套筒灌浆缺陷对装配式建筑节点连接性能影响及检测技术分析

摘要

装配式建筑作为一种具备抗震、节能、保温、防火等功能的建筑发展方式，其建设方式是通过将建筑材料生产为预制构件，在施工现场由施工单位对这些预制构件进行组合而成，是现代化建筑结构发展的重要方向。而保障装配式结构整体性的关键点在于预制构件的连接质量。其中，套筒灌浆连接具备操作简便高效、操作技术要求相对较低、适用范围广等特点，奠定了其成为构件连接主流方式的地位。然而，在现有的装配式施工过程，由于材料性能、灌浆工艺、施工步骤等都可能导致灌浆不饱满，从而给节点安全性带来隐患。目前，一方面国内缺少对灌浆缺陷理想、有效的检测方法，另一方面则缺乏灌浆缺陷对结构连接性能影响的认识，制约了灌浆套筒在装配式建筑中的应用。针对该问题，本文通过试验设计，研究灌浆缺陷对装配式节点连接力学性能的影响，并结合工程实际，对灌浆缺陷的产生原因和现有检测技术及标准规定进行阐述和讨论，对我国钢筋套筒灌浆连接的检测技术与相关研究进行对比和展望。　　（1）采用试验设计分析灌浆缺陷的产生原因及其对节点连接性能的影响。在采用自制灌浆料的条件下，通过对不同长度（无缺陷，1d，2d，3d，4d，5d）、不同位置（端部缺陷、中部缺陷）的缺陷类型进行设计，同时结合工程实际中容易产生的钢筋偏置情况，设计了钢筋偏置弯折试验组，并实施单向拉伸试验研究。试验结果表明：在单向拉伸作用下，当钢筋锚固长度缩短为4d（4倍的钢筋直径）时，试件呈现出钢筋拔出破坏的模式，即接头发生失效破坏。说明采用本试验自制的灌浆料，因具备较高强度，套筒灌浆连接接头的钢筋有效锚固长度控制阈值为5d；且在相同缺陷长度（即相同锚固长度）情况下，缺陷所处位置对破坏模式没有明显影响。　　（2）探讨钢筋套筒灌浆缺陷的形成原因与机理。钢筋套筒灌浆的端部缺陷主要受施工工艺影响导致灌浆料漏出，从而产生端部脱空；中部缺陷产生的主要原因在于进行套筒灌浆或补浆时，因套筒内空气无法彻底排除而造成灌浆空腔；水平缺陷则多为灌浆过程中漏浆导致水平套筒内部的产生上层脱空；钢筋偏心缘于套筒装配时的位置偏差，钢筋偏心容易引发灌浆缺陷和影响连接性能。　　（3）研究分析钢筋套筒灌浆连接的检测技术。钢筋套筒灌浆连接主要包括灌浆密实度检测和连接接头检测。本文主要对五种主要的无损检测方法进行探讨，包括：阵列超声波法、X射线法、预埋传感器法、预埋钢丝拉拔法、平行试件法，并对比分析多种灌浆密实度检测技术的优劣和适用性。得出：1.现有套筒灌浆连接密实度的检测技术均存在一定局限性，尤其在无损检测方面尚待进一步深入研究，且现场检测数据相对较少，缺乏实践支撑；2.现有检测设备未能从尺寸、空间、材料多样性等方面良好适配客观条件，且对检测设备精度要求较高，容易产生检测结果不精准或分析不便；3.工程实践检测与实验室试验存在差异，工程实践中套筒多为连通相接，而实验室中多为单个构件控制试验，致使数据对比的参照标准不一，无法达到有效检测目的。综合而言，目前所提各项检测技术均未能良好应用于工程实际，灌浆缺陷检测仍属于未决难题。　　（4）结合工程检测实例分析钢筋套筒灌浆质量影响因素。通过对某工程的送检检测结果进行研究分析，结合数据分析发现，钢筋套筒连接接头单向拉伸性能主要受钢筋与灌浆料之间的粘结力和钢筋的极限强度的影响，粘结力主要取决于灌浆料强度和钢筋锚固长度等因素。在同一工程设计指标中，采用同等材料，在锚固长度、灌浆料强度一致的情况下，钢筋套筒灌浆链接接头的力学性能受原材强度和性能影响基本一致，故套筒灌浆接头的安装操作工艺是节点连接质量的关键。因此，本文从质量控制替代缺陷检测的角度，提出适配于项目现场的质量控制与监督建议。

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