2013年11月上 施工技术 第42卷第21期 CONSTRUCTION TECHNOLOGY 113 DOI: 10. 7672/sgjs2013210113 钢筋套筒灌浆连接技术研究与应用进展 韩超郑毅敏赵勇 （1.同济大学土木工程学院上海200092;2.同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司上海200092） [摘要]钢筋套筒灌浆连接是一种性能可靠、施工方便的机械连接技术主要适用于装配式混凝土结构.
评述了钢 筋套筒灌浆连接接头的构造、工作机理、试验验证标准以及施工工艺讨论了配置套筒灌浆连接的预制构件的试验 研究进展，最后对该项技术的研究及应用提出了建议.
[关键词]混凝土：装配式混凝土结构：钢筋；套筒连接：研究 [中图分类号】TU755.3 【文献标识码]A [文章编号】1002-8498(2013}21-0113-04 Research and Application Development of GroutSleeveSplicingforReinforcement Han Chao Zheng Yimin² Zhao Yong’ ( 1. College af Gril Enginering Tngji Uizersity Shanghai200092 China; 2. Architectural Besign &: Resrch Instiute ef Tongji Unisesity ( Groap) Go. Iad. Shonghi 200092 China) Abstraet: Grout sleeve splicing is a convenient and reliable method for reinforcement connecting and it is mainly applicable in precast concrete structure. The structure working mechanism standard test method and construction technology of grout sleeve splicing are summarized. Experimental studies of the specimen with grout sleeve splicing and relevant conelusions are diseussed and suggestions are put forward. Key words: concrete precast concrete structures reinforcement; sleeve connection; research 0引言 国家及我国台湾地区的多家公司致力于套筒灌浆 预制构件的连接节点是装配式混凝土结构理 接头的研发取得了多项专利使其获得广泛应用 论上的薄弱环节而纵向钢筋的连接又是预制构件近年来随着装配式结构在国内的再次兴起，套筒 连接的关键.
现浇混凝土结构中常用的纵向钢筋灌浆接头在我国内地也开始应用而且正在修订的 连接方式有绑扎搭接、焊接连接以及机械连接等，行业标准《装配式混凝土结构技术规程》（征求意见 由于装配式混凝土结构的连接部位较小采用这些稿）对套筒灌浆接头的设计、施工提出了要求另 传统的钢筋连接方式不便于施工、20世纪60年外行业产品标准《钢筋连接用套筒灌浆料》、《钢筋 代余占疏（AlfredA.Yee)在美国发明了钢筋套连接用灌浆套简》也已编制完成将为套筒灌浆接 简灌浆连接接头（以下简称“套筒灌浆接头”）很好头的推广提供技术依据 地解决了装配式结构中的纵向钢筋连接问题，可有 1套筒灌浆接头的分类和构造 效实现“装配等同现浇“的设计要求.
套筒灌浆接头所使用的套筒一般由球墨铸铁 套筒灌浆接头是由专门加工的套筒、配套灌浆 或优质碳素结构钢铸造而成其形状大多为圆柱形 性广、安装简便等优点，过去几十年美国、日本等 高强、微膨胀等性能.
国内外已有很多种套筒灌浆接头且其形式多 国家科技支撑计划项目（2011BAJ10B02） 种多样但按套筒的形式，总体上可分为全套筒灌 [作者简介]韩超硕士研究生L-mil:hcm87@ gmail. [收稿日期] 2013-02-08 浆接头和半套筒灌浆接头两大类.
全套筒灌浆接 头的两端均采用灌浆方式连接钢筋（见图1a）其适
114 施工技术 第42卷 用性广是目前使用最广泛的一类套筒灌浆接头形 表1$25钢筋套筒灌浆接头产品参数比较 式.
半套筒灌浆接头构造如图1b所示这类接头在 Table 1 Parameters of grout sleeve splicing 预制构件端接头一般采用直螺纹方式连接钢筋现 joints for d625 reinforcement 场装配端采用灌浆方式连接，由于直螺纹连接端 套筒灌浆 套筒/mm 灌浆料 所需要的钢筋锚固长度小于灌浆连接端所需的钢 接头产品 Dl 28d强度/流动度/ MPs 筋锚固长度，半套筒灌浆接头尺寸较小，但对所使 mm 3 用的套筒材料有较高要求，且对预制端连接钢筋型 润泰[ 2 47 14 12 85 180 - 全套商 0 1 4 300 号的要求也较严成本较全套筒灌浆接头高 灌浆接头 Splice- NMB 3 排浆孔 雅浆孔 7 15 16 75 127 封浆 剪力键 钢筋限位挡板 sleee(1) 0 152 橡胶环 半套筒 Lenton 2 1 51 17 60 127 灌装接头imtrlk[] 9 152 预划端钢第 预留插入钢第 钢筋与灌浆料结合面的黏结作用由材料黏附 a全套简灌接头 排浆孔 浆孔 力、表面摩擦力和钢筋表面肋部与灌浆料之间 钢施位档板，剪方限 1 的机械咬合力构成钢筋中的应力通过该结合面 传递到灌浆料中如图2a所示.
灌浆料与套筒内壁 结合面的黏结作用同样由f，构成灌浆料中 d 的应力再通过该结合面传递到套筒中.
同时，套筒 预制端训答 预留插入销第 外混凝土和套筒可分别为灌浆料提供有效的侧向 b率套简灌家接头 约束力F和F（见图2b）可以有效增强材料结合 图1套筒灌浆接头的分类和构造 面的黏结锚固作用确保接头的传力能力.
Fig. 1 Classification and structure of grout sleeve splicing joints 套筒、 如图1所示套筒产品的主要外形参数包括： 长度L、壁厚预制端开口直径D装配端开口直 装料 钢施 径D.在套筒两端设有灌浆孔和排浆孔，全套筒 套筒 力格 灌浆料 灌浆接头预制端还设有封浆橡胶环.
为增强灌浆 a 级剂面 b断面 料与套筒之间的黏结咬合力，在套筒内部大多设 有剪力键-为了控制钢筋伸入套筒的长度在套 图2套筒灌浆接头机理 Fig. 2 Principle of grout sleeve splicing 筒内部设置钢筋限位挡板.
套筒构造及两端钢筋 锚固长度L与连接钢筋的直径、强度、外形以 套筒灌浆接头的理想破坏模式为套筒外钢筋 及灌浆料性能、施工偏差要求等因素有关，需要由 被拉断破坏（见图3a）接头起到有效的钢筋连接作 产品形式检验试验确定，润泰、NMBSplice- 用：除此之外套筒灌浆接头也会受其他因素影响 sleeve，Lenton interlok3种25钢筋套筒灌浆接 形成如下破坏模式：钢筋灌浆料结合面在钢筋 头的套筒与灌浆料主要参数如表1所示.
可以看 拉断前失效会造成钢筋拔出破坏（见图3b）这种 出不同厂家的产品参数差别较大故建议套筒与 情况下应增大钢筋锚固长度以避免此类破坏；灌浆 灌浆料配套使用.
料-套筒结合面在钢筋拉断前失效会造成灌浆料拔 2套筒灌浆连接的性能 出破坏（见图3c）可在套筒上适当配置剪力键以避 2.1套筒灌浆接头的工作机理 免此类破坏；灌浆料强度不够，会导致接头钢筋拉 套简灌浆连接可视为一种钢筋机械连接，但与 断前发生灌浆料劈裂破坏（见图3d）：套筒强度不 直螺纹等接头的工作机理不同套筒灌浆接头依靠 够会导致接头钢筋拉断前发生套筒拉断破坏.
材料间的黏结来达到钢筋锚固连接作用.
当钢筋 2.2套筒灌浆接头的性能要求和检验方法 受拉时拉力P通过钢筋-灌浆料结合面的黏结作用 目前套筒灌浆接头的性能要求和检验方法主 传递给灌浆料灌浆料再通过其与套筒内壁结合面 要执行的是钢筋机械连接的相关标准美国钢筋 的黏结作用传递给套筒 机械连接试验标准ASTMA1034给出了钢筋机械
2013 No. 21 韩超等：钢筋套筒灌浆连接技术研究与应用进展 115 杆再将套筒套在橡胶环上的措施（见图4a）.
2）构件现场安装前需清洁预制构件连接结合 面并确认套筒内无异物，构件吊装就位后，及时 在构件两个方向设置可调临时斜撑，并对构件垂直 度和标高进行调整.
调整后在柱四角加塞垫片以 增加稳定性. a钢筋控断 b肪拔出 3）灌浆前，采用吹气法等对套简进行清孔，并 在构件根部设置封模，且封模材料要求能承受灌浆 压力-灌浆料应按照产品使用说明拌制均匀，其流 动度应符合产品使用要求.
灌浆时将灌浆料从下 方灌浆孔注入持续到各排浆孔连续流出圆柱状浆 液后用橡胶塞封堵排浆孔（见图4b）.
灌浆后应对 c浆料拔出d灌浆科劈裂 构件加强保护避免受到冲击、振动，且待灌浆料达 图3套筒灌浆连接的典型破坏模式 到规定强度后方可进行上部结构施工以及拆除临 Fig. 3 Typical failure mode of grout sleeve splicing 时斜撑，灌浆操作过程中，如果出现无法出浆的情 况应立即停止灌浆作业查明原因及时排除故障.
连接的性能要求和试验方法并规定套筒灌浆连接 需满足美国规范ACI318-08中的type2接头要 求即满足接头的抗拉强度应>125%钢筋标准屈服 强度等性能要求且根据实际需要进行重复加载试 验、高周疲劳试验、滑移试验等、由于套筒灌浆接 头需要在同一连接区段内100%连接，因此按（钢筋 机械连接技术规程》JGJ107-2010"的相关规定， 应满足I级接头要求接头抗拉强度大于钢筋的抗 ：预埋套筒准案的构行制作 拉强度标准值并能经受规定的高应力和大变形反 套筒 预制柱 复拉压试验.
推浆孔 排浆孔 与直螺纹等一般钢筋机械连接相比，套筒灌浆 预制端钢航 预留插入钢箱 接头产品形式各异，连接机理也较复杂，且连接性 灌浆孔 排浆孔 能受到更多产品参数的影响，如钢筋锚固长度、锚 =. 固偏差、灌浆料龄期、灌浆环境、套筒内部构造等.
封模 现有标准对套筒灌浆接头的这些特点并未充分考 b淮浆施工工艺 虑而直接套用一般钢筋机械连接的性能要求、试 验方法和施工操作要求值得商權.
图4套筒灌浆连接预制柱 3套筒灌浆接头施工工艺 Fig. 4 Precast column connected with 实际工程应用中套筒在预制构件制作时预先 grout sleeve splicing 埋入构件的连接端现场施工时另一个连接构件的 4套筒灌浆连接构件试验研究 外露钢筋插入套筒、构件安装定位后，通过灌浆连 目前国内外学者的试验研究主要集中在框架 接钢筋-与焊接、直螺纹机械连接等方式相比，采 柱、框架梁柱节点及剪力墙构件的抗震性能上.
用套筒灌浆连接具有可减小钢筋预加工工作量、现 4.1框架柱抗震试验 场施工时钢筋不会产生二次应力与变形、可接受相 Belleri等[2、Y.Kim]以及同济大学等[进 对较大的施工偏差等优点，但施工过程中也存在一 行了钢筋套筒灌浆连接的预制柱（以下简称“预制 些值得注意的问题 柱”）低周反复加载试验.
试验结果表明，预制柱的 1)在构件制作预埋套筒时需采取有效措施保 承载力、延性和耗能能力等能够达到或接近现浇 证套筒位置和构件中纵筋的外伸长度、位置等符合 柱；预制柱的破坏模式与现浇柱有明显区别，如轴 设计要求，并防止浇筑混凝土时套筒、钢筋移位和 压比较小时柱和基础的结合面易开裂并产生直剪 套筒漏浆，如可采取在柱底模上固定橡胶环和螺 破坏：柱根套筒区域形成刚域，破坏面出现在套筒
116 施工技术 第42卷 顶面（见图5a）：采用套筒灌浆连接钢筋的混凝土保 都能够有效传递预制剪力墙中竖向钢筋的应力：其 护层厚度相对较大，套筒上部区域混凝土保护层大承载力、破坏形态、试件刚度和耗能能力与现浇墙 块剥落后轴压比会突然增大而发生受压破坏（见 试件的基本相当；值得注意的是，由于剪力墙试件 图5b）.
因此在预制柱的设计和施工中应考虑套 厚度限制墙根套筒高度范围内并未配置水平钢 筒灌浆套筒接头不宜在断面尺寸较小的柱中使用， 筋导致其极限压应变小于有箍筋约束混凝土，为 预制柱的箍筋加密区宜适当延长，在靠近套筒顶面 了提高混凝土的受压变形能力和墙的变形能力建 区域应配有筋，可采取在保护层中配置细直径网 议在墙根套筒高度范围内设置箍筋.
状钢筋防止其大块剥落接缝结合面应进行粗糙化 5结语 处理或留设剪力键等.
套筒灌浆接头是装配式结构中纵向受力钢筋 有效且可靠的钢筋机械连接方式，可在装配式混凝 土结构中推广应用，结合套筒灌浆接头的技术特 点与我国的工程应用特色，还有一些问题值得进一 步研究如套筒灌浆接头的性能试验检验方法、框 架柱和剪力墙中套筒灌浆接头的布置形式、大保护 层防大块剥落技术、套筒区域配雉形式以及施工中 的灌浆质量控制方法和验收标准等.
a套简区所城效应 b非套筒区保护层 致谢：衷心感谢中国建筑科学研究院王晓锋和 严重装落 沛丰建筑工程（上海）有限公司赖宜政为本文撰写 图5预制柱抗震试验破坏情况 提供的宝贵资料和修改建议！
Fig. 5 Precast column damage in seismic test 参考文献： 4.2梁柱节点抗震试验 [1 Splice-sdee moth America [ EB/0OL. ]. hap: //. 刘烟[5、中国建筑科学研究院、张斌[等 splicesleeve / [ 2 ] ACI 550. 1R-01 Emulaing cast-in-place detalling in precast 对柱纵向钢筋采用套筒灌浆连接的各类装配式框 conerete stnactures [ S ]. American Cascnte Instiste 架节点进行了低周反复加载试验并与相应的现浇 Fuamingue Hils Michigan 2001. 框架节点进行了对比.
试验结果表明[s，同样受 [3]李晓明.装配式混凝土结构技术规程编制概述[J].住宅产 力条件下的装配式框架节点与现浇框架节点的抗 业 2012( 7) : 26-27. [4]DBJ/CT082-2010润泰预制装配整体式混凝土房屋结构体 震性能主要指标基本相当部分试件的延性和承载 系技术规程[S].上海：沛丰建筑工程（上海）有限公 力甚至略好于现浇节点，节点的破坏模式基本均为 司 2010. 梁根弯曲破坏，柱根接缝结合面未发生破坏；由于 [ 5 ] Erico lemton interlok [EB/OL ] htp: /. ric. / 装配式框架叠合梁腹筋和腰筋未伸入节点，梁端结 prodkucts/INTERLOK. asp. 合面发生了较大剪切滑移变形.
因此，经适当设 [6 ] Einea Yamae T Tadns. Grt-filled pipe splices for preast concrete constructice [J]. PCI Joumal 1995 40[ 1) : 82-93. 计装配式框架节点可以符合“强节点弱构件、强柱 [ 7 ] Ong Hers Yee. Experimmtal stuly of gruun Slled splie slese 弱梁、强剪弱弯”的抗震设计要求，但设计时应注意 inlegraled writh shear key for pecal cemcnte ceeetion [D]. 验算梁端结合面的直剪承载力施工时应注意结合 University Techrology MALAYSIA 2010. 面的处理并应控制节点区域混凝土的浇筑质量.
[ 8 ] ASTM A1034-10a Sandard test method for testing mechanical 4.3剪力墙抗震试验 splices fer sleel reinfering bars [ S ]. ASTM West Conshshocken PA 2010. Khaled等对包括5种钢筋连接方式的预制 [9 ACI 31808 Biling e mquim fr strtural e 墙进行了低周反复加载试验，Khaled等的试验结 al cmmentey [S]. American Concrete Institte Farmingon 果表明5种钢筋连接的受力性能和变形性能都能 Hills Michipan 2008. 达到使用要求采用套筒灌浆接头且在结合面设置 [10]中国建筑科学研究院.JGJ107-2010钢机械连接技术规程 [S].北京：中国建筑工业出版社2010. 剪力键预制墙的承载力最高，且其延性优于采用直 [11]吴子良.钢套筒灌浆连接技术[J].住宅产业2011（6}：59- 螺纹接头的剪力墙.
彭媛媛”进行的预制剪力墙 61. 抗震性能试验中预制试件纵筋全部采用套筒灌浆 [12] Belleri Rira P. Seismie beharior of precast colkmn-o- 方式连接并且包括了全套筒灌浆接头和半套筒灌 fondation groted sleeve connections [C ]//The 14th Woedd Confermoe on Earthuake Enginering 2008. 浆接头试验结果表明，两种类型的套筒灌浆接头
