装配式桥墩节段连接节点套筒灌浆饱满度试验研究*

宋 琢，郑小红，刁 杰，陆文胜

(1.广州市市政工程机械施工有限公司，广东 广州 510060； 2.华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510641)

0 引言

套筒灌浆连接是目前装配式桥墩节段拼接采用的主要方式之一[1]，在桥墩内部预埋套筒，节段拼接后向套筒内注入无收缩高强灌浆料，通过灌浆料与钢筋、套筒间的黏结作用传递力，因此，套筒灌浆饱满度对装配式桥墩整体受力性能的影响较大。

由于套筒灌浆属于隐蔽工程，且灌浆饱满度检测较困难，因此学者对多种检测方法进行了研究，包括超声波检测法[2]、预埋传感器法[3]、内窥镜检测法[4]、X射线法[5]及预成孔法[6]等，但上述方法应用于现场检测时仍存在一定局限性[7]。

GB 50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》[8]规定，当钢筋采用套筒灌浆连接时，灌浆应饱满、密实，但对灌浆是否饱满、密实的确认未给出明确规定。JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》[9]规定，依据灌浆工艺、抗压强度及施工过程资料对套筒灌浆连接试件进行验收。实际施工过程中，当灌浆料从出浆口溢出时，通常认为套筒内已灌满灌浆料，随即停止灌浆，灌浆质量有待进一步验证。

1 试验概况

1.1 试件设计

考虑套筒类型、出浆口形式等因素，设计9组试件，如表1所示，其中水平出浆口指导管出口与出浆口相平，套筒预埋定位较方便；垂直小导管出浆口指在水平出浆口处设置垂直小导管，且小导管顶部高出套筒顶部。为减少随机性，增加B1，T，B2组试件数量。

表1 试件类型

1.2 试验材料

1)套筒

实际工程中使用带环形肋及非对称定位肋铸铁套筒连接φ32纵向钢筋，缩尺模型试验中使用带环形肋铸铁套筒连接φ25纵向钢筋，通过自制透明亚克力套筒观察灌浆情况。

2)钢筋

实际工程中采用φ32纵向钢筋作为套筒连接件，缩尺模型试验中采用φ25纵向钢筋作为套筒连接件，钢筋等级均为HRB400。

3)灌浆料

采用无收缩高强灌浆料，根据GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》[10]和JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》[11]的规定，制作3组160mm×40mm×40mm(长×宽×高)灌浆料试件，并测定试件强度，结果如表2所示。《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》要求灌浆料3d抗压强度≥60MPa，28d抗压强度≥85MPa，由表2可知，灌浆料试件强度满足规范要求。测得灌浆料试件坍落度为320mm，满足《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》规定的灌浆料初始流动度≥300mm的要求。

表2 灌浆料试件强度 MPa

1.3 试件制作

采用与实际工程相同的灌浆设备、灌浆料与灌浆工艺，由施工单位灌浆人员制作试件。为便于观察，各试件出浆口处均设置透明亚克力管。在接缝处满涂玻璃胶，防止漏浆。

我父亲在省医院看过，不过大医院人多，几百人排队挂号、取药。他可能意识到自己的病没救了，整个人无精打采的，打完针就去睡觉，不愿和人说话。对于我来说，父母亲这么大年纪，去大医院我们不放心，但在莫多寺曼巴照顾得十分周到，我心里特别感谢。在莫多寺看病，活佛让他一边服药，一边鼓励他参加寺院的开示和法会。可能是受活佛的教化，他完全放开了，感觉他有精神了，人也开朗了，有时还和我母亲开开玩笑。[注]访谈人：欧阳丽婷；访谈对象：云丹；访谈时间：2015年9月15日；访谈地点：青海省兴海县莫多寺。

除T组试件外，其他组试件制作过程如下：①采用钢框架进行定位，将钢筋焊接在钢框架上，保持竖直；②采用SG5型灌浆机进行灌浆，保持合适的灌浆速度，当灌浆料从出浆口溢出后，停止灌浆，利用密封塞封堵注浆孔，防止漏浆；③灌浆完成后，在实验室常温环境下养护28d。

荷载试验结束后，凿开装配式桥墩缩尺模型墩柱底部，随机取出6个预埋套筒(含套筒两端连接钢筋)，组成T组试件，用于较真实地模拟实际工程套筒灌浆连接节点。

为观察灌浆速度对饱满度的影响，先进行自制透明亚克力套筒灌浆，通过调节灌浆机压力，观察不同灌浆速度下套筒灌浆饱满度。需说明的是，部分试件用于连接件拉伸试验，本研究未对拉伸试验结果进行分析。

1.4 试验方法

首先采用砂轮机轴向剖切套筒，观察灌浆料轴向分布情况；然后在靠近套筒顶部和底部位置横向剖切套筒，观察灌浆料横截面是否存在空洞，A2，B2，E2，F2组套筒由于内部有定位肋阻挡，剖切时需借助其他工具。可直接观察自制透明亚克力套筒灌浆速度及灌浆结束后灌浆料回缩、气泡等缺陷情况。

2 试验结果与分析

除试件T-3，T-5套筒内部存在空洞外，其余试件套筒灌浆基本饱满。密封塞和灌浆速度对灌浆饱满度的影响较大，如试件T-3套筒因底部密封塞移位而漏浆，灌浆速度太快时，灌浆料将冲出出浆口，导致虚满。在水平出浆口处设置垂直小导管有利于提高灌浆饱满度。当灌浆料内部无明显空洞时，灌浆料回缩现象不明显。

2.1 轴向饱满度

A1组试件套筒内部灌浆料轴向分布情况如图1所示，由图1可知，A1组试件套筒灌浆饱满，凸出部位与套筒内部环形肋分布相对应；水平出浆口的影响体现在试件A1-1上部，造成长约12mm空洞。

图1 A1组试件灌浆料轴向分布情况

B1组试件套筒内部灌浆料轴向分布情况如图2所示，由图2可知，在水平出浆口处设置垂直小导管有利于提高灌浆饱满度，使试件顶部靠近出浆口位置基本灌满，未出现空洞。

图2 B1组试件灌浆料轴向分布情况

T组试件套筒内部灌浆料轴向分布情况如图3所示，由图3可知，试件T-1，T-2，T-4，T-6灌浆饱满，试件T-3内部无灌浆料，试件T-5顶部出浆口以上约40mm无灌浆料。通过观察，认为试件T-3是由于底部密封塞移位导致漏浆，试件T-5是由于预埋出浆口为水平出浆口而未灌满。综上所述，对于预埋在墩柱内的套筒，仅依靠出浆口灌浆料溢出判断灌浆饱满的做法存在不确定性。

图3 T组试件灌浆料轴向分布情况

直接观察E1，F1组试件套筒内部灌浆料轴向分布情况，可知当灌浆速度过快时，灌浆料冲出出浆口，造成灌满假象；当采用水平出浆口时，灌浆料从出浆口溢出后，出浆口顶部套筒无法灌满。

A2组试件套筒内部灌浆料轴向分布情况如图4所示，由图4可知，由于出浆口上端与套筒顶部距离较近，在保持低速灌浆的情况下，当套筒顶部采用锥形厚橡胶密封塞时，如试件A2-1，套筒灌浆饱满；当套筒顶部采用平底圆形橡胶密封塞时，出浆口上端至套筒顶部灌浆不够饱满。需说明的是，试件A2-1出浆口顶部锥形厚橡胶密封塞由厂家配置。受套筒内部定位肋影响，撬开套筒外壳时造成了灌浆料破损，并非灌浆缺陷。

图4 A2组试件灌浆料轴向分布情况

B2组试件套筒内部灌浆料轴向分布情况如图5所示，由图5可知，在水平出浆口处设置垂直小导管后，各试件套筒灌浆饱满。同样受套筒内部定位肋影响，撬开套筒外壳时造成了灌浆料破损，并非灌浆缺陷。

图5 B2组试件灌浆料轴向分布情况

直接观察E2，F2组试件套筒内部灌浆料轴向分布情况，可知E2，F2组试件套筒灌浆情况与E1，F1组试件类似，当灌浆速度过快时，灌浆料冲出出浆口，造成灌满假象；当灌浆速度较慢且采用水平出浆口时，灌浆料从出浆口溢出后，出浆口顶部套筒无法灌满。在水平出浆口处设置垂直小导管后，当灌浆速度均匀、合适时，可保证套筒灌浆饱满。

2.2 横截面饱满度

部分试件套筒内部灌浆料横向分布情况如图6所示，由图6可知，灌浆料横截面无明显空洞，个别试件存在2～4个小气孔，气孔直径均≤1mm，可认为灌浆饱满。

图6 试件灌浆料横向分布情况

2.3 灌浆料回缩

试件养护28d后，通过观察出浆口液面变化了解灌浆料回缩情况，可知出浆口灌浆料液面基本与灌浆结束后相平，表明灌浆料回缩量较小，可忽略不计。

3 灌浆饱满度影响因素

试验结果表明，密封塞、出浆口形式和灌浆速度对灌浆饱满度的影响较大，因此进行重点分析。

3.1 密封塞

当套筒底部采用平底圆形橡胶密封塞时，如A2，B2组试件，由于密封塞具有一定厚度，且与套筒底部贴合较好，可有效防止漏浆，本试验中采用该密封塞的套筒底部均未漏浆。套筒顶部应采用锥形厚橡胶密封塞，可保证套筒顶部灌浆饱满。如果将套筒顶部密封塞换成与底部相同的平底圆形橡胶密封塞，则出浆口上端至套筒顶部灌浆不够饱满，如试件A2-2。因此，套筒底部采用平底圆形橡胶密封塞、顶部采用锥形厚橡胶密封塞最合理。

当套筒底部和顶部均采用螺纹齿旋式密封塞时，如A1，B1，T组试件，在密封塞旋紧的情况下，可达到密封效果，保证灌浆饱满。但该密封塞较薄，施工过程中易移位，从而造成漏浆，如试件T-3套筒底部密封塞发生错动，导致底部未能密封，从而造成套筒内部灌浆料全部流失。

3.2 出浆口形式

试验结果表明，在水平出浆口处设置垂直小导管有利于提高灌浆饱满度。当设置水平出浆口时，根据连通器原理，在重力作用下，灌浆料到达出浆口后溢出，出浆口上端至套筒顶部灌浆往往难以饱满。

3.3 灌浆速度

试验结果表明，如果灌浆压力过大、速度过快，易导致灌浆料冲出出浆口，造成灌满假象；如果灌浆压力过小、速度过慢，由于灌浆料硬化较快，尤其是温度较高时，易因灌浆料硬化堵塞灌浆机管道。

依托工程经验，结合本试验结果，建议25℃下60～80s完成1根带环形肋及非对称定位肋铸铁套筒灌浆，即灌浆速度为20～40mL/s。当温度较高时，宜增加灌浆速度，防止灌浆料硬化。

4 结语

1)密封塞、出浆口形式和灌浆速度对装配式桥墩节段连接节点套筒灌浆饱满度的影响较大。

2)套筒底部采用平底圆形橡胶密封塞、顶部采用锥形厚橡胶密封塞最合理。

3)在水平出浆口处设置垂直小导管有利于提高灌浆饱满度。

4)建议25℃下灌浆速度为20～40mL/s。

5)本试验使用的灌浆料回缩不明显。