关于装配式建筑套筒灌浆料的强度与影响因素研究

关于装配式建筑套筒灌浆料的强度与影响因素研究

白洋

住总集团有限责任公司

摘 要：装配式建筑是近年兴起的新型建筑技术，该类建筑施工方便，效率高，较为环保，可操作性强。然而，在实际施工时，因套筒灌浆料的强度影响着预制构件的性能，因而必须要深入挖掘套筒灌浆料强度的影响因素，有针对性地解决实际问题，切实保证构件的强度和力学性能，充分提高建筑的整体稳定性。为此，本文开展多次实验，对装配式建筑的构造、尺寸、形状、水料比等因素进行调整，分析、判断装配式建筑套筒灌浆料的强度变化情况，以及相关的影响因素。

关键词：装配式建筑；套筒灌浆料；强度；影响因素

与传统混凝土浇筑建筑或砖混建筑相比，将工厂预制生产的构件组装而成的装配式建筑更加节能、环保，施工周期更短，优势更为明显。然而，预制构件的生产也是一个需要特别关注的问题。构件在工厂生产后再运输到施工场所，并经过套筒灌浆等方式组装成可靠、稳定的装配式建筑。从实践看，目前国内主要有两种装配式建筑结构，一为框架结构，一为剪力墙结构，两种结构的节点均需要用套筒灌浆进行料进行连接。换言之，套筒灌浆料一般多用于建筑的节点、连接点等关键位置，对于装配式建筑施工的整体质量有着非常大的影响。若不严格控制灌浆料的质量，明确其强度的影响因素，就很容易影响到建筑的最终质量。

1 试验概况

1.1 试验标准

目前，我国对灌浆料强度的试验标准多以GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检测方法》进行检验。根据这一方法，灌浆料的试验部件大小需要控制在50毫米×50毫米×160毫米。并将试验部件放置在标准条件下养护30天。养护完成后，先对试验部件开展抗折的强度试验，随后再开展抗压强度试验。

1.2 试验方法

本文主要采取了两次试验，第一次试验目的在于研究套筒灌浆料和试验部件的形状、构造、尺寸之间的关系，分析这些因素是否会影响到套筒灌浆料的强度。第二次试验目的在于研究套筒灌浆料和水料比之间的关系，判断水料比的变化对于灌浆料强度的影响。当然，在实验中，还会观察在各龄期、不同强度条件下，如何换算圆柱体的试验部件与标准构造的试验部件的抗压强度。

1.3 试验部件制作

在本文开展的实验中，分别制作标准试验部件模具、正方体的试验部件模具以及棱柱体试验部件模具。标准试验构件模具大小为50毫米×50毫米×160毫米；各正方体的试验部件模具大小分别为30、40、50、60毫米，高与宽之比为2:1；各棱柱体试验部件模具的直径分别为30、40、50、60毫米，高与直径的比例为1:1。各试验部件均为定制加工，为防止试验部件的表明光洁度、平整度以及加工过程中存在的尺寸误差影响试验结果，试件的模具均采用金属加工而成。在水料比试验中，分别称取定量的水与灌浆料，并以产品说明要求为准明确加料顺序，使用行星式搅拌机开展搅拌工作，待完全搅拌均匀后，将灌浆料静置4分钟，随后再放入相应的试件模具，制作试件。另外，在第二次实验中，为分析不同构造与套筒灌浆料强度之间的关系，还特别制作了直径较小的圆柱体试验部件模具。

1.4 加装装置与试验方法

首先，在套筒灌浆料的抗压强度试验中，加载装置有所不同。具体而言，正方体、棱柱体主要应用成型面进行加载，而圆柱体则从其上下两个圆面进行加载，加载前磨平端面。按照前述试验标准测试抗折强度后便测试抗压强度，加载主要采用了实验室中600kN型号的万能材料试验机。为尽可能地降低加载设备速率对套筒灌浆料强度的影响，加载率均保持一致，具体为1.6MPa/S。

2 试验结果和分析

2.1 试验部件的破坏形态

从试验后的试验部件表面看，相同构造的试验的破坏过程、形态均具有相似性。譬如，在加载前期，正方体试验部件并未出现肉眼可见的明显裂痕。但加载荷载加大后，试验部件便出现了与上下加载面垂直的细小裂痕。在荷载继续加大的同时，裂痕扩大。当荷载达到最大值，试验部件突然粉碎并伴有崩裂的巨大响声，破坏的形态主要是正反可以相接的四角的椎体。又如，在圆柱体试验部件加载过程中，荷载接近最大值时，也出现了与正方体相同的破坏过程，但破坏形态有所不同，其为正反可以相接的圆锥体。棱柱体破坏过程和形态与正方体、圆柱体不同，其表现为荷载加大，加载面的裂纹演变成碎片剥落。荷载达到最大值时，棱柱体试件便发生脆性破坏。在第二次实验中，圆柱体试件破坏过程、形态与第一次实验相似。

2.2 试验结果分析

2.2.1 试验部件构造、形状、尺寸对套筒灌浆料强度的影响

通过抗压强度试验，正方体试验部件的平均抗压强度为115.64MPa，圆柱体的平均抗压强度为77.52 MPa，棱柱体的平均抗压强度为95.23 MPa。由此可见，部件的形态和构造对套筒灌浆料强度有比较大的影响。并且，棱柱体的抗压强度的变异系数在三者中为最大值，很有可能是因为其高宽比为1:1。另外，当试件的养护期限和条件完全相同时，抗压强度也存在一定差异，这很有可能是因为式样的形状不同。值得注意的是，从结果来看，尺寸对试件抗压强度基本不产生影响。

2.2.2 水料比对套筒灌浆料的影响

试验分别采取16%、18%、20%三种比例，对圆柱体试件和标准试件进行抗压强度实验。从结果来看，在16%时，圆柱体试件平均抗压强度为99.25 MPa，标准试件为126.72 MPa；在18%时，圆柱体试件为91.33 MPa，标准实验为107.25 MPa。在20%时，圆柱体试件为65.86 MPa，标准试件为80.14 MPa。在不同水料比情况下，标准试件的变异系数更小，其抗压强度更为稳定。因此，从结果来看，水料比相同情况下，标准试件的抗压强度高于圆柱体。

3 结论

第一，借助对尺寸分别为30、40、50、60毫米的正方体、圆柱体、棱柱体试验部件的破坏过程、破坏形态的研究发现，套筒灌浆料试件的形状与其强度之间有着十分紧密的联系，标准试件强度更高。尺寸对于灌浆料强度的影响较小。第二，在16%、18%、20%三种水料比下，圆柱体试验部件、标注试验部件的抗压强度与水料比例呈反相关关系。第三，当水料比不同时，圆柱体试验部件的抗压强度测试值都能够保持正态分布。将强度和龄期不同的标准试验部件和圆柱体试验部件的抗压强度进行拟合，可以得出两者的换算关系，计算结果与实验结果基本一致。

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