所示。

依据文献［9，10］，灌浆套筒的加载制度及套筒试件检验项目如表1所示，其中a5为平行试件。

3 试验结果及分析

3.1 破坏情况

试验结果表明，试件有钢筋拉断、钢筋颈缩和钢筋拉出3 种破坏形式，如图4所示。

套筒a1 在高应力反复拉压过程中，套筒上端原有灌浆料崩出；加载到250 kN 左右，下部直螺纹钢筋丝头拉出，试件承载力急剧降为0，试验结束，套筒无损伤。

图3 灌浆套筒加载示意图Fig.3 Diagram of Loading Grouting Sleeve

表1 灌浆套筒型式检验的加载制度及检验项目Tab.1 Loading Systems and Items of Type Inspections for Grouted Sleeve

套筒a2 出于对机器的保护，设定试件峰值承载力下降20%试验结束。大变形反复拉压至破坏过程中，套筒上端发生微小膨胀，上部灌浆料崩开，下部钢筋颈缩，承载力下降，套筒无损伤。

套筒a3 两端钢筋过长，单向拉伸试验前期，套筒上端发生微小膨胀；上部灌浆料崩开，在机器限位下钢筋发生颈缩，套筒并无损伤。

套筒a4 和a5 应力仍然主要集中在螺纹接头端部，并产生一定程度不可恢复的变形。单向拉伸试验前期，套筒上端发生微小膨胀；最终上部灌浆料崩开，上部钢筋拉断，套筒并无损伤。

3.2 试验结果分析

图5 为试件在单向拉伸情况下力-位移曲线。柱内套筒a3、a4 和平行试件a5 曲线形状基本一致。图6a 为试件在高应力反复拉压下力-位移曲线，通过应变片数据，高应力反复拉压20 次内，套筒位移呈现一定规律性。因为钢筋丝头拉出，未能测出极限抗拉强度。图6b 为套筒灌浆连接接头在大变形反复拉压下力-位移曲线，套筒位移呈现一定规律性，表明套筒灌浆连接件具有较强的抗反复荷载的能力。

图4 套筒实验破坏状态Fig.4 Failure Modes of Grouted Sleeve

图5 套筒灌浆连接单向拉伸力-位移曲线Fig.5 Force-displacement Curve of Sleeve Grouting Connection with Uniaxial Tensile

图6 反复拉压力-位移曲线Fig.6 Repeated Pull Pressure-displacement Curve

表2 列出了各试件的破坏形态、实测屈服强度、抗拉强度、残余变形、最大力下总伸长率。

表2 灌浆套筒试验结果Tab.2 Test Results of Grouted Sleeve

文献［9］规定：钢筋套筒灌浆连接接头的抗拉强度不应小于连接钢筋的抗拉强度标准值，且破坏时应断于接头外钢筋；接头屈服强度不应小于连接钢筋屈服强度标准值。套筒灌浆连接接头的变形性能应符合表2 的要求指标。对于半灌浆套筒连接，机械连接段的钢筋丝头加工、连接安装、质量检查尚应符合文献［10］的有关规定，并满足接头破坏形态为钢筋拉断的要求，接头的极限抗拉强度必须大于钢筋的极限抗拉强度标准值。通过表2试验数据，可以得出结论：本试验中套筒a3、a4、a5、a2 均能满足文献［9，10］要求。a1套筒螺纹钢筋丝头拉出，未满足文献［9，10］要求。

a5 为平行试件，屈服强度、抗拉强度、残余变形、最大力总伸长率及破坏形式均与柱内套筒a3、a4 一样满足文献［9，10］要求，通过平行试件的检测能判断柱内套筒连接是否合格。

4 结论

通过预制柱上套筒灌浆连接及平行试件的试验研究，得出以下结论：

⑴单向拉伸试验和大变形反复拉压的套筒灌浆连接符合文献［9，10］的要求；

⑵本试验中，高应变反复拉压的套筒灌浆连接，钢筋丝头拉出，不符合文献［9，10］规定。因为本试验只有1个套筒进行了高应变反复拉压试验，后续将进行多组半灌浆套筒高应变反复拉压试验进一步进行研究分析；

⑶本课题研发的平行试件检测，通过本试验验证，满足要求。平行试件检测法已编制在《装配式混凝土建筑工程施工质量验收规范：DBJ/T 15-171-2019》［11］中，值得推广应用；

⑷柱键槽的角部灌浆时出现气泡，灌浆不密实，后续将进行多组亚克力模型进一步进行研究分析。