摘 要
裝配式建築工程的一項重要技術是灌漿套筒連接，把灌漿套筒在預製構件製作時，預先埋入構件的連接端，到施工現場將另一個連接構件的外露鋼筋插入套筒、構件安裝定位完成後注入灌漿料，套筒內的鋼筋和灌漿料通過黏結咬合的方式來實現構件連接，在施工過程中，只有完善可靠的構件連接才能滿足建築整體性要求，因此該技術的質量控制是重中之重。通過灌漿套筒連接技術的研究，分析全灌漿套筒和半灌漿套筒的優缺點，以及正插法和倒插法灌漿施工的優缺點，對該技術有了直觀的瞭解。
從原材和灌漿施工的質量控制，以及介紹質量檢驗方式，重點說明在施工中的控制重點，提出相應建議。
設計製作了一個部件模型，模擬施工現場實際操作的每一個施工步驟，將模擬施工中發現的問題認真總結，得出正確選用封倉工具做好分倉封縫工序、提前掌握熟悉灌漿機的機械性能、引入成熟度思路指導施工、灌漿料對溫度和時間較為敏感，對流動度的影響大等觀點，做好這些可以解決或規避一些問題的出現，達到預期質量控制的效果。
最後思考灌漿套筒冬期施工的方法，以及保證灌漿套筒連接技術質量的方法。
關鍵詞： 灌漿技術 灌漿料 質量控制
施工之“裝配式建築灌漿技術的幾點思考”
緒 論
研究背景：國家大力推廣裝配式建築，在政策層面上對新建的保障性住房預製化率有了明確的規定，施工單位承攬含有裝配式建築工程項目的比例逐年提高，日後裝配式建築必將有廣闊的發展空間。
動機：隨著裝配式建築的發展應用，面臨著許多問題，其中很多亟待解決，比如座漿料和灌漿料受外界環境溫度影響大，灌漿套筒內灌漿料充盈度難以普遍驗證等問題，希望通過分析灌漿套筒施工過程分析，採用管理措施手段，達到質量管理的目標。
意義：一切從施工現場實際出發，將實際運用結合模擬實驗，通過理論結合實際的做法，分析研究出滿足實際工程需要的質量控制方法，解決施工現場實際遇到的問題。
目的：分析原廠和施工過程中遇到的問題，並通過實驗得到一手資料，分析總結解決問題辦法，希望能夠正確指導施工，為日後工作提供寶貴經驗。
一、裝配式建築灌漿套筒連接技術概述
1、灌漿套筒連接技術
灌漿套筒連接技術是將套筒在預製構件製作時預先埋入構件的連接端，到現場將另一個連接構件的外露鋼筋插入套筒、構件安裝定位後，通過灌漿連接鋼筋，套筒內鋼筋和灌漿料通過黏結咬合來實現構件的連接。例如豎向預製牆體連接，通過灌漿將各樓層之間豎向構件穿過水平構件連接成為一體。
灌漿套筒又稱灌漿套筒接頭或套筒灌漿接頭，是由專門加工的套筒、配套的灌漿料和鋼筋形成的組合體。
2、灌漿套筒的連接方式
按照受力類型可分為全灌漿和半灌漿鋼筋套筒。灌漿套筒按照材質和製造工藝可分為鋼製機械加工和球墨鑄鐵鑄造等種類。
（1）全灌漿鋼筋套筒的形式及優缺點
兩個需要被連接的鋼筋從端部處插入全灌漿套筒內，注入高強度灌漿料，兩根鋼筋和套筒通過灌漿料被緊緊結合為一個整體，如圖2-1所示。其優點是無需在鋼筋端頭加工螺紋，可設預製端鋼筋中心和插入深度限位輔件，缺點是加工成本高，生產效率較低，繼而產品成本較高。
圖2-1全灌漿套筒示意圖
（2）半灌漿鋼筋套筒的形式及優缺點
兩根鋼筋中的一根鋼筋通過套絲螺紋和半灌漿套筒連接擰緊，另一根鋼筋通過高強度灌漿料和套筒連接成一個整體，從而達到兩根鋼筋連接，如圖2-2所示。半灌漿套筒優點有原材料生產難度低，市場產品質量穩定，可靠度高。結構緊湊，尺寸精度高；外徑小，剪力牆中雙排布筋厚度方向間距大，結構承受平面外載荷能力高；長度短，連接區域所需佈置水平箍筋或水平分佈筋少；可連接不同直徑鋼筋，變徑套筒設計加工更方便；預製端鋼筋連接質量檢驗直觀方便，套筒與鋼筋連接成一體後降低了預製構件平臺的相關工作量；現場灌漿方便、難度低。缺點是相比全灌漿套筒增加了鋼筋螺紋加工和安裝的工序，操作管理人員需經過培訓，生產工序多，管控要求較高。
圖2-2半灌漿套筒示意圖
3、灌漿套筒的施工方法
按灌漿套筒在兩個連接構件的相對位置可分為“正插法”和“倒插法”灌漿施工。目前北京市場一般採用“正插法”進行灌漿施工。
（1）“正插法”灌漿施工及優缺點
正插法[[1]]是在上層的豎向構件底部埋置灌漿套筒，下層構件頂部預留鋼筋，施工時先將上層構件吊裝對位，將下層預留鋼筋插入上層構件預埋灌漿套筒內，再用灌漿機進行壓力灌漿。灌漿前先用座漿料將構件底部封閉套筒和底部空間形成一個個灌漿聯通腔，又稱為分倉，24小時後進行灌漿，從套筒下部的灌漿口注漿，逐個封堵出漿口，待所有孔口流漿並完成封堵後，可視為施工結束。優點是構件運輸存放簡便，缺點是施工中套筒極容易出現空腔、氣泡，從而造成連接處強度大幅降低的現象，並且注漿過程中不確定因素較多，施工質量難以保證。
（2）“倒插法”灌漿施工及優缺點
倒插法施工是指將灌漿套筒預埋在下層構件的上部，在施工時先將灌漿料灌入，然後再將下部預留鋼筋的上層構件吊裝對位進行拼裝。優點是這種施工方法可以提高工作效率，施工消除灌漿不滿等不利因素，甚至可以取消灌漿孔的存在，極大地降低了施工的難度與質量風險，一定程度上提高了鋼筋連接質量。缺點是此種施工方式對構件存放和運輸提出了更多要求，並且不被認可，因此目前很少採用。
二、灌漿套筒連接質量控制要點
1、 灌漿套筒原材質量控制
（1）確保螺紋接頭質量
灌漿套筒需要做外觀檢驗、接頭工藝檢驗、套筒強度檢驗，平行試件檢驗等一系列檢驗，個別強度拉拔檢驗中發現有套絲鋼筋從半灌漿套筒中滑脫現象，經調查發現構件場存在不同廠家的套絲機加工的牙型角和螺距不同，配合不同的灌漿套筒共同使用，易造成質量不合格。一般常用的牙型角有60°和75°，常用螺距有2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm，從而雖然鋼筋可以擰入灌漿套筒，但抗拉強度達卻不到設計要求。因此施工前考察構件廠家時應特別注意該點，以免造成系統性質量事故。
（2）確保漿料質量
首先要保證灌漿料符合要求，即有出廠檢驗和型式檢驗。包括初始流動度、30 min流動度；1天、3天、28天抗壓強度；3小時豎向膨脹率、豎向膨脹率24h與3h的差值、及泌水率等。套筒灌漿料應與灌漿套筒以及灌漿機匹配使用。施工中不要隨意更換供貨廠家，導致材料性能不同，灌漿機易堵管，給灌漿造成眾多不確定因素，因此同一工程儘量選用同一廠家進行供貨，並且使用廠家配套的灌漿機進行灌漿作業。
2、 灌漿現場施工質量控制
（1）確保灌漿聯通腔質量
灌漿過程中時常遇到出漿口不出漿等現象，即灌漿聯通腔堵塞。施工前應進行套筒通暢性檢查，要逐個排查，檢查內壁是否有灰渣，排漿孔與注漿孔有沒有硬化的水泥封堵，確保套筒內壁光亮，並對注漿孔進行一定的溼潤，使得灌漿料能夠順利地進入到套筒內部。控制好灌漿時間，不超過20分鐘，隨用隨拌灌漿料，並且灌漿泵停用超過十分鐘，必須要清洗，不然會因漿料凝固堵塞管路
（2）確保套筒內灌漿料的充盈度
做好補漿工作，在灌漿完成後，對灌漿口和出漿口進行檢查，發現漏漿或個別孔口有空洞現象，要及時補漿，出漿口下邊緣比孔裡面凝固的灌漿料上表面低於5mm 以上才算合格。注意灌漿時一個倉的只能用一個灌漿口灌漿，並且一個倉最好是能夠一次性灌漿，中途不得停頓，也不能超過十分鐘，繼續灌漿時候，對漿料要有流動度檢查，待漿料流出後，封堵出漿口。若灌漿中途發生漏漿應及時用橡膠塞封堵排漿口，出漿口按照漿料排出先後進行封堵，灌漿口等到所有的出漿口出漿之後再封堵，並停止灌漿。
3、 灌漿套筒連接質量檢驗
灌漿料在灌漿套筒內的充盈度[2]是控制灌漿質量，保證結構強度的關鍵點。可以通過以下幾種方式進行檢驗。
（1）理論體積法檢驗
通過理論計算確定灌漿套筒管腔、導管、底部分倉的整個灌漿空間的大小，構件到場後，仔細與圖紙比對，確保產品滿足設計要求，在施工階段，嚴格執行施工工序，並做好相關記錄，結合灌漿料損失量，觀察出漿口情況，用使用灌漿料的體積間接判斷構件內灌漿料的充盈度。
（2）無損法檢測
灌漿料充盈度檢測參照混凝土超聲檢測技術的原理，即採用超聲波檢測，預埋傳感器法、預埋鋼絲拉拔法、便攜式X射線法、內窺鏡法等等，根據聲學參量及其相對變化分析判斷灌漿料的充盈度，達到檢驗灌漿施工質量的效果。
（3）微破損檢驗
採用破損鑽芯取樣檢測，以局部破壞性試驗獲得實際的檢測結果，直觀可靠並且測試結果易被接受。但該方法直接造成局部破壞，工作量大、效率低、且費用高，容易對構件及受力鋼筋造成一定損傷，雖可以後續對破損部位進行修補，但不宜大面積使用。
三、模擬灌漿中發現的問題與對策思考
1、模擬施工現場對牆體模型進行灌漿
（1）模型構件介紹
將施工現場灌漿牆體按比例縮小，在工廠裡做灌漿實驗。如圖3-1所示。預製一個長×寬×高分別為2000mm×200mm×300mm，包含6個灌漿套筒的牆體構件模型，構件上安裝兩個吊環以便吊裝，並配套做了一個構件基礎。基礎尺寸為長×寬×高分別為2000mm×200mm×50mm，配套預留與牆體模型相對應的鋼筋，兩邊分別設置六角螺絲，即調平螺栓，最大限度的模擬還原施工現場情況，通過灌漿套筒技術實現連接。灌漿完成後效果如圖3-2所示。
灌漿套筒連接技術中使用的座漿料和灌漿料對溫度敏感性很強，施工過程中要高度關注施工環境溫度。本此研究的時間為北京2018年12月下旬，按冬期施工標準要求進行研究，座漿料和灌漿料均採用低溫型，特此說明。
圖3-1 預製牆體和基礎模型
圖3-2 灌漿完成圖
（2）模型灌漿施工步驟介紹
施工大概分為四個步驟：座漿料分倉封縫；座漿料靜置養護；灌漿料製備與檢驗；灌漿施工。
首先計算座漿料和加水量，製備攪拌座漿料。關注座漿料適用溫度為-5℃到10℃，施工現場環境溫度為3度，因此現場可用該品種的座漿料。攪拌時嚴格按照出廠檢驗報告給出的加水率（13%至14%）加水，如圖3-3所示。使用手持式電動攪拌機將其攪拌成膠泥狀態，攪拌時間為3到5分鐘，充分攪拌均勻，攪拌完成後不得再二次加水。
要求低溫座漿料[3]的拌合漿體溫度不應低於5℃，注意座漿料要正溫存放。攪拌完成的座漿料儘量在20分鐘內使用完成。攪拌後放置時間過長，失去塑性（攥捏不能成團）的砂漿不允許再使用。
圖3-3 座漿料出廠檢驗報告
檢查預製構件的水平、豎向位置調整到符合要求，用根PVC管作為座漿料封堵模具，塞入構件與基礎間約20mm高水平灌漿聯通腔中。一般情況下PVC管的外緣與構件外緣距離不小於15mm。座漿施工完成後將PVC管拔出，要求座漿料靜置養護至少24小時以上。期間不得受到外界擾動。
根據體積計算灌漿料[4]使用量，嚴格按加水率12%計算用水量，如圖3-4所示。首先在攪拌容器中加入全部拌合用水，再均勻加入70%的灌漿料乾料，拌合灌漿料物採用電動設備攪拌充分且均勻，攪拌大致1到2分鐘後，再加入剩餘灌漿料乾料，再攪拌2到3分鐘至均勻，靜置一分鐘以上完成排氣，並且進行流動度檢驗，留同條件試塊之後方可使用。
由於低溫環境下，漿體的粘度增大，流動度下降，可經過反覆實驗，適當提高加水率，但不應超過3%。漿體隨用隨拌，應制備完成後20分鐘內使用完成。
圖3-4 灌漿料出廠檢驗報告
在正式灌漿前，應將所有注漿口和排漿口塞堵打開，逐個檢查各接頭的灌漿孔和出漿孔內有無影響漿料流動的雜物，確保各孔路暢通。採用灌漿機對牆體進行灌漿施工，用灌漿泵從接頭下方的灌漿孔向套筒內壓力灌漿，逐個用專用橡膠塞封堵流出漿料的出漿口，灌漿泵管嘴撤離灌漿孔時，該口也應立即封堵。通過水平縫聯通腔一次向構件的多個接頭灌漿時，灌漿泵一直保持灌漿壓力，直至所有接頭的灌漿、排漿孔出漿並封堵牢固後，穩壓一分鐘後再停止灌漿。如有漏漿須立即補灌損失的漿料並做好記錄。如圖3-5所示，用灌漿機灌漿必須兩個人操作，一個人灌漿，一個人封堵流漿口。
圖3-5 兩人灌漿操作
2、 模型灌漿中發現問題及解決辦法
（1）正確選用工具做好分倉工序
用勾縫刀代替PVC管座漿效果更好。儘量不採用PVC管作為封倉的背襯，如圖3-6所示，因為封倉完成後，拔出PVC管時，極易造成座漿料的擾動，嚴重影響封倉質量，導致座漿封倉不嚴，從而影響後期灌漿效果，導致灌漿料流出。如圖3-7所示，用力拔出後座漿受擾動，質量難以保障。建議使用勾縫刀，俗稱“溜子”的小工具，如圖3-8所示，用作座漿封倉的背襯，勾縫刀隨抹隨動，勾縫完成，勾縫刀隨即也拔出，這樣可以防止座漿料施工期間受到擾動。
圖3-6 PVC管塞入構件間隙
圖3-7擾動後的封倉座漿
圖3-8勾縫刀
灌漿料是具有流動性的，所以先得圍成一個相對封閉的區域即灌漿聯通腔。一般情況下一個分倉長度不大於1500mm。如圖3-9所示，這個是分倉施工完成後，把構件吊起來看的座漿料的樣子，用座漿料把兩個構件之間的空隙邊緣給填滿，防止壓力灌漿時灌漿料流出來，實際操作中封倉的座漿料寬窄、大小不一，施工過程中儘量保證寬窄20mm左右，這樣能保證在壓力灌漿時座漿料不被灌漿料沖垮，也可為灌漿料留出粘接空間，上下高度能保證構件調整的位置正確以及能正常封縫作業即可，高度一般為20mm，如圖3-10，封倉的座漿料寬度過大。
圖3-9 封倉寬度大小寬窄不一
圖3-10座漿料過寬
（2）熟悉掌握灌漿機的實際性能
灌漿機使用之前必須要熟悉性能，壓力錶、開關等各個設備是否運轉完好，提前學習一些基本的修理常識，可以處理在灌漿過程中可能會出現的機械故障，會使灌漿過程達到事半功倍的效果。灌漿壓力一定要控制好，對意外事件有提前預判，比如跑漿要學會及時封堵，因為壓力過大，灌漿料將座漿料沖垮，導致封倉失效後，如圖所示3-11。灌漿中間臨時停頓要用循環的方式讓灌漿料繼續運轉，不要停泵，把灌漿機出漿口放在灌漿機灰鬥裡，讓灌漿料一直往復循環，如果預判十分鐘內不能恢復灌漿作業，要立即終止作業，及時清理灌漿機，要掌握灌漿機堵管後的處理方法。構件分倉前要檢查灌漿口是否通暢，這個工序要求嚴格執行，可以免去封倉完成後，灌漿過程中不必要的麻煩。施工過程中的每一步質量控制都很重要，要按照工序流程做，切忌蠻幹。
圖3-11 灌漿過程中沖垮座漿料
（3）用成熟度指導灌漿施工
建議引入混凝土製品成熟度的概念預判指導灌漿作業開始時間。混凝土製品有成熟度的概念，座漿料也是水泥製品，因此推斷也有該特性，即時間和溫度的乘積，比如環境溫度為20度，24小時後可以灌漿，即20乘以24小時得480，那麼如果環境溫度為0度，肯定需要採取升溫和保溫措施，如果是30度時間可以縮短灌漿開始時間，通過這種方法，量化指導後續灌漿施工作業，同時要加強結合實際積累經驗，做好判斷，如圖3-12所示，過早灌漿衝破座漿料。
圖3-12 過早灌漿導致封倉失效
（4）溫度對灌漿料流動度的影響
灌漿料的流動度對灌漿的成敗很關鍵，因此水灰比一定要嚴格按照材料出廠檢測報告執行。留心觀察灌漿料對溫度敏感性。溫度低了不行，溫度高了更不行。如圖3-12所示，因為屋裡構件廠房室內溫度相對較高，到室外攪拌灌漿料，之後實測流動度剛好滿足要求，攪拌灌漿料過程時，冬季施工要提前準備熱水，夏季要準備冰塊。經過幾次實踐溫度控制在20度左右的比較合適，冬季必須帶有電伴熱等加熱和保溫措施，灌漿料要提前正溫存放。
圖3-13室外攪拌灌漿料
（5）時間對灌漿料流動度的影響
流動度對時間的敏感性也很強，一般情況下從灌漿料攪拌完成後，到使用完成不要超過20分鐘，期間要注意檢測流動度。灌漿料流動度大一些，在一定程度上會方便施工。製備灌漿料時，攪拌時間、靜置時間、使用時間一定要控制並且記錄，如圖3-14所示。
圖3-14及時檢測灌漿料的流動度
座漿料及灌漿料的製備按規範操作很重要，灌漿料過幹或過稀都不滿足要求。實際施工過程中憑感覺、靠經驗也很重要，具體情況具體分析，對於優秀的工人和管理人員，對材料質量要有起碼的感知，對灌漿料的特性要有所瞭解，必須持續加強研究性學習，多用心，多做幾次嘗試，多吃幾次虧，多浪費幾袋灌漿料，切忌生搬硬套，相信有心人就可以掌握該項技能。
四、灌漿套筒連接技術的幾點體會
1、關於灌漿套筒連接技術冬期施工
冬期施工裝配式建築會採用後灌漿法，即不拆除牆體支撐，繼續施工後續結構工程，待環境溫度達到正溫要求以後，再進行牆體底部灌漿施工，一次性灌注幾層的灌漿料，實際應用這個方法，必須經過設計單位同意，並且一般不宜超過3層。並且在冬期澆築現澆節點時，混凝土容易流入未進行座漿的構件底部，從而後期灌漿效果，所以預製構件和現澆節點相交處底部必須分倉，並且要求座漿封堵要完善牢固。這種做法還需要進一步量化定性分析，並加以實踐和實驗研究。
2、關於判斷灌漿套筒連接技術的施工質量
施工過程中做好平行試件的檢測和試塊的留置工作。施工現場實踐最普遍的檢測灌漿套筒內灌漿料充盈度的方法是理論體積法檢驗，即通過施工的過程質量控制，保證每個出漿口“流淚”後再進行封堵，以求達到滿足充盈度的要求。這種方式雖然會受工人的操作水平、總包方和監理方檢查頻次等諸多影響因素干擾，人為因素較大，但目前是最普遍的保證措施。無損檢測及有損檢測同時費用又會付出很多，不宜大面積使用，結構的安全性和套筒內的灌漿料充盈度是強相關，所以施工過程中必須加強質量控制。
結 論
灌漿套筒連接技術具有良好的受力特性和應用空間，優點眾多的同時，對施工過程的控制也較為嚴格。通過控制人員、材料進場、施工過程管理等一系列手段，全方位把控灌漿套筒的施工質量。通過模型的實際檢驗，加上理論分析，採用正確的使用封倉工具做好分倉封縫工序、提前掌握灌漿機的性能、座漿料養護要引入成熟度的概念指導灌漿施工開始時間、掌握溫度和時間對灌漿料流動度影響，掌握這些技能，可以很好的控制灌漿套筒施工技術，從而滿足施工預期的效果。
參考文獻
[[1]]孔 鈞《建築技術》裝配式建築生產領域現存問題研究
[2]王 勤《裝配式建築》裝配式建築漿錨灌漿質量超聲檢測技術研究
[3] JM-ZD 低溫座漿料使用說明書
[4]CGMJM-6D1低負溫型套筒灌漿料使用說明書
