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装配整体式混凝土结构钢筋套筒灌浆连接质量缺陷治理技术
作者: 时间:2020/3/31 点击:221

本项目基于前期研发的套筒灌浆质量检测技术,识别不同施工阶段套筒灌浆缺陷的特征,研发行之有效的缺陷治理技术,为提高装配整体式混凝土结构的质量提供技术支撑。开展了装配整体式混凝土建筑套筒灌浆存在的问题研究、灌浆缺陷对套筒灌浆接头强度影响的试验研究、灌浆施工前防止套筒内部堵塞的措施研究、基于预埋传感器法的套筒灌浆缺陷补灌技术研究、基于预埋钢丝拉拔法套筒灌浆饱满度检测结果的补灌技术研究、装配整体式混凝土结构套筒不同位置修复灌浆缺陷的试验研究。取得的主要成果如下:

(1) 灌浆缺陷对套筒灌浆接头强度影响的试验研究

端部灌浆缺陷影响结论:

当灌浆缺陷长度较小时,发生接头外钢筋拉断破坏;随着灌浆缺陷长度增加,破坏模式将发生改变,可能发生钢筋和灌浆料之间的剥离破坏、也可能发生钢筋刮犁式拔出破坏。

对于GTZQ4-14接头,当缺陷长度不超过套筒内下段钢筋锚固长度(8d)的40%时,接头对中单向拉伸强度仍满足要求;对于GTZQ4-20接头,当缺陷长度不超过套筒内下段钢筋锚固长度(8d)的30%时,接头对中单向拉伸强度仍满足要求;对于GTZQ4-25接头,当缺陷长度不超过套筒内下段钢筋锚固长度(8d)的30%时,接头对中单向拉伸强度仍满足要求。

对于常用型号灌浆套筒,当套筒端头灌浆缺陷长度不超过套筒内一侧钢筋锚固长度(8d)的30%时,其接头的对中单向拉伸强度仍符合要求。后续还需进行不同缺陷长度灌浆套筒的高应力反复拉压、大变形反复拉压试验研究,为套筒灌浆质量检测评估和后续整治提供技术支撑。

中部灌浆缺陷影响结论:

随着全灌浆套筒内一侧钢筋锚固段中部灌浆缺陷长度从0增大到一侧钢筋锚固长度(8d)的40.0%,接头试件依次发生接头外钢筋拉断破坏、钢筋和灌浆料之间瞬间剥离、钢筋刮犁式拔出三种破坏状态。

当灌浆缺陷位于全灌浆套筒内一侧钢筋锚固段中部时,对于常用的GTZQ4-14GTZQ4-20GTZQ4-25接头,当缺陷长度分别不超过一侧钢筋锚固长度(8d)的20.0%20.0%15.0%时,接头对中单向拉伸强度仍满足要求。

无论是全灌浆套筒还是半灌浆套筒,对于保证接头外钢筋拉断破坏的近似最大缺陷长度,中部缺陷约为端部缺陷的50.0%~66.7%;因此,中部缺陷对接头性能的不利影响更大,更应严格控制。

(2) 灌浆施工前防止套筒内部堵塞的措施研究

灌浆时如发现套筒内部不通,往往难以处理。立足于灌浆前的预防措施,从预制构件制作过程中套筒的安装、预制构件现场吊装等施工过程入手,总结分析了各个施工环节对套筒通透性的保证措施,确定了套筒通透性检查的几个关键时间点,力求使灌浆前套筒以及连通腔内部通畅,以保证后面灌浆的顺利实施。

(3) 基于预埋传感器法的套筒灌浆缺陷补灌技术研究

为保证灌浆饱满,单独套筒灌浆时,当套筒出浆口有浆体流出时,封堵人员应及时封堵出浆口并紧固;然后,灌浆人员和封堵人员密切配合,在拔出灌浆设备灌浆管的同时对套筒灌浆口进行封堵并紧固;连通腔灌浆时,当各套筒出浆口或灌浆口出浆时,封堵人员应及时进行封堵并紧固,在封堵连通腔灌浆口之前,应延长持压10~15秒;最后,灌浆人员和封堵人员密切配合,在拔出灌浆设备灌浆管的同时对连通腔灌浆口进行封堵并紧固。

用预埋传感器法检测灌浆结果为不饱满时,对单独套筒灌浆情况,应通过灌浆口进行补灌。对于连通腔灌浆情况,优先选择在原连通腔灌浆口进行补灌;如不可行,可选择在不饱满套筒灌浆口进行补灌。

工程实践表明,采用预埋传感器法检测套筒灌浆饱满度时,第一次灌浆不饱满,经过补灌处理后能够满足标准要求,进一步说明预埋传感器法能够实现施工过程控制。

(4) 基于预埋钢丝拉拔法套筒灌浆饱满度检测结果的补灌技术研究

采用冲击钻配实心螺旋式钻头能够在套筒出浆孔管道有效扩孔,扩孔过程中会有少量杂质落入套筒内部,但对后续内窥镜观测和注射补灌基本没有影响。为防止杂质落入套筒内部,通过研发改进,现场检测可采用手电钻配空心圆柱形钻头成孔。

采用注射器外接透明软管进行注射补灌时,扩孔孔道内径与透明软管外径之差不小于4mm,套筒内部的空气可以有效排出,能够保证灌浆饱满密实。

扩孔注射补灌后的单向拉伸试验结果显示,试件的强度满足标准要求,表明扩孔注射补灌具有可行性,可用于灌浆不饱满套筒的补灌处理。

(5) 装配整体式混凝土结构套筒不同位置修复灌浆缺陷的试验研究

修复套筒灌浆缺陷时,可直接在套筒出浆孔通过注射器外接透明软管进行注射补灌;或者在套筒灌浆孔和出浆孔连线上灌浆料液面到达位置的附近钻孔,将该钻孔作为灌浆孔进行注射补灌,通过出浆孔出浆。试验表明以上两种补灌方式均具有可行性。

实际应用时建议采用在出浆孔通过注射器外接透明软管进行注射补灌的方法,但当出现出浆孔附近有钻孔异物、堵塞难以清孔,从而造成从出浆孔补灌有难度时,可考虑采用钻孔补灌的方法。
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