预制构件节点钢筋连接施工方法

预制构件节点的钢筋连接应满足行业标准《钢筋机械连接技术规程》（JGJ 107—2016）中I级接头的性能要求，并应符合行业有关标准的规定。预制构件钢筋连接的种类主要有套筒灌浆连接、钢筋浆锚搭接连接以及直螺纹套筒连接。

1）钢筋套筒灌浆连接施工

（1）工作原理

钢筋套筒灌浆连接的工作原理是：将需要连接的带肋钢筋插入金属套筒内“对接”，在套筒内注入高强、早强且有微膨胀特性的灌浆料，灌浆料在套筒筒壁与钢筋之间形成较大的正向应力，在带肋钢筋的粗糙表面产生较大的摩擦力，由此得以传递钢筋的轴向力，如图5.62、图5.63所示。

图5.62　套筒灌浆连接原理

图5.63　套筒灌浆作业原理

下面以现场柱子连接为例介绍套筒灌浆的工作原理。

上面预制柱与下面柱伸出钢筋对应的位置埋置套筒，预制柱的钢筋插入到套筒上部一半位置，套筒下部一半空间预留给下面柱的钢筋插入。预制柱套筒对准下面柱伸出钢筋（图5.64）安装，使下面柱钢筋插入套筒，与预制柱的钢筋形成对接，然后通过套筒灌浆口注入灌浆料，使套筒内注满灌浆料。

图5.64　下面柱伸出钢筋

套筒连接是对现行混凝土结构规范的“越线”，全部钢筋都在同一截面连接，这违背了规范中关于“钢筋接头同一截面不大于50%”的规定。但由于这种连接方式经过了试验和工程实践的验证，特别是超高层建筑经历过大地震的考验，这是可靠的连接方式。

（2）材料要求

①套筒。套筒的材质有碳素结构钢、合金结构钢和球墨铸铁，内壁粗糙。我国套筒的材质既有球墨铸铁，也有碳素结构钢和合金结构钢材质。现行的行业标准是《钢筋连接用灌浆套筒》（JG/T 398—2012）。

②灌浆料。灌浆料要求具有高强、早强、不收缩、微膨胀的特点，灌浆料行业标准是《钢筋连接用套筒灌浆料》（JG/T 408—2013）。

（3）套筒灌浆连接的规定[参照《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1—2014）]

①接头应满足行业标准《钢筋机械连接技术规程》（JGJ 107—2016）中I级接头的性能要求，并应符合国家现行有关标准的规定。

②预制剪力墙中钢筋接头处套筒外侧钢筋混凝土保护层厚度不应小于15 mm，预制柱中钢筋接头处套筒外侧箍筋的混凝土保护层厚度不应小于20 mm。

③套筒之间净距不应小于25 mm。

④预制结构构件采用钢筋套筒灌浆连接时，应在构件生产前进行钢筋套筒灌浆连接接头的抗拉强度试验，每种规格的连接接头试件数量不应少于3个（这一条是强制性规定）。

⑤当预制构件中钢筋的混凝土保护层厚度大于50 mm时，宜对钢筋保护层采取有效的构造措施（如铺设钢筋网片等）。

（4）工艺流程及操作方法

①施工准备。准备灌浆料（打开包装袋检查，灌浆料应无受潮结块或其他异常）和清洁水；准备施工器具；如果夏天温度过高，准备降温冰块，冬天准备热水。

②制备灌浆料基本流程。制备灌浆料基本流程如图5.65所示。

图5.65　制备灌浆料基本流程图

a.称量灌浆料和水：严格按本批产品出厂检验报告要求的水料比（如11 g水+100 g干料，即为11%），用电子秤分别称量灌浆料和水，也可用刻度量杯计量水。

b.第一次搅拌：用灌浆料量杯精确加水，先将水倒入搅拌桶，然后加入约70%料，用专用搅拌机搅拌1～2 min，要求浆料大致均匀。

c.第二次搅拌：将剩余料全部加入，再搅拌3～4 min至彻底均匀。

d.搅拌均匀后，静置2～3 min，使浆内气泡自然排出后再使用。

e.流动度检验：每班灌浆连接施工前进行灌浆料初始流动度检验（图5.66），记录有关参数，流动度合格方可使用。检测流动度环境温度超过产品使用温度上限（35 ℃）时，须做实际可操作时间检验，保证灌浆施工时间在产品可操作时间内完成。

f.根据需要进行现场抗压强度检验（图5.67）。制作试件前浆料也需要静置2～3 min，使浆内气泡自然排出。检验试块要密封后与现场同条件养护。

图5.66　流动度检测

图5.67　强度检测

③施工灌浆基本流程。施工灌浆基本流程如图5.68所示。

a.灌浆孔与出浆孔检查。在正式灌浆前，采用空气压缩机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。

b.施工灌浆。底部接缝处四周封模，柱底封模如图5.69所示。封模可采用砂浆（高强砂浆+快干水泥）或木材，但必须确保避免漏浆。采用木材封模时应塞紧，以免木材受压力作用而跑位漏浆。

图5.68　灌浆基本流程图

图5.69　柱底封模

如果施工过程中发生爆模，必须立即进行处理，每支套筒内必须充满续接砂浆，不能有气泡存在。若有爆模产生的水泥浆液污染结构物表面，必须立即清洗干净，以免影响外观质量。

通过工程项目的实践，采用保压停顿灌浆法施工能有效节省灌浆料的施工浪费，保证工程施工质量。用灌浆泵（枪）从接头下方的灌浆孔处向套筒内压力灌浆。特别注意，正常灌浆料要在自加水搅拌开始20～30 min内灌完，以尽量保留一定的操作应急时间。

灌浆孔与出浆孔封堵（图5.70），采用专用塑料堵头（与孔洞配套），操作中用螺丝刀顶紧。在灌浆完成、浆料凝固前，应巡视检查已经灌浆的接头，如有漏浆及时处理。

接头充盈度检查：灌浆料凝固后，取下灌、出浆孔封堵胶塞，检查孔内凝固的灌浆料上表面应高于排浆孔下缘5 mm以上，如图5.71所示。

2）钢筋浆锚搭接连接施工

尽管浆锚搭接连接方式所依据的技术原理源于欧洲，但目前国外在装配式建筑中没有研发和应用这一技术。近年来我国有大学、研究机构和企业做了大量研究试验，有了一定的技术基础，在国内装配整体式结构建筑中也有应用。浆锚搭接连接方式最大的优势是成本低于套筒灌浆连接方式。

图5.70　出浆确认并封堵

图5.71　接头充盈度检查

（1）工作原理

浆锚搭接连接的工作原理是：将需要连接的带肋钢筋插入预制构件的预留孔道里（预留孔道内壁是螺旋形的）。钢筋插入孔道后，在孔道内注入高强、早强且有微膨胀特性的灌浆料，锚固住插入钢筋。孔道旁是预埋在构件中的受力钢筋，插入孔道的钢筋与之“搭接”。这种情况属于有距离搭接。

浆锚搭接连接有两种方式：一是两根搭接的钢筋外圈有螺旋钢筋，它们共同被螺旋钢筋约束，如图5.72所示；二是浆锚孔用金属波纹管。

图5.72　浆锚搭接原理

（2）预留孔洞内壁

浆锚搭接连接方式，预留孔道的螺旋形内壁有两种成型方式：一是埋置螺旋的金属内模，构件达到强度后旋出内模；二是预埋金属波纹管作内模，不用抽出。

埋置金属内模方式旋出内模时容易造成孔壁损坏，也比较费工，不如预埋金属波纹管方式可靠简单。

（3）浆锚搭接灌浆料

浆锚搭接灌浆料为水泥基灌浆料，其性能应符合《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1—2014）中对钢筋浆锚搭接连接接头用灌浆料性能要求的规定，具体性能要求见表5.5。

浆锚搭接连接所用灌浆料的强度低于套筒灌浆连接的灌浆料。因为浆锚搭接连接由螺旋钢筋形成的约束力低于金属套筒的约束力，灌浆料强度高属于功能过剩。(www.xing528.com)

（4）浆锚搭接连接的规定

①《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1—2014）第6.5.4条规定：纵向钢筋采用浆锚搭接连接时，对预留成孔工艺、孔道形状和长度、构造要求、灌浆料和被连接钢筋，应进行力学性能以及适用性的试验验证。直径大于20 mm的钢筋不宜采用浆锚搭接连接，直接承受动力荷载构件的纵向钢筋不应采用浆锚搭接连接。

表5.5　钢筋浆锚连接用灌浆料性能要求

这里的“试验验证”是指需要验证的项目须经过相关部门组织的专家论证或鉴定后方可使用。

②《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1—2014）第7.1.2条规定：在装配整体式框架结构中，预制柱的纵向钢筋连接应符合下列规定：

a.当房屋高度不大于12 m或层数不超过3层时，可采用套筒灌浆、浆锚搭接、焊接等连接方式。

b.当房屋高度大于12 m或层数超过3层时，宜采用套筒灌浆连接。

也就是说，在多层框架结构中，《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1—2014）不推荐浆锚搭接方式。

（5）浆锚灌浆连接施工要点

预制构件主筋采用浆锚灌浆连接的方式，在设计上对抗震等级和高度有一定的限制。在预制剪力墙体系中预制剪力墙的连接使用较多，预制框架体系中预制立柱的连接一般不宜采用。钢筋浆锚搭接连接的施工流程可参考钢筋套筒灌浆连接施工。图5.73和图5.74所示为钢筋浆锚搭接连接的示意图和预制外墙浆锚灌浆连接及施工场景。浆锚灌浆连接节点施工的关键是灌浆材料及施工工艺、无收缩水泥灌浆施工质量。

图5.73　浆锚灌浆连接节点示意图

图5.74　预制外墙浆锚灌浆连接及施工场景

3）直螺纹套筒连接施工

（1）基本原理

直螺纹套筒连接接头施工的工艺原理是将钢筋待连接部分剥肋后滚压成螺纹，利用连接套筒进行连接，使钢筋丝头与连接套筒连接为一体，从而实现等强度钢筋连接。直螺纹套筒连接的种类主要有冷墩粗直螺纹、热墩粗直螺纹、直接滚压直螺纹、挤（碾）压肋滚压直螺纹。

（2）施工一般注意事项

①技术要求：

a.钢筋先调直再下料，切口端面与钢筋轴线垂直，不得有马蹄形或挠曲，不得用气割下料。

b.钢筋下料时须符合以下规定：设置在同一个构件内的同一截面受力钢筋的位置应相互错开，在同一截面接头百分率不应超过50%；钢筋接头端部距钢筋受弯点不得小于钢筋直径的10倍长度；钢筋连接套筒的混凝土保护层厚度应满足《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010，2015年版）中的相应规定且不得小于15 mm，连接套之间的横向净距不宜小于25 mm。

②钢筋螺纹加工：

a.钢筋端部平头使用钢筋切割机进行切割，不得采用气割。切口断面应与钢筋轴线垂直。

b.按照钢筋规格所需要的调试棒调整好滚丝头内控最小尺寸。

c.按照钢筋规格更换涨刀环，并按规定丝头加工尺寸调整好剥肋加工尺寸。

d.调整剥肋挡块及滚扎行程开关位置，保证剥肋及滚扎螺纹长度符合丝头加工尺寸的规定。

e.丝头加工时应用水性润滑液，不得使用油性润滑液；当气温低于0 ℃时，应掺入15%～20%亚硝酸钠。严禁使用机油作切割液或不加切割液加工丝头。

f.钢筋丝头加工完毕经检验合格后，应立即带上丝头保护帽或拧上连接套筒，防止装卸钢筋时损坏丝头。

③钢筋连接：

a.连接钢筋时，钢筋规格和连接套筒规格应一致，并确保钢筋和连接套的丝扣干净、完好无损。

b.必须用力矩扳手拧紧接头。力矩扳手的精度为±5%，要求每半年用扭力仪检验一次。力矩扳手不使用时，将其力矩值调整为零，以保证其精度。

c.连接钢筋时应对正轴线将钢筋拧入连接套中，然后用力矩扳手拧紧。接头拧紧值应满足表5.6规定的力矩值，不得超拧。拧紧后的接头应做上标记，防止钢筋接头漏拧。

表5.6　滚扎直螺纹钢筋接头拧紧力矩值

d.钢筋连接前，根据所连接直径的需要将力矩扳手的游动标尺刻度调定在相应的位置上。即按规定的力矩值，使力矩扳手钢筋轴线均匀加力。当听到力矩扳手发出“咔哒”声响时即停止加力（否则会损坏扳手）。

e.连接水平钢筋时必须从一头往另一头依次连接，不得从两边往中间连接，连接时两人应面对站立，一人用扳手卡住已连接好的钢筋，另一人用力矩扳手拧紧待连接钢筋，按规定的力矩值进行连接，这样可避免弄坏已连接好的钢筋接头。

f.使用扳手对钢筋接头拧紧时，只要达到力矩扳手调定的力矩值即可，拧紧后按表5.6规定力矩值检查。

g.接头拼接完成后，应使两个丝头在套筒中央位置相互顶紧，套筒的两端不得有一口以上的完整丝扣外露，加长型接头的外露扣数不受限制，但应有明显标记，以便于检查进入套筒的丝头长度是否满足要求。

④材料与机械设备：

a.材料准备。钢套筒应具有出厂合格证。套筒的力学性能必须符合规定，表面不得有裂纹、折叠等缺陷。套筒在运输、储存中，应按不同规格分别堆放，不得露天堆放，防止锈蚀和沾污。钢筋必须符合国家标准设计要求，还应有产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。

b.施工机具。施工机具为钢筋直螺纹剥肋滚丝机、力矩扳手、牙型规、卡规、直螺纹塞规。