装配式桥墩套筒灌浆密实度的检验方法

陈晓波

(上海城建市政工程(集团)有限公司,上海 200135)

0 引 言

钢筋套筒灌浆连接是装配式建筑结构常用的一种连接形式，根据相关规范要求，套筒内灌浆密实度必须饱满，并达到100%。在实际施工中，由于钢筋套筒内部狭小且封闭，造成灌浆施工具有隐蔽性，难以直接检测控制。钢筋套筒灌浆连接接头，常规的目视法检测是通过观察出浆口是否溢浆来判断内部灌浆是否密实，该做法易受灌浆压力、人为误判等因素影响，且难以验证检测结果的准确性。灌浆施工需要快速连续施工，一旦灌浆料凝固后，即使发现灌浆不密实的情况，也难以采取补救措施，给装配式结构带来重大质量隐患。因此，钢筋套筒灌浆密实度情况是整个装配式桥墩施工过程中最关键的质量控制点之一。

1 工程概况

羊犀立交改造，新增4条右转匝道(SE、EN、NW、WS)、2条左转匝道(NE、ES)及1条集散车道(JS、JS2)，共111根预制立柱，分为134节。预制立柱与承台，预制立柱节段间全部采用灌浆套筒(图1)进行连接，即通过高强无收缩水泥灌浆料填充在钢筋与连接套筒间隙，硬化后形成接头，将套筒连接的两段钢筋受力顺利传递的连接构造。

图1 灌浆套筒

墩柱高度为1.0～17.4 m，共110根，最大分节高度为13.0 m。立柱外形分为3类：①标准段为φ2 000 mm圆截面花瓶墩(图2)；②标准段为φ1 800 mm圆截面花瓶墩；③φ1 500 mm等截面双直圆柱。

图2 标准段为φ2 000 mm圆截面花瓶墩

2 常见灌浆不密实现象及相应的检验方法

详见表1。

表1 灌浆不密实现象原因分析及检验方法

3 三种检验方法

钢筋套筒灌浆连接技术是装配式钢筋混凝土结构的关键技术，在实际工程中有着较为普遍的应用，但目前国内外还没有有效的质量检测方法。为此，施工过程中从技术、管理、自检等方面加强管控，实施钢筋套筒灌浆连接的工况模拟实验，并对灌浆过程的灌浆料用量进行了定量统计，真实地反映钢筋套筒灌浆连接的密实饱满情况，验证采用的操作方法均为本工程实施过程中的灌浆工艺。

本次密实度验证主要通过三个方面进行试验，详见表2。

表2

3.1 灌浆料理论用量计算与现场实际用量对比

为了直观的从现场灌浆料使用量上判断套筒灌浆的密实度进行控制，对预制立柱与承台，预制立柱节段间的灌浆过程进行了精确的定量统计，从灌浆料用量、用水量、余料收集、废料收集、称量等全过程做好记录，精确的用量计算，通过对比灌浆料实际使用量和理论使用量的差异，可以为钢筋套筒灌浆连接的密实饱满情况提供重要参考依据。

(1)单个灌浆套筒灌浆料体积计算(V)：

①套筒内理论灌浆料体积V1：

32钢筋计算截面面积：804.2 mm2；

套筒内总的钢筋体积：(315+315)×804.2=506 646 mm3；

套筒内部体积：(3.14×33.5×33.5)×640×95%=2 142 510 mm3；

套筒内灌浆料体积：V1=2 142 510-506 646=1 635 864 mm3。

②套筒灌浆头和出浆头体积V2：V2=(3.14×10×10)×37=11 618 mm3。

③PVC管弯头内体积V3：

V3=(3.14×8.5×8.5)×(117+92)+450=47 865 mm3。

④V=V1+V2+V3=1 695 347 mm3。

(2)单个柱子理论使用量：

V(32)=32V=54 251 104 mm3=54 L；

V(25)=25V=42 L。

灌浆料干密度：ρ1=1 400 kg/m3；

灌浆料湿密度：ρ2=2 280 kg/m3。

(3)单个柱子实际使用量：

①ES6(左)-2、ES6(右)-2双立柱拼接部位：

灌浆套筒量： 60个(其中柱子与柱子拼接25×2个， 柱子与承台拼接4×2个，试验2个)。

总共用料质量(灌浆料+水)：M1=6×40+240×0.12=268.8 kg；

余料质量、外洒质量(1.2的不可计量系数)：M2=1.2×18.5=22.2 kg；

试块质量：M3=0.003 84×2 800=10.752 kg；

实际灌浆使用量：M4=268.8-22.2-10.752=235.848 kg；

理论灌浆使用量：M5=0.001 695 347×60×2 280=231.9 kg；

材料损耗率：(268.8-10.752-231.9)/231.9=11.28%；

灌浆料使用量偏差值：(235.848-231.9)/231.9=1.7%。

结果表明，灌浆料的实际使用量超过了理论使用量，超出率1.7%，得知灌浆饱满密实。

②JS10、JS11立柱拼接部位：

灌浆套筒量： 64个(柱子与承台拼接32×2个)。

总共用料质量(灌浆料+水)：M1=7×40+280×0.12=313.6 kg；

余料质量、外洒质量(1.2的不可计量系数)：M2=1.2×25.9=31.08 kg；

试块质量：M3=0.011 52×2 800=32.256 kg；

实际灌浆使用量：M4=313.6-31.08-32.256=250.264 kg；

理论灌浆使用量：M5=0.001 695 347×64×2 280=247.39 kg；

材料损耗率：(313.6-32.256-247.39)/247.39=13.72%；

灌浆料使用量偏差值：(250.264-247.39)/247.39=1.16%。

结果表明，灌浆料的实际使用量超过了理论使用量，超出率1.16%，得知灌浆饱满密实。

③ES7-2、ES9-2立柱拼接部位：

灌浆套筒量： 64个(柱子与柱子拼接32×2个)。

总共用料质量(灌浆料+水)：M1=6×40+240×0.12=268.8 kg；

余料质量、外洒质量(1.2的不可计量系数)：M2=1.2×12.55=15.06 kg；

实际灌浆使用量：M3=268.8-15.06=253.74 kg；

理论灌浆使用量：M4=0.001 695 347×64×2 280=247.39 kg；

材料损耗率：(268.8-247.39)/247.39=8.65%；

灌浆料使用量偏差值：(253.74-247.39)/247.39=2.57%。

结果表明，灌浆料的实际使用量超过了理论使用量，超出率2.57%，得知灌浆饱满密实。

3.2 试件设计与制作

试件结构形式如图1所示，共设计制作了8个试件，试验所用连接钢筋为HRB400E，直径为32 mm；钢筋套筒为株洲时代新材料科技股份有限公司研发的GTZQ4 32型钢筋灌浆连接套筒，长度640 mm，外径77 mm，壁厚5 mm，灌浆口孔径为20 mm；灌浆料为株洲时代新材料科技股份有限公司生产的M100TZH10.0高强套筒灌浆料。

3.3 剖开试验

8组工况中，抽取4根，标准养护7 d后，由监理全程旁站采用高压水刀进行对中纵向剖切，如图3所示。

图3 对中纵向剖切试验

钢筋灌浆套筒剖开后肉眼进行观察，同条件工况条件下的灌浆料与套筒内壁、钢筋均结合紧密、无缝隙；灌浆料成型的表观质量良好，无气泡空洞现象。

结果表明，钢筋套筒灌浆内部密实度高，无肉眼可见缝隙、气泡、空洞等现象。

3.4 轴向拉伸试验

抽取3根，同条件养护14 d后，由监理人员全程旁站进行轴向拉伸实验，如图4所示。

图4 轴向拉伸实验

结果表明，3根由钢筋、灌浆料、套筒组成的试件，轴向拉伸的应力-应变曲线图与HRB400E钢筋的应力-应变曲线图一致，且断裂口均发生在套筒外面的钢筋母材上，表明钢筋、灌浆料、套筒组成的试件抗拉拔符合设计要求，间接验证了密实度是符合要求的。

4 结束语

综上所述，通过灌浆料理论用量计算与现场实际用量对比、对中剖开试验、轴向拉伸试验可得知，羊犀立交装配式桥墩采用的套筒灌浆工艺密实度能够达到要求，文中三种检验装配式桥墩套筒灌浆密实度的方法可以作为相关工程的借鉴，并具有一定的实际指导意义。