新型振动棒对灌浆套筒密实度的影响

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【摘要】在目前预制装配式建筑的发展中，钢筋灌浆套筒的使用最广泛。灌浆套筒钢筋连接技术可有效保证钢筋间的连接强度，然而在钢筋套筒的灌浆施工过程中，常常会出现密实度不足的情况。为改善这一现象，文章介绍了一种微型振动棒，通过制成４组灌浆套筒进行密实度检测试验，结果发现：该微型振动棒可以显著提升灌浆套筒的密实度；对于尺寸越大的钢筋套筒，密实度的提升越明显；通过该振动棒进行振捣可以显著提升同一批灌浆套筒灌浆质量的均匀性。因此该新微型振动棒能满足工程应用要求，可以广泛应用于实际工程。

【关键词】装配式；微型振动棒；灌浆套筒；密实度

装配预制混凝土结构时，通常是先进行装配，然后再将各个相对独立的预制混凝土结构连接起来。在预制装配式结构中，构件之间连接的核心是钢筋之间的连接，传统的钢筋连接方式有焊接、搭接和机械连接，在目前预制装配式建筑的发展中，钢筋灌浆套筒的使用最广泛［１］。灌浆套筒钢筋连接技术可有效保证钢筋间的连接强度，是各种装配式整体混凝土结构的重要接头形式，如全灌浆套筒连接、半灌浆套筒连接、约束钢筋浆锚搭接连接、波纹管浆锚搭接连接等。目前常见的钢筋套筒主要是铸铁制造，与钢材相比铸铁塑性差、组织不均匀、焊接性差、抗拉强度和韧性比碳钢低等缺点。同时，采用这种方法制作钢筋套筒时，制作工序复杂、工艺较难，而且需要使用大型制作设备和热处理热备，同时通过这种方法制得的钢筋套筒耗钢量较大，成本高，经济效益低。在钢筋套筒的灌浆施工过程中，常常还会出现密实度不足的情况，套筒密实度直接决定着建筑物体的承载能力和使用寿命。现有技术采用插入式混凝土振动棒对混凝土进行振动捣实，插入式混凝土振动棒通过在振动棒内部设置电机驱动，或通过外部电机驱动，由内部软轴传动，通过行星机构增速，获得高频振动，从而提高了作业效率，但插入式混凝土振动棒都是体型较大的振动棒，其需要垂直或倾斜的插入混凝土中，而灌浆套筒内的浆液从套筒下部侧面的注浆孔注入，从套筒上部侧面的排浆孔排出，故现有的插入式混凝土振动棒无法对灌浆套筒内的混凝土浆液进行密实，且其振动力较大，均是直接作用于混凝土浆液，无法作用于钢筋上，否则容易造成钢筋结构损坏［２］。因此，本课题组研发了一款新型半灌浆套筒和用于钢筋套筒灌浆连接振捣的微型振动棒。本文以该新型半灌浆套筒和微型振捣棒为研究对象，设置４组灌浆套筒进行密实度试验研究，研究微型振捣棒对灌浆套筒密实度的影响

１密实度测量试验

１．１微型振动棒介绍

微型振动棒（图１）以电钻驱动，振动棒本体内部设有转轴，转轴用于连接转动源，转轴上套设有至少２个轴承，轴承连接于所述振动棒本体上，转轴上连接有偏心体，振动棒的一端用于抵接灌浆套筒内的钢筋。结构灌浆时打开电钻电源，将微型振动棒自钢筋套筒上部的排浆口伸入套筒内部并抵住套筒下部的钢筋上，使下部钢筋振动，同时自钢筋套筒下部灌浆口注浆，待浆料自排浆口溢出后，抽出微型振动棒停止注浆并堵塞钢筋套筒的灌浆口及注浆口。

１．２试件设计与制作

本次试验共设计了４组，共１６个钢筋套筒试件，分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４组，其中Ａ组、Ｃ组为ＧＴ１４钢筋套筒（用于连接ϕ１４ｍｍ钢筋）各４个，Ｂ组、Ｄ组为ＧＴ１６钢筋套筒（用于连接ϕ１６ｍｍ钢筋）具体尺寸见表１。试件灌浆料等级为Ｃ８０，钢筋均采用ＨＲＢ４００，套筒材料为４５优质碳素钢。试验灌浆时，灌浆料严格按产品出厂检验报告要求的水料比分别称量灌浆料和水；先将水倒入搅拌桶，然后加入约７０％料，用专用搅拌机搅拌１～２ｍｉｎ大致均匀后，再将剩余料全部加入，再搅拌３～４ｍｉｎ至彻底均匀。搅拌均匀后，静置约２～３ｍｉｎ，使浆内气泡自然排出后再使用，随后进行流动度检验。在正式灌浆前，逐个检查各接头的灌浆孔和出浆孔内有无影响浆料流动的杂物，确保孔路畅通。Ａ组、Ｂ组钢筋套筒在灌浆过程中采用微型振动棒进行振捣，灌浆前将微型振动棒插入出浆口并抵住内部的钢筋，使下部钢筋振动；用灌浆枪从钢筋套筒下部灌浆口注浆，同时用振动棒进行振捣，待浆料自出浆口溢出时缓慢抽出微型振动棒，停止注浆并堵塞钢筋套筒的灌浆口及出浆口（图２）；Ｃ组、Ｄ组钢筋套筒为参照组，用传统工艺灌浆，灌浆枪从钢筋套筒下部灌浆口注浆，待浆料自出浆口溢出时停止注浆并堵塞钢筋套筒的灌浆口及出浆口（图３）。

１．３试验结果

灌浆３天后，待钢筋套筒灌浆料硬化，强度达到１００％后，对４组灌浆后的钢筋套筒做横切，各组灌浆后的钢筋套筒横切面的情况见图４，通过对横截面孔隙面积进行计算，统计出各组横切面处灌浆料的密实情况见表２。由以上试验结果分析，振捣后的ＧＴ１４套筒的密实度表现最好，ＧＴ１６的套筒不振捣的情况下，密实度表现最差；经振动棒振捣后的套筒，横截面处孔隙面积显著小于未经振捣灌浆的套筒；振捣后的套筒密实度会比未经振捣的套筒密实度提升至少２０％；套筒的规格越大，振捣对密实度的影响越大，ＧＴ１６套筒相对与ＧＴ１４套筒，经振捣后，密实度有１５％的提升。

２结论

本课题组制作的用于钢筋套筒灌浆连接振捣的微型振动棒可以有效的提升钢筋灌浆套筒的灌浆密实度，可以广泛应用于实际工程，能满足工程应用要求。（１）经振动棒振捣灌浆的钢筋套筒，密实度显著高于未经振捣灌浆的钢筋套筒，这一结果在更高规格的套筒中，表现更为显著。（２）未经振捣灌浆的套筒，密实度表现并不均匀，存在较大差异，经振捣灌浆的套筒，密实度表现均匀，不存在较大的个体差异，因此更适用于实际工程。（３）本次试验试件数量较少，存在偶然性因素影响，因此为研究振捣对密实度的影响程度，还需设置更多的对照组排除偶然因素的影响。

参考文献

［１］徐巍．钢筋套筒灌浆连接技术在装配整体式混凝土结构中的应用［Ｊ］．施工技术，２０１４，４３（Ｓ）：５６７－５６９．

［２］郑羽，翁雯．钢筋套筒灌浆密实度质量控制措施研究［Ｊ］．工程质量，２０１８，３６（１）：６２－６４，６９．

［３］钢筋套筒灌浆连接应用技术规程：ＪＧＪ３５５—２０１５［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１５：５.

作者：郑永丽 唐乐 刘超 陈坷 刘佳 单位：成都建工集团第六建筑工程有限公司 成都建工集团有限公司