抹膏式钢筋连接组件及应用于PC构件装配的连接方法与流程

本发明涉及装配式建筑领域的钢筋连接技术领域，尤其涉及一种抹膏式钢筋连接组件，以及具体应用于pc构件装配的连接方法。

背景技术：

在工程建设领域，目前我国装配式建筑普遍采用的是套筒灌浆连接技术。灌浆套筒由美籍华人余占疏先生于上世纪60年代发明于美国，经过半个多世纪的应用及改进沿用至今。套筒灌浆连接技术，工作原理就是将金属套筒套在两对接钢筋端部，然后通过注浆孔往套筒里里灌满水泥基浆料，待浆料凝固后锚固住钢筋，凝固后的水泥基浆料作为钢筋与筒壁间的抗剪材料而形成灌浆套筒有效接头。后虽经多次改进，但始终保留其原始技术方案的灌浆基本特点，细枝末节的改变，没能从根源上消除其缺陷。该技术的不足和缺陷具体表现在如下几个方面：①、灌浆料浪费严重，相应装配成本增加。以pc剪力墙为例，不管是采用联通灌浆还是分仓灌浆，浆料需先从进浆管流入pc墙下的空隙，灌满底层所用缝隙后再上返填满套筒内壁与钢筋的间隙，再从出浆管流出，算是一个灌浆流程的结束。存在于套筒与钢筋间隙之间的有效浆料，实际不足注浆量的10％，有效利用率低，浪费严重。②、浆料相对强度较低，导致套筒和钢筋的锚固长度相对较长。所述灌浆，顾名思义，是液态流动性的，而液态来源是水。由本行业的公知常识可知，在组成材料给定的情况下，加水量的大小是决定水泥基产品强度、耐久性等物理力学性能的主要参数。当掺水量超过水泥的水化作用所需要的适宜用量后，水泥基产品的强度将随着掺水量的增加而呈线性比例下降。现有技术灌浆套筒所用的灌浆料，因高流动性的需要导致灌浆料的水灰比过高，含水量远超水泥的水化作用所需，从而导致凝固后成为锚固料的强度达不到最高峰值，只能以加长套管及钢筋的锚固长度予以弥补。以直径20mm螺纹钢的几种对接连接形式为例，结合钢筋连接相关技术标准作进一步说明：a、闪光对焊连接：因是界面分子相互嵌合连接，“锚固”长度几乎为零；b、套筒挤压连接：单端钢筋套筒锚固长度60mm；c、套筒灌浆连接：单端钢筋套筒锚固长度160mm。钢筋的连接或锚固长度，是以其约束条件或连接方式为前提所决定的，不同的连接方式，锚固长度差异明显。③、灌浆饱满度存疑，存在安全隐患。由于灌浆套筒是封闭的，通过注浆管向里注浆，由出浆管排浆，但无法肉眼观察到筒内的真实灌浆情况，肋板与筒壁的角落处容易窝气形成空洞；尽管进、出浆口在灌装后都堵塞封口，但套筒竖向连接时犹如盛满水的倒扣水杯，在液态灌浆料的重力作用下，还是有可能流向pc构件底部的其他未灌实角落，造成套筒内部的空腔隐患。套筒灌浆连接技术除上述所述不足和缺陷外，还存在工厂预埋麻烦、施工现场安装对中困难等诸多难题。因此，研发经济实用、安全可靠、安装快捷的钢筋接头技术方案已是本行业的当务之急。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种抹膏式钢筋连接组件，这种连接组件能有效避免了上述接头的灌浆料浪费，缩短钢筋锚固长度或提高锚固强度，以及应用这种连接组件解决pc构件装配连接的具体方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：主要由内腔可涂抹膏状锚固料的变截面组合套筒1、配套锥度套箍2构成；所述变截面组合套筒1是由两个半圆筒对扣组合的内径处处相等、外径由中间向两端渐变缩径的变径组合圆管；组合套筒1内腔壁带有若干道环肋或环槽1.1，其内腔室可容纳膏状锚固3并可裹挟两对接螺纹钢筋端头4；所述锥度套箍2，是一对内径和组合套筒1的外径变截面相匹配且能分别从组合套筒1的两端部套入紧固的变截面圆管，其长度≦1/2组合式套筒1。

现有通用技术灌浆套筒所用的灌浆料与本发明锚固料相比较，都是以水泥、高强度细骨料、混凝土外加剂、及微膨胀剂等组成的干混料，在施工现场加水搅拌而成。区别在于，加水量的大小。但区别效果如下：①、节省材料。本发明的膏状锚固料掺水量小，接近于固态，只需在半圆筒腔槽里均匀抹入实际用量的1.1～1.2倍的锚固料即可，无需灌浆料的高流动性，无需注满进出料管、pc构件与对接支撑面间的注浆通道间隙、套筒空隙而造成大量灌浆料的浪费。②、避免空腔死角。本发明将均匀抹膏后的半圆筒扣合于钢筋端头时，多余的膏料从对缝中挤出，肉眼即可全程观察或感知到锚固料的密实度，避免了因灌浆带来的窝气危害。③、提高锚固料强度，缩短锚固套筒的长度。因本发明锚固料的含水率在合理的区间，明显比流动性好的灌浆料强度高，相应的抗剪强度、握裹力也高。所以，组合套筒与对接钢筋的锚固长度可以相应缩短，或者，参照灌浆套筒的原有锚固长度不变，接头强度将提高一个质量等级，更利于抗震。

进一步的，所述组合套筒内腔还可以是中间粗两端细呈腰鼓状的变截面组合长圆管。

若不考虑因锚固料的水泥基易于干缩的特性而添加的补偿性微膨胀剂的膨胀作用，在钢筋轴向力作用下，锚固料与直筒套管管壁界面、锚固料与钢筋表面界面之间并不产生径向的压力。由摩擦力公式可知，摩擦力=压力×摩擦系数。当压力等于零的时，摩擦力自然不存在，存在的是锚固料对钢筋的握裹力以及锚固料与钢筋的螺纹及钢筋粗糙面、与管壁的环肋及管壁粗糙面的机械咬合力。当套筒的内腔管壁由中间向两端径缩，呈两个小口分别向外的中间粗两端细的腰鼓形状时，锚固料紧紧握裹住对接螺纹钢端部，在两对接钢筋处于轴向对拉状态下，管壁的环向斜面将对锚固料产生斜面阻力，斜面阻力的一部分分解成指向钢筋表面的径向挤压力，乘以摩擦系数从而获得一部分摩擦力。对接钢筋端部在获得原有的握裹力及机械咬合力的基础上，由于套筒筒壁的斜面改变，又获得了叠加的摩擦力，从而使钢筋对接接头更牢固。

进一步的，所述两对接螺纹钢筋的端头还可以分别套有外径和所在套筒位置的内径一致的限位垫圈。在两对接螺纹钢筋的端头套有外径和所在套筒位置的内径一致的限位垫圈，其作用，一是保持钢筋端头在套管内的位置居中，二是在安装套管紧固套环的过程中保持钢筋端头在套管内的位置稳定性不变。pc构件伸出体外的对接钢筋在拆模、运输、吊装过程中，难免会磕碰变形偏移，在pc构件安装就位后，逐个钢筋接头，两对接钢筋端部未必都能处于同心轴线。在扣合两半圆套筒紧固套箍的过程中，套筒的端口将钢筋强行纠偏聚中，对接钢筋的端头作为自由端将有小幅的归正摆幅，有可能搅动塑性的锚固填料，从而导致钢筋端头摆幅位移方向背面的填料膏体与钢筋间产生虚空，影响套管腔内填料膏体的密实度及对钢筋的围裹，限位垫圈作为支架起到了对钢筋的限位以及避免钢筋搅动锚固料膏的稳固作用。

进一步的，所述锚固料为水泥基高强度砂浆，砂浆骨料成分可以为钢屑或包含有钢屑，和现有灌浆料相比较，能大幅提高砂浆强度。因为灌浆料的流动特性，不宜掺加密度高易沉淀的钢屑成分。

进一步的，所述锚固料还可以是环氧基骨料砂浆，砂浆骨料成分可以为钢屑或包含有钢屑。环氧基砂浆作为锚固料的另一种选择，在本发明所起的作用和水泥基砂浆相同，但其力学性能超过水泥基砂浆，且固化快，宜于抢工期，加快建设速度；砂浆骨料成分为钢屑或包含有钢屑，能大幅提高砂浆强度。

进一步的，所述半圆筒的端部半环肋的边缘上还卡扣有能扣紧对接螺纹钢的截面呈u形橡胶封闭环。卡扣于半环肋边缘上的截面呈u形橡胶封闭环，能扣紧对接螺纹钢，其作用一是组合套筒两端头通过橡胶封闭环箍紧钢筋，使其应用于竖向钢筋时不下滑，应用于水平钢筋时不挪位；二是应用于竖向钢筋时进一步的，所述锥形套箍的两端或其中一端端部有伸出外圆圆周线的侧面呈t形的檐边。环形檐边起到了加强肋的作用，同时增大了端部环形面积，以便于增大专用工具将其向组合式套筒中段推移的着力面。兜底锚固鲜料不下坠。

进一步的，所述组合套筒的外侧、锥形套箍的内侧分别设置有带有均匀防滑粗糙面。防滑粗糙面的设置是为了增大摩擦系数；防止锥形套箍在工作过程中的倒退松弛。

一种抹膏式钢筋连接组件应用于装配式竖向pc构件受力钢筋连接时的方法，包括如下步骤：

①、在已建工程顶部预留的每根对接钢筋端头套入一对大口直径相对的外层套管的上下锥形套箍。

②、起吊pc构件，在已建工程的预设位置徐徐降落，使之pc构件底部的若干根对接钢筋端头随导向装置的导向与在建工程顶部预留的对接钢筋端头一一对应在各自竖向轴线——本发明的钢筋端头对接，无需象灌浆套筒套接下端钢筋那样要求高精度；偏差稍大的，用钢筋专用扳手稍加扳动即可纠偏；稍有偏差的，在后续的套箍由细到粗的紧固行程中得到两接头的自行纠偏聚中。

③、用临时斜撑杆支撑pc构件侧面，并使pc构件处于垂直状态。

④、将上套箍撸至对接钢筋接头上端合适位置临时固定待用。

⑤、可选择的，在两对接钢筋端头分别套装限位垫圈。当两对接钢筋端头处在同一轴线时，可省略安装限位垫圈。

⑥、用专用工具在组合套筒的两个半圆管的腔槽里涂抹膏状锚固料，扣合于对接钢筋接头上。

⑦、将上下套箍分别套入上下组合套筒端头，并用专用工具将上下套箍的间距强行缩短，使之组合套筒成为一体。

一种抹膏式钢筋连接组件应用于装配式水平pc构件受力钢筋连接时的方法，包括如下步骤：

①、在欲设水平pc构件的下方支撑面设置高度可调托架，托架上设有可使水平pc构件前后移动的承托辊轴，及托架的前后端两侧设有能使pc构件沿承托辊轴轴线方向微调挪位的推动或撬动装置。

②、在已安装完毕的竖向构件上探出侧面的、或水平pc构件端部外伸的水平预留对接钢筋端头套入一对大口直径相对的内壁锥形套箍。

③、起吊pc构件，徐徐降落在可调托架的承托辊轴预设位置上，轻轻驱动辊轴，使水平pc构件前后移动，使之水平pc构件端部的若干根对接钢筋端头随导向装置的导向，与已建工程竖向构件上探出侧面的预留钢筋端头一一对应在各自水平轴线；钢筋对接端头同轴有偏差的，按上述竖向pc构件的纠偏方法可方便解决。

④、将锥形套箍左右分开至合适宽度待用。

⑤、可选择的，在两对接钢筋端头分别套装限位垫圈。当两对接钢筋端头处于同一轴线时，可以省略安装限位垫圈。

⑥、用专用工具在组合套筒的两个半圆管的腔槽里涂抹膏状锚固料，扣合于对接钢筋接头上。

⑦、将左右套箍分别套入组合套筒的左右端头，并用专用工具将左右套箍的间距强行缩短，使之组合套筒成为一体。

有益技术效果

综上所述，本发明抹膏式钢筋连接组件及应用于pc构件装配的连接方法，除了提高锚固料的强度、大幅节省锚固料外，在pc构件预制阶段，还省略预埋工序，降低构件的出厂成本；在pc构件安装阶段，由于本连接组件的纠偏功能突出，对对接钢筋接头的轴线同轴性精度要求放宽，容错率高，大幅提高了安装效率。

附图说明

下面结合附图及本发明的实施方式对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的组合套筒1的径向二等分构造透视图；

图2是本发明的锥度套箍3的构造透视图；

图3是本发明的组合套筒1围裹锚固钢筋的内部构造示意图；

图4是本发明绑条式钢筋连接组件拼装完成后的透视图图；

图5是本发明的组合套筒1的内部变径构造示意图。

附图标记说明：1-组合套筒；2-锥度套箍；3-锚固料；4-对接钢筋；5-限位垫圈；1.1-组合套筒内侧环肋或凹槽；2.1-中层套管的内侧锐角横肋；1.2-组合套管1的端部环形封头板；1.3-卡于环形封头板上的u形橡胶环；2.1-锥度套箍檐边。

具体实施方式

本发明一种抹膏式钢筋连接组件：如图3、图4所示，主要由内腔可涂抹膏状锚固料3的变截面组合套筒1、配套锥度套2箍构成；如图1所示，所述变截面组合套筒1内壁带有若干道环肋或环槽1.1且可包裹两对接螺纹钢筋4端头及锚固料3，所述变截面组合套筒1是圆周径向一分为二的两个半圆筒组合后其内径处处相等、外径由中间向两端渐变缩径的变径长圆管；如图2所示，其两个半圆筒的对扣组合，由一对相同内径且和组合套筒1的外径变截面相匹配、长度≦1/2组合式套筒1的锥度套箍2分别从组合套筒1的两端部套入成型；如图3所示，所述锚固料3为可涂抹的膏状水泥基高强度砂浆。所述的半圆筒及套箍可以铸造，也可以锻压或冲压，铸造、锻压或冲压后，根据精度情况，可以进一步选择机加工。铸造材料优选球墨铸铁，锻压或冲压材料优选合金钢。如图1所示，所述套管内壁的环肋或环槽1.1，作用是增大与锚固料的机械咬合力，作为替换，也可以是凸棱或凹坑。所述组合套筒1的外径渐变径缩，外径的渐变以和组合套筒1纵向轴线呈2～5°夹角为宜。所述可涂抹的膏状水泥基锚固料3，其膏体呈塑性，先用平刮板将灰膏均匀涂抹进半圆筒的半圆腔槽，再用和半圆形腔槽相对应的截面呈ω的且小于钢筋直径的专用工具捋出半圆空芯，将带有锚固料3的两半圆筒对扣在两对接钢筋端部构成组合套筒1，如图2、图4所示，再在组合套筒1的两端套入锥度套箍2，缩短两套箍间距紧固，一个抹膏式钢筋连接接头即告完成。

如图5所示，所述组合套筒1的内腔还可以是中间粗两端细呈腰鼓状的变截面组合长圆管。所述组合套筒1的内腔呈腰鼓状，其内外侧的纵向坡度均以与组合套筒1纵向轴线呈5～10°夹角为宜。所述半圆筒的端部半环肋1.1的边缘上还卡扣有能扣紧对接螺纹钢筋3的截面呈u形橡胶封闭环1.2。为便于扣紧钢筋，橡胶封闭环1.2的内径以≦钢筋直径为宜。所述锚固料3水泥基高强度砂浆，砂浆骨料成分可以为钢屑或包含有钢屑。所述锚固料3还可以是环氧基砂浆，砂浆骨料成分可以为钢屑或包含有钢屑。所述锥形套箍2的两端或其中一个端端部有伸出外圆圆周线的环形的檐边。所述组合套筒1的外侧、锥形套箍2的内侧分别设置有带有均匀防滑粗糙面。如图3所示，所述两对接螺纹钢筋4的端头还可以分别套有外径和所在套筒位置的内径一致的限位垫圈5。

下面结合本发明上述技术方案说明，叙述本发明的具体连接方法。pc构件在工厂制作时，应满足本发明的基本应用条件。以pc构件厂现有现有模具稍加改动，即浇筑混凝土时，端部模具围绕对接钢筋留出操作空间即可，建议围绕接头钢筋处留出直径约100～120mm、高约300～500mm的半圆柱体空间。

一种抹膏式钢筋连接组件应用于装配式竖向pc构件受力钢筋连接时的方法，包括如下步骤：

①、在已建工程顶部预留的每根对接钢筋端头套入一对大口直径相对的外层套管2的上下锥形套箍。

②、起吊pc构件，在已建工程的预设位置徐徐降落，使之pc构件底部的若干根对接钢筋端头随导向装置的导向与在建工程顶部预留的对接钢筋端头一一对应在各自竖向轴线；钢筋对接同轴性偏差较大的，用钢筋扳手纠偏。所述钢筋扳手呈字母f形，以竖向钢筋为例，卡住钢筋，上下扳动扳手，即可随意调整钢筋的垂直度。

③、用临时斜撑杆支撑pc构件侧面，并使pc构件处于垂直状态。

④、将上套箍撸至对接螺纹钢筋接头上端合适位置临时固定待用。

⑤、可选择的，在两对接钢筋端头分别套装限位垫圈；钢筋对接端头同轴无偏差的，无需套装。

⑥、用专用工具在组合套筒的两个半圆管的腔槽里涂抹膏状锚固料，扣合于对接钢筋接头上。

⑦、将上下套箍分别套入上下组合套筒端头，并用专用工具将上下套箍的间距强行缩短，使之组合套筒成为一体。

一种抹膏式钢筋连接组件应用于装配式水平pc构件受力钢筋连接时的方法，包括如下步骤：

①、在欲设水平pc构件的下方支撑面设置高度可调托架，托架上设有可使水平pc构件前后移动的承托辊轴，及托架的前后端两侧设有能使pc构件沿承托辊轴轴线方向微调挪位的推动或撬动装置。

②、在已安装完毕的竖向构件上探出侧面的、或水平pc构件端部外伸的水平预留对接钢筋端头套入一对大口直径相对的内壁锥形套箍（2）。

③、起吊pc构件，徐徐降落在可调托架的承托辊轴预设位置上，轻轻驱动辊轴，使水平pc构件前后移动，使之水平pc构件端部的若干根对接钢筋端头随导向装置的导向，与已建工程竖向构件上探出侧面的预留钢筋端头一一对应在各自水平轴线；钢筋对接端头同轴有偏差的，按上述竖向pc构件的纠偏方法可方便解决。

④、将锥形套箍左右分开至合适宽度待用。

⑤、可选择的，在两对接钢筋端头分别套装限位垫圈；钢筋对接端头同轴无偏差的，无需套装。

⑥、用专用工具在组合套筒的两个半圆管的腔槽里涂抹膏状锚固料，扣合于对接钢筋接头上。

⑦、将左右套箍分别套入组合套筒的左右端头，并用专用工具将左右套箍的间距强行缩短，使之组合套筒成为一体。

以上步骤完成后，在pc构件底部与已建结构之间钢筋接头部位的预留操作孔洞，或水平pc构件的接头空隙处，填充或支模浇筑高标号微膨胀混凝土封堵接头预留的操作孔洞或空隙，是本行业的常规做法，在此不再过多赘述。

上述实施方式的方法步骤，其顺序排列也可根据现场具体情况予以调换或调整，如也可首先实施步骤②，再实施步骤①。上述具体实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的保护范围之内。