钢筋连接用低温灌浆施工技术应用分析★

任洪彬

(中铁十四局集团建筑工程有限公司，山东 济南 250000)

1 项目概况

依托大兴区黄村镇DX00-0202-0305地块R2二类居住、DX00-0202-0308地块A33基础教育用地工程1号楼、2号楼、5号楼(后文简称：大兴理想家项目)工程进行的装配式建筑冬季施工工作。本工程结构形式为装配式剪力墙结构，预制率为21%。冬季施工阶段主要将装配式预制剪力墙安装、分仓、封仓、灌浆等施工工序作为控制重点，以保证低温封锚浆料、低温灌浆料施工质量有效可控[1]，确保装配式建筑预制剪力墙冬季施工质量[2]。

2 冬季施工安排

2.1 冬季施工生产安排

根据总体进度安排及相关技术要求，结合北京市有关装配式建筑地方政策，本工程在11月初即进行了《灌浆料冬季专项施工方案》的专家论证会[3]，并顺利通过方案的论证。

大兴理想家项目部依据方案现行的技术规范，有序开展相关冬季施工的前期准备工作，包括技术交底、操作人员培训、材料采购等，并进行了相关工序的首段施工及验收。

2.2 预制剪力墙施工计划

大兴理想家项目有3栋27层住宅，2019年—2020年 冬季施工阶段施工按照总体进度要求，预计施工9层～16层。

根据北京地区历年温度记录及施工要求，每年11月15日～次年3月15日为冬季施工阶段，历时4个月。为方便施工管理和落实《灌浆料冬季施工专项方案》要求，现场按照三个时间段进行施工划分[4-6]。其中包括以下阶段。

2.2.1 第一阶段：初冬阶段

平均温度在0 ℃以上，最低温度不低于-5 ℃。此阶段采用低温与常温灌浆用材料相结合的方式，需根据环境温度实时控制材料选用。此时间基本为11月～12月中旬，次年2月～3月中下旬(具体时间段应以实际气温为准)。

2.2.2 第二阶段：严冬阶段

平均温度在-5 ℃以上，最低温度不低于-10 ℃。此阶段采用低温灌浆材料。此时间约为12月下旬～次年2月上旬。

2.2.3 第三阶段：寒冬阶段

平均温度在-10 ℃以上，最低温度不低于-16 ℃(参考北京地区气象资料)，每年大约有4 d～5 d。此阶段停止装配式建筑预制剪力墙的灌浆施工。

2.3 技术安排

装配式建筑冬季施工特别是预制剪力墙施工应编制专项施工方案，并经过专家论证，以保证方案的科学有效[7]。

在预制剪力墙灌浆及浇筑施工应提前与设计方沟通明确施工工艺：即采用“先灌浆后浇筑”还是“先浇筑后灌浆”施工工序。

3 低温用材料技术要求

3.1 冬施材料性能参数

本工程冬季施工阶段采用河北达奥达建材科技股份有限公司生产的低温型灌浆用材料[8]。依据厂家提供的产品说明及本工程专家论证有关要求，其各材料基本性能如表1，表2所示。

3.2 浆料配合比

1)低温封锚浆料配合比。推荐用水量为13.5%，即100 kg砂浆用13.5 kg水，推荐水温为0 ℃～4 ℃。具体搅拌如下：先放水3.36 kg～3.37 kg，再加25 kg低温封锚浆料，搅拌4 min～5 min，调匀后静置2 min～3 min，待表面气泡排出后进行使用。

2)低温灌浆料配合比[9]。推荐用水量为13.5%，水温为0 ℃～4 ℃，推荐使用水温0 ℃水。具体搅拌如下：先放水3.36 kg～3.37 kg，再加25 kg低温灌浆料，搅拌4 min～5 min，调匀后静置2 min～3 min，待表面气泡排出后进行使用。测量浆料流动度需满足大于300 mm。

以上低温材料应根据每批次进场材料说明书及材质单中标明的配合比进行现场施工。

3.3 冬施材料施工要求

根据材料生产厂家提供的《低温钢筋连接用套筒灌浆料产品说明》以及论证的专项施工方案[10]，现场施工应遵循以下技术要求(见表3)。

表3 低温灌浆料现场实施标准 ℃

4 影响因素分析及解决对策

4.1 影响因素分析

预制剪力墙灌浆施工过程中，通过对施工外界因素的分析及研判，项目组织开展QC小组活动，分析出以下几个施工中影响因素及控制重点：

1)灌浆套筒的缝隙宽度为20 mm，灌浆材料用量小，浆体流入灌浆仓位后温度下降快。

2)随着气温降低浆体黏度增加，浆体在小缝隙内通过能力下降，灌浆效率降低。

3)所用机具、材料加热保温困难。

4)初冬天气变化频繁，低温灌浆料与常温灌浆料材料特性要求，需要在不同的温度之间，交替使用两种材料，给测温工作带来很大难度[11]。

4.2 相关解决方案

以上重点控制的因素项目QC小组充分考虑相关技术要求，多举措制度多角度分析，制定问题的解决方案。

1)灌浆完毕浆体温度下降快。

根据浆料自身特点、技术要求以及现场的施工条件，从全过程进行施工控制：

a.对灌浆区域进行外围护密闭处理，放置热风机对灌浆仓位进行循环加热，确保灌浆前套筒内初始温度满足要求。

b.灌浆施工结束后及时测量仓内灌浆料温度，及时调整保温升温降温等相关措施。

2)浆料黏度上升(流动度)。

冬季预制剪力墙施工主要考虑灌浆料施工，为有效的保证灌浆料的流动度，主要采取以下措施：

a.采取低温型套筒灌浆材料。

b.确保浆料初始温度及流动度要求。

3)机具保温工作。

机具主要包括量筒、搅拌机、搅拌桶、注浆机等。机具保温工作主要维持灌浆施工前、施工中的机具自身温度即可。

a.灌浆料接触时间长的设备电加热带包裹[12]，可随时加热。

b.灌浆材料在室内储存，倒运材料需用有保温的吊笼。

4)初冬阶段材料选用。

材料选用主要依据环境温度，根据不同材料的施工所需环境进行确定。

a.大气温度和施工温度监控。每日6:00～10:00，2 h测温一次；每日10:00～14:00，4 h测温一次；每日14:00～18:00，2 h测温一次；施工温度在施工前1.5 h，每30 min测温一次。

b.当使用低温灌浆料灌浆施工时，应对气温、施工温度、作业面温度进行实时监测并记录。同时应通过天气预报等方式密切关注未来几天内的气温变化，以应对气温骤升或骤降。

5 实施过程中解决方案

5.1 灌浆技术要求

按施工进度计划本工程将2019年—2020年度冬季施工分为三个阶段：初冬阶段大气温度高于5 ℃时，采用常温灌浆料；严冬时段大气温度在-10 ℃～5 ℃时，采用低温灌浆料；温度低于-10 ℃时，停止灌浆施工。

低温灌浆料适用环境温度(标准温度)为-5 ℃～10 ℃之间。在低温灌浆料强度未达到35 MPa，混凝土构件内壁表面温度低于-5 ℃时，立即采取蓄热保温措施。

分仓封锚浆料使用与套筒灌浆料使用环境一致。

5.2 分仓封锚浆料

预制剪力墙封锚浆料分仓应严格执行：电动注浆分仓长度不大于1.5 m，手动注浆分仓长度不大于0.3 m的要求。分仓隔墙宽度不应小于20 mm，为防止遮挡套筒孔口，距离连接钢筋外缘应不小于20 mm(分仓示意图见图1)。

低温封锚浆料在搅拌工程中，应尽量采用0 ℃～4 ℃的水，在不采取保温措施的情况之下即可满足封堵质量要求(严冬时暂停施工)。

5.3 低温灌浆料制备

1)施工环境温度解决。

通过现场实际操作结合建材自身要求，现场在套筒灌浆料制备过程中，需严控控制灌浆制备时间，一般选取上午10:00～下午14:00之间，且制备环境选择在注浆工作面。

注浆前应将注浆区域所有外洞口进行遮蔽，内部应放置足够数量的加热装置，以保证在气温骤降时进行升温工作。环境温度宜保持在4 ℃左右。

2)搅拌用料温度。

a.低温灌浆料提前放置于封闭的作业面处，且应保证灌浆交班前尽量保持在0 ℃～5 ℃，条件允许尽量保证灌浆料温度在0 ℃。

b.搅拌用水尽量采用0 ℃的水进行搅拌，即采用冰水混合物(使用时应将冰块进行过筛)，此时灌浆料搅拌流动度最大。同等条件下水温与浆料的流动度的关系图如图2所示。

在同等制备条件下，通过图2可明确看出，低温灌浆料在0 ℃时流动度最大，随着水温的升高流动度变小，且在现场发现当气温达到8 ℃以上时会出现30 min过程中浆料凝结的现象。

3)机具温度。

机具保温工作可按照提前1 d将其放置注浆作业面，与环境温度尽量保持一致。但在搅拌浆料及注浆前应及时测量机具温度，对于浆料温度与机具温度相差大于2 ℃时采取有效的措施，降低或升高机具温度。在操作过程中应避免出现机具温度低于浆料温度的情况。

4)注浆完后温度监控及措施。

a.在预制剪力墙安装分仓前，应提前在剪力墙仓室内安装电子测温装置(如图3所示)密切监控仓室温度。

灌浆施工前对灌浆区的连通腔、前排套筒和后排套筒随机各选取一点进行测温，确认灌浆区域满足灌浆的温度要求。每半个工作台班测温一次。为保证灌浆区的温度，该测温方式在灌浆施工前1 d 16：00时测温一次。并在灌浆施工的视频监控中显示灌浆前孔内温度[13]，确保灌浆施工温度满足要求并有视频记录。

b.灌浆施工完成后，对灌浆施工区域和灌浆连通腔进行测温监测，每2 h测温一次遇到短时剧烈降温，应缩短测温间隔，确保温度满足要求。

灌注完成后，浆体温度应高于-5 ℃，低于10 ℃，保持至同条件养护试件抗压强度大于35 MPa后可停止测温。

c.当遭遇极端天气温度骤降、预计会出现温度低于灌浆料要求的-5 ℃时，应启动温度应急措施：骤降不超过5 ℃时，每个房间加设一个电暖器。骤降超过5 ℃时，应同时增加一台暖风机，测温频率提高至1次/h。

若采取以上增温效果仍无法有效快速提高仓室温度，可采用局部“暖棚法”，即在每面预制墙体根部采用局部彩条布封闭高度为1 000 mm，宽度500 mm～1 000 mm，内部放置加热装置比如电热器或设置电伴热。

5)大气温度与施工环境相关措施。

根据住宅主体预留的门窗洞口和阳台口尺寸，采用防风棉被进行封闭。在外脚手架侧可根据室外温度及风力情况设置彩条布等防风措施。门窗洞口封闭及模板覆盖应利用防风棉被的挂钩与模板插销口进行有效连接，保证密封严实、不透风。在采取以上措施的情况下应及时关注大气温度，并及时调整保温措施：

a.当大气温度在0 ℃以上，不采取保温措施。

b.当大气温度在-5 ℃～0 ℃之间，只采取封闭不加热施工。

c.当大气温度在-10 ℃～-5 ℃之间，采用封闭加电伴热保温措施。

d.当大气温度在-10 ℃以下，停止灌浆料施工。

预制剪力墙注浆应在混凝土浇筑前1 d完成，避免因混凝土浇筑过程中的升温造成对灌浆料强度增长的影响。

6 结语

装配式建筑剪力墙在冬季施工期间，灌浆施工等受冬季施工影响较大，为保证冬季施工的顺利进行，通过采用低温灌浆材料的实践应用，可有效地提升作业效率缩短施工周期，还能有效保证主体结构的质量，为装配式建筑冬季施工提供项目参考。