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钢筋套筒灌浆连接关注问题与管控

作者: admin来源: 本站时间:2019-05-08

随着时代的发展和进步,被称之为“建筑业革命”的装配式建筑和绿色建造方式,已经成为建筑业与房地产行业广泛关注的焦点。为贯彻落实国务院办公厅《关于促进建筑业持续健康发展的意见》、住建部《“十三五”装配式建筑行动方案》文件指示精神,进一步加强建筑产业现代化高标准支撑高质量发展建设,推动我国建筑与房地产业进入装配式绿色建造新时代。近日,由国家住宅科技产业技术创新战略联盟、国家住宅与居住环境工程技术研究中心主办,中房绿色联盟承办的“2019第四届中国绿色建造高标准论坛暨国家住宅联盟第七届成员大会”近日在北京成功举办。本届大会以“聚势绿变革、赋能成品化”为主题,意在推动房地产业向高质量方向发展。中国中冶装配式建筑(北京)技术研究院、北京思达建茂科技发展有限公司高层应邀出席了本届盛会,郝志强总经理发表了题为:钢筋套筒灌浆连接关注问题与管控的精彩分享,在大会重要环节2019年第一批国家住宅联盟入盟成员单位证书颁发仪式上,北京思达建茂科技发展有限公司凭借各项研发创新综合实力和品牌影响力成功入选为国家住宅科技产业技术创新战略联盟成员单位,成为国家住宅联盟的重要一员,未来北京思达建茂科技发展有限公司将积极为国家住宅科技创新事业献出一份力量

 

郝志强:各位领导、专家,下午好!

  今天下午借这个会议,我介绍一下钢筋套筒灌浆连接。应该说这个技术产品在这一、两年像“网红”一样受到大家关注,虽然在整个PC建筑里面经济占比不大,但却起到非常关键的作用,并且经过十来年国内工程应用,的确也遇到了各式各样的问题,今天,我就跟大家一起分享从技术、产品到工艺,到底有哪些问题,容易出什么问题。

  关于技术,首先了解一下它的原理。套筒灌浆连接是将带肋钢筋插入金属套筒,然后注入灌浆料拌合物,最后形成钢筋的对接连接(接头)。这里涉及到三个关键词,一个就是套筒,再一个就是灌浆料,这两个属于产品,还有就是注入(工艺)灌浆料后形成的接头。

  这种技术在国外应用有50多年的历史。1968年在美国最早应用,日本是在84年前后开始应用,直到现在日本及一些欧美国家一直应用。国外专门做钢筋连接方面的企业如日本的NMB、TTK,法国的DEXTRA,美国的LENTON等他们都在推广这个技术产品。在国内,第一个应用灌浆套筒连接的装配式剪力墙结构项目应该是2010年北京万科假日风景D1#D8#楼,然后到现在9年的时间,国内应该有数百上千个项目应用了灌浆套筒连接。

  套筒灌浆连接应用前期及期间,国内多个知名高校和研究机构做了大量的研究和试验,研究包括套筒灌浆连接节点对装配式框架结构、剪力墙的抗震性能有没有影响,最后结论是没有问题,这些研究结论和成果也是编制出台一系列相关国家、行业标准的主要依据。在国内目前已有的相关规范,关于技术产品的有《钢筋连接用灌浆套筒》JG/T 398-2012、《钢筋连接用套筒灌浆料》 JG/T 408-2013、《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》 JGJ 355-2015等行标,还有很多地方标准及协会标准。前述三项标准都在修订当中,其中JG/T 398、JG/T 408基本上修订完成待批,JGJ 355今年刚刚开始启动修订,计划年底修订完成。围绕结构设计方面,里面涉及到灌浆连接的一个是行标JGJ 1-2014,还有一个国标GB/T 51231-2016,还有一些建筑标准图集里面也涉及到灌浆连接产品。

  总之,由上可见,套筒灌浆连接在技术上是可靠的,不需要质疑,目前涉及到装配式混凝土受力构件的连接还没有找到很好的可以替代套筒灌浆连接的方法。

  关于产品,上面提到了,第一个关键产品就是灌浆套筒。在国外,有全灌浆的,也有半灌浆的,有日本的,有法国的美国的,但是国外套筒有一个共同特征,全部是铸铁套筒。在我国灌浆连接2010年开始应用,研究开发还要早些,到目前有各种各样的套筒,JG/T 398-2012标准中,根据结构形式分全灌浆和半灌浆套筒,根据加工形式或材料类型分铸铁铸造成型的以及各类钢机械加工成型的,机械加工成型套筒是我国特色。新的JG/T 398修订中,又根据市场发展情况,将机械加工成型又做了细分,即切削加工和压力加工(如滚压加工、挤压加工)。总的来说,在国内市场上,各种钢制机加工的、铸铁铸造的套筒都有,五花八门,但套筒选择中应该注意什么?比如,对于铸造套筒,要铸造好的话确实没有问题,但由于铸造是一个个铸造成型的,铸造内在缺陷、球化率指标控制确实非常关键且有一定难度;对于半灌浆套筒,有很多优势,但是涉及到螺纹连接的部分,有些细节如螺纹终端需要设置减小接头残余变形的顶紧构造等,有些单位并不关注;再就是套筒的材质,无论是挤压成型、滚压成型,还是铸造,都要考虑材质的加工性能,以及加工沟槽数量和形状的合理性和加工后结构的稳定性等等。

  第二个关键产品就是套筒灌浆料。我国2013年就出台行标JG/T 408,跟国外同类产品一样,明确是水泥基的灌浆材料。这个标准对关键时点指标做了比较明确的要求,但是真正的灌浆料使用起来关键时点指标表明不了过程应用的全部特征,所以在选择灌浆料时,首先要根据实际的操作情况,如手动、机械灌浆,温度低些的还是夏季高温的,构件形式,套筒大小,灌浆方式(联通灌浆还是单个灌浆)等等进行综合考量;其次就是灌浆料虽然是一个独立的产品,但是必须要与特定的套筒配套使用,也就是需要经过与套筒的配套的验证,才能满足最终形成接头的要求;再一个就是关于国外的灌浆料,有人提到有些参数指标和国内不一样,但是国外灌浆料强度的检测试验方法和国内是有区别的,所以不能单独拿国外产品某个强度指标和国内产品进行对比。

  在JG/T 408-2013标准当中没有规定过程验证的方法,但是灌浆料实际应用当中过程状态确实非常重要,跟日本企业交流中他们是这么验证的:首先要对你的产品进行搅拌观察,有经验的人在那盯着,看你搅拌的时间和状态;第二步,搅拌完了以后要对模拟构件(做成透明套筒)灌浆,灌浆的时间和灌浆料在接缝和套筒里面的流动状态都要进行观察和验证;第三就是对实体构件进行灌浆连接。经过这些过程验证,才能决定这一产品能否在工程应用。实际上这个过程,同时也验证了所用的搅拌设备、灌浆设备及操作工艺是不是配套可行的,而这个在标准里面也是没有的。

  关于产品第三个要介绍的就是灌浆接头。对于工程项目来说,最终不单单是用套筒,或者用灌浆料,而是这两者组合在一起形成的接头,即套筒+灌浆料+施工工艺=接头,接头合格才是最终目的,工程用的是套筒、灌浆料的组合,二者要匹配,要配套使用。

  首先,何为匹配?匹配的标志之一就是要做套筒和灌浆料形成接头的型式检验,JGJ 355标准中有具体要求。型式检验是检验配套套筒和灌浆料形成接头能否满足全部接头性能要求,厂家技术产品开发时要做,工程项目也要有,这里主要讲工程项目的匹配。当用于工程项目时,所谓匹配,必须保证该型检报告所用套筒和灌浆料和项目实际应用的套筒和灌浆料产品是一致的,否则就不叫匹配,也就是说这个型式检验报告对项目无效。

  第二,由谁匹配?谁能够保证型式检验产品和项目上用的产品一致?JGJ 355条文说明7.0.2有明确要求。一种是厂家匹配,一种是由施工单位(项目)匹配。如果套筒和灌浆料由同一个厂家提供(即厂家为接头提供单位)时,厂家提供的型式检验报告有效;由施工单位独立采购套筒、灌浆料(即不是一个厂家的套筒和灌浆料)时,施工单位即为接头提供单位,由施工单位匹配,即由施工单位做型式检验。

  关于匹配,出现问题最多的是厂家之间相互匹配。如施工单位分别从厂家甲和厂家乙购买灌浆料和套筒,其中厂家甲向施工单位提供了由厂家甲和厂家乙两家产品配套制成接头的型式检验报告,是不是合理的?这时,如果厂家乙出具了书面证明,证明厂家甲所做型式检验采用的确实是厂家乙的产品,并且该施工单位所采购产品与做型检时的产品一致(包括材质、配比、结构参数没有任何变化),这个时候我认为厂家之间的相互匹配是合理的,厂家甲提供给项目的型检报告是有效的,否则,就是无效的。目前,项目现场这种厂家之间无效匹配的型检报告情况应该不少,要引起重视。

  关于型式检验报告,本身也有问题。举两个例子:一个是做型检的时候采用钢筋的抗拉强度太低,远低于其标准值的1.15倍。这时,虽然拉伸试验时接头断于钢筋母材,接头合格,但是没有验证该套筒和灌浆料匹配后能否达到1.15倍以上抗拉强度标准值的要求;一是型式检验试件制作时钢筋插入过长,超出锚固长度设计值,有的甚至把套筒中预留的2cm现场钢筋安装间隙也部分或全部用掉了,这时试件试验结果合格,但不能证明按设计长度插入施工时是否合格。

  再一个大家关心的全灌浆和半灌浆连接的比较。从对比图表中看出,半灌浆的直观缺点是在预制工厂需要对钢筋加工直螺纹。而稍加分析,钢筋直螺纹连接属于机械连接,已经是现浇工程项目普遍采用的方法,现在由现场作业变成工厂化作业,稍加管控就可以做出合格接头。另外,恰恰是由于在预制厂已经通过螺纹连接完成一半连接工作,操作和质控难度最大的现场灌浆只剩余一半套筒高度,作业难度大大降低,完全符合预制装配理念。除了这个,剩余的7个方面比如套筒尺寸、套筒在模具中的绑扎固定、加密箍筋用量、灌浆料用量、灌浆压力、漏浆风险、灌浆不满对锚固力的影响敏感度等等,应该说半灌浆连接的优点更为明显。所以,我建议对项目工程整体而言,能用半灌浆连接的还是尽量选择采用半灌浆,但要提醒构件厂对钢筋螺纹加工工序要进行管控。

  关于施工工艺方面,首先强调需要施工单位认真去做的一般规定(JGJ 355-6.1条):一个就是匹配,前面提到的灌浆套筒和灌浆料的匹配性;第二要编制专门的施工方案;第三要对灌浆施工人员进行专业培训;第四对于首次施工选择有代表性的单元或部位进行“三试”——试制作、试安装、试灌浆。这些要求是不是认真去做了,关系到项目施工是否顺利。经常出现总包方没有提前布局、统筹协调安排,套筒由构件制作方采购、灌浆料由安装队伍采购,各自为战,造成:产品之间匆忙匹配、盲目匹配或干脆没有匹配;培训由产品厂家分别进行,不能对形成灌浆连接的全过程特别是施工工艺提供完整有效的服务与技术支持;没有按要求及时做工艺检验,到验收时才发现好多该做的检验还没有做等等。

  在构件制造环节,需要关注的地方:一是套筒本身要做型式检验,要做进厂检验;二是对套筒安装人员进行培训;三是对半灌浆连接螺纹端的钢筋加工要进行控制。前面提到了,直螺纹连接在我国应用20多年,目前99%的现浇工程项目钢筋采用直螺纹连接,技术工艺非常成熟,应该说在工厂应用更容易控制质量,但是目前预制工厂加工直螺纹还是会有问题发生,为什么?现场有监理控制,工厂没有把思维观念转过来,没有重视或配备质控人员,任由工人自己干。实践证明,直螺纹加工属于机械加工,只要重视,靠一把检规、甚至目测就能控制。对于全灌浆套筒应用,为便于安装、钢筋定位准确,建议在套筒上有限位装置;四是套筒与模具之间的固定,方法各异,但要注意既要固定、定位准确,还要密封,以免浇筑混凝土时将灰浆漏到套筒里;五是对灌浆、出浆管材料的选择,日本企业推荐全部采用PVC管,而国内啥样的都有,形形色色,但总的要求是这个管子本身结实有一定刚性,不开裂不扭折,当然还要和套筒连接嘴连接牢固,保证打灰时不脱落。

  在现场施工环节,需要重点控制什么?第一,灌浆料要选择好,还要保证与套筒的匹配性;第二,对操作人员进行培训,最好选用有责任心的人员或专业的队伍;第三,构件吊装前检查待连接钢筋,特别转换层钢筋的位置及锚固尺寸,钢筋位置可制作专门的三维模板进行检查;第四,对于多套筒联通灌浆的分仓、封缝处理;第五,对座浆施工工艺,目前有些专家还有一些异议,在新的规范修订时建议考虑。新加坡有专门的座浆工艺,我们考察过认为不错,对大规格套筒灌浆可以借鉴;第六,对于灌浆料制备有相应的要求,包括搅拌器的搅拌速度要配套,加水率要严格控制;第七就是灌浆,灌浆按灌浆工艺进行,容易被忽视的就是灌浆泵的选择配套。目前市场上灌浆泵五花八门什么样都有,有气压的,有螺杆直接输送的,有凸轮间接挤压输送的,有的灌浆速度过快。我们建议,灌浆速度每分钟不要超过3升,过快很容易产生先满后缩现象,采用凸轮间接挤压输送泵较好,这也是日本工法推荐的。

  关于低温施工问题,大家都很关心。国内涉及到5度以下施工的机会很多,为此我们承担了“十三五”国家重点研发计划课题,专门研制出从 -5度到10度区间施工的灌浆料产品,在去年冬季已经有3个项目成功应用。但因为涉及冬施,施工条件苛刻,要求施工管理措施严格,目前不建议大面积推广。在北京,目前的政策是针对每个项目制定单独的冬季灌浆施工专项方案,经过专家评审后才可以施工。

  关于灌浆饱满度的检测,目前还没有好的、切实可行的方法,应该说是世界级的难题。目前还是靠过程控制加上对出浆口处的外观目测进行判断;还有如南京市,采用破损法进行检测,即在现场将灌浆连接后的构件混凝土表面凿开,直接截取套筒灌浆接头进行拉伸检测。这种方法比较直接有效,但必须设计院同意并有合适修补方案;还有就是在灌浆连接后的套筒某个部位钻一个不影响套筒承载力的小孔,用内窥镜直接观察浆料饱满度;当然,还有预埋钢丝拉拔法、预埋传感器法、X射线成像法、预埋导线电阻测量法等等,有的已经写入地方标准,有的还在研究试验阶段,但目前这些方法还各有局限,不能成为工程主要检测手段。

  总之,如前所说,套筒灌浆连接在技术上是成熟的,应用成败关键在管控,即产品选择配套和过程管控。我们建议,各界应该从对这种技术的“热烈”关注落实到切实管控,建议从如下几方面入手:一是政策层面,相关部门要出台相关政策,加强技术产品的市场准入和监督,对灌浆人员资格要有专门资格认定更好;二是配套,包括总包方对套筒、灌浆料要统筹配套选择,严格控制。避免套筒、灌浆料采购选择时预制工厂和安装单位“各自为战”,“匆忙不合规匹配”;预制工厂及吊装队伍关注的配套还有:钢筋螺纹加工机、套筒与模板固定件、灌浆排浆管、灌浆料搅拌器、灌浆泵、灌浆料试模、灌浆工艺等;第三是培训,从管理、技术、质控到操作人员,都要重视培训,特别是针对所选择产品的相应产品使用的系统性培训;第四,预制工厂要有“工厂化”思维,用mm级代替现浇的cm级思维,要配备专人负责质量控制;施工方(吊装队伍)对灌浆工序要严格把控,灌浆操作一定要选择经过培训的高素质人员,并要有有效的过程监控措施; 第五,结合发现问题与技术进步严谨及时修订标准并严格执行。 

  再次强调,技术产品的配套、半灌浆连接的钢筋丝头加工、现场灌浆是质量控制的重点,其中难点是现场灌浆。实践证明,只要各级领导重视,有“小接头、大文章”的管控意识,不在这一关键环节一味追求低成本,选择配套可靠产品,好好使用,就能够做出好的灌浆连接接头,造出好房子。

本站关键词:钢筋套筒,钢筋链接套筒,钢筋直螺纹套筒
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