一种免灌浆钢筋连接装置

1.本发明属于装配式建筑施工领域，具体涉及一种免灌浆钢筋连接装置。


背景技术：

2.随着我国建筑工业化和住宅产业化的发展，预制装配式混凝土结构预制装配式施工成为国内外建筑业发展的主流方向，其主要构件在工厂预制生产，到达现场后将这些预制构件安装连接为整体。与现场施工相比，预制装配式施工具有施工方便，工程进度快，现场产生建筑垃圾少等优点，对环境影响小且构件质量和安全容易得到保证。
3.装配式预制构件钢筋的连接是影响结构安全的关键，在装配式建筑预制构件连接技术领域，现有的预制构件连接方式主要有机械套筒连接和灌浆套筒连接两种。机械套筒连接成本低，但机械套筒连接更适用于粗钢筋的连接，且对于预制构件的施工精度要求很高，竖向受力钢筋的中心偏差一般不能大于0.25mm。因此，竖向构件受力钢筋的连接会由于中心偏差较大而无法满足规范要求。此外，机械套筒连接方式如套筒冷挤压连接由于设备笨重，工人的劳动强度很高，施工质量如不能得到保证，容易给连接质量留下安全隐患。而传统灌浆套筒连接虽对预制构件制作精度要求不高，但是现场施工工序繁多，灌浆料需现搅现用，灌浆套筒内灌浆饱满程度不易监测且不易监测套筒内钢筋锚固长度是否达到规范要求。
4.因此，为简化施工流程，满足预制装配式构件钢筋连接的健康监测要求，使钢筋连接更加规范化、合理化、可视化，提出一种新型免灌浆钢筋连接装置。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供了一种免灌浆钢筋连接装置，提前将缓凝材料灌入免灌浆钢筋连接器内，其连接装置构造简单，安装方便，且在施工时避免现场灌浆、保压等复杂流程，利用变频恒温加热控制缓凝材料凝结时间，利用电磁感应原理做到实时监测螺纹钢筋锚固长度。
6.本发明采用如下技术方案：一种免灌浆钢筋连接装置，包括提前灌入的缓凝材料、内置金属线圈、免灌浆钢筋连接器、减压阀和智能化监测端，所述免灌浆钢筋连接器在螺纹钢筋插入前灌入缓凝材料，所述螺纹钢筋与所述免灌浆钢筋连接器通过橡胶密封装置连接，所述免灌浆钢筋连接器的一侧上端设置溢浆口，下端安装导线接引装置，所述溢浆口处安装有减压阀，所述导线接引装置通过电伴热丝与所述智能化监测端连接。
7.在优选的实施方式中，所述减压阀连接压力传感器，在所述螺纹钢筋插入时，根据所述免灌浆钢筋连接器内部压强大小扭转所述减压阀的底部螺母，所述螺纹钢筋连接完成后堵住所述溢浆口；所述减压阀的底部螺母能够调节所述免灌浆钢筋连接器内部的压强大小；所述减压阀内部为中空含锥形孔洞的螺栓结构，所述锥形孔洞的前段螺栓设置有至少3圈螺纹，扭
转一圈螺纹时，能够使所述免灌浆钢筋连接器内的缓凝材料从所述溢浆口处漏浆，同时所述减压阀剩余两圈螺纹与所述溢浆口内部螺纹机械咬合，在漏浆同时避免所述缓凝材料将所述减压阀顶出。
8.在优选的实施方式中，所述溢浆口为斜向45
°
接水平段空心管结构，所述溢浆口的内壁贯通放置电伴热丝；所述溢浆口的斜向45
°
空心部分钢管能够预存缓凝材料，当溢浆口因缓凝材料流失过多导致所述免灌浆钢筋连接器内部缓凝材料出现缺陷时，所述溢浆口的斜向45
°
空心部分钢管内的预留缓凝材料在重力作用下回流，避免所述免灌浆钢筋连接器内部的缓凝材料分布不均匀。
9.在优选的实施方式中，所述免灌浆钢筋连接器内部镶嵌与底部螺纹钢筋按规范标准锚固高度持平的金属线圈，所述金属线圈与所述免灌浆钢筋连接器之间通过设置在所述免灌浆钢筋连接器内壁上的螺纹连接，螺纹深度不小于所述金属线圈的金属线直径，防止插入螺纹钢筋时金属线圈破坏。
10.在优选的实施方式中，所述金属线圈顶端和末端通过所述免灌浆钢筋连接器一侧的导线接引装置延伸出两根电伴热丝组成并联电路接入智能化监测端，便于接通安全交流电；所述电伴热丝通过预留孔洞遍布所述免灌浆钢筋连接器，在所述免灌浆钢筋连接器一测的所述电伴热丝通过在圆环型端部预留出的半圆形孔洞连接到另一侧，用于控制所述缓凝材料的凝固时间。
11.在优选的实施方式中，所述智能化监测端由万能电桥和交流电源组成，在插入所述螺纹钢筋后，通过所述智能化监测端测出所述免灌浆钢筋连接器内部的所述金属线圈的电感，所述金属线圈电感数值随所述螺纹钢筋锚固长度的提高而增大。施工前可在实验室多次测得按照国家规范标准锚固长度下，免灌浆钢筋连接器内部插入螺纹钢筋后金属线圈的电感数值，取平均值与施工现场比对，或由数学公式、经验公式计算螺纹钢筋锚固长度。
12.在优选的实施方式中，由数学公式计算螺纹钢筋锚固长度方法如下：所述螺纹钢筋未插入所述金属线圈时，测得初始电感为l0；所述螺纹钢筋插入所述金属线圈时，测得实时电感l
x
；改变所述金属线圈中所述螺纹钢筋的锚固长度，得到所述金属线圈的电感和所述螺纹钢筋锚固长度的关系曲线l
x
=al
c2
+blc+l0，从而计算出，以及螺纹钢筋锚固长度ls=lc+h，其中，h为所述免灌浆钢筋连接器下开口橡胶密封装置底部水平面与所述金属线圈底部水平面的距离，lc为所述螺纹钢筋插入所述金属线圈的深度。
13.在优选的实施方式中，由经验公式计算螺纹钢筋锚固长度的方法为：通过公式计算出所述螺纹钢筋插入所述金属线圈的深度lc，从而得到所述螺纹钢筋的锚固长度ls=lc+h，其中，γ为温度影响系数，k为金属线圈形状系数，μ为钢筋磁导率；其中，，为缓凝介质磁导率影响系数，为真空磁导率，为磁芯相对导磁率。
14.在优选的实施方式中，所述金属线圈由漆包铜线制成，所述缓凝材料为缓凝砂浆或超缓凝砂浆。
15.在优选的实施方式中，所述橡胶密封装置为由橡胶材料制作的空心圆台结构，且
圆台结构的上端直径小于下端直径。圆台上端直径较小，减小了螺纹钢筋贯通时，缓凝材料与外部接触的面积，且下端直径较大的圆台结构与螺纹钢筋产生弹性挤压力与摩擦力，进一步避免缓凝材料流出，密封内部缓凝材料，施工时不影响插入螺纹钢筋。
16.相比于现有产品，本发明具有以下有益效果：（1）相必于现有的灌浆套筒构造及做法，本发明在施工流程上有本质区别，本发明将缓凝材料提前在工厂搅拌、灌装完成后，通过橡胶密封装置封入免灌浆钢筋连接器，现场施工时实现免灌浆，免除冗杂施工流程，减少了工时，避免了现场施工过程中灌浆缺陷出现的可能，总体上提高了施工效率。
17.（2）相比于现有的灌浆套筒构造及做法，本发明能随时有效的检测螺纹钢筋锚固长度，满足国家对于预制装配式建筑结构健康监测的要求。杜绝了钢筋插入长度不达标现象的出现，降低了返工率。此外，通过变频加热还可有效控制缓凝材料凝结时间，避免缓凝材料长时间不凝固，耽误施工进程。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的方案，以下对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方法，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
19.图1为免灌浆钢筋连接装置示意图。
20.图2为免灌浆钢筋连接器筒体端部示意图。
21.图3为溢浆口端部示意图。
22.图4为橡胶密封装置剖面图。
23.图中标号：1-螺纹钢筋，2-缓凝材料，3-免灌浆钢筋连接器，4-溢浆口，5-减压阀，6-金属线圈，7-橡胶密封装置，8-导线接引装置，9-电伴热丝，10-智能化监测端。
具体实施方式
24.为使本领域内的技术人员更好地理解此发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行完整详尽、清晰明了的说明和描述。
25.如附图1-图4所示，一种免灌浆钢筋连接装置，包括提前灌入的缓凝材料2、内置金属线圈6、免灌浆钢筋连接器3、减压阀5和智能化监测端10。
26.所述免灌浆钢筋连接器3在螺纹钢筋1插入前灌入缓凝材料2，所述螺纹钢筋1与所述免灌浆钢筋连接器3通过橡胶密封装置7连接，所述免灌浆钢筋连接器3的一侧上端设置溢浆口4，下端安装导线接引装置8，所述溢浆口4处安装有减压阀5，所述导线接引装置8通过电伴热丝9与所述智能化监测端10连接。
27.导线接引装置8除内部预留孔洞外为实心，一端连接免灌浆钢筋连接器3内壁，一端向外延伸，为方便电伴热丝9加热，其大小、形状及位置皆不受图1限制。
28.所述减压阀5连接压力传感器，在所述螺纹钢筋1插入时，根据所述免灌浆钢筋连接器3内部压强大小扭转所述减压阀5的底部螺母，所述螺纹钢筋1连接完成后堵住所述溢浆口4；
所述减压阀5的底部螺母能够调节所述免灌浆钢筋连接器3内部的压强大小；所述减压阀5内部为中空含锥形孔洞的螺栓结构，所述锥形孔洞的前段螺栓设置有至少3圈螺纹，扭转一圈螺纹时，能够使所述免灌浆钢筋连接器3内的缓凝材料2从所述溢浆口4处漏浆，同时所述减压阀5剩余两圈螺纹与所述溢浆口4内部螺纹机械咬合，在漏浆同时避免所述缓凝材料2将所述减压阀5顶出。
29.所述减压阀5内部锥形区域和锥形区域前段为空心，免灌浆钢筋连接器3内部压强大于大气压强时旋转其端部螺母一周，缓慢释放缓凝材料2，可有效保证免灌浆钢筋连接器内部压强平衡。
30.所述溢浆口4为斜向45
°
接水平段空心管结构，所述溢浆口4的内壁贯通放置电伴热丝9；所述溢浆口4的斜向45
°
空心部分钢管能够预存缓凝材料2，当溢浆口4因缓凝材料2流失过多导致所述免灌浆钢筋连接器3内部缓凝材料2出现缺陷时，所述溢浆口4的斜向45
°
空心部分钢管内的预留缓凝材料在重力作用下回流，避免所述免灌浆钢筋连接器3内部的缓凝材料分布不均匀。
31.所述免灌浆钢筋连接器3内部镶嵌金属线圈6，所述金属线圈6与所述免灌浆钢筋连接器3之间通过设置在所述免灌浆钢筋连接器3内壁上的螺纹连接，螺纹深度不小于所述金属线圈6的金属线直径。
32.所述金属线圈6顶端和末端通过所述免灌浆钢筋连接器3一侧的导线接引装置8延伸出两根电伴热丝9组成并联电路接入智能化监测端10，所述电伴热丝9通过预留孔洞遍布所述免灌浆钢筋连接器3，在所述免灌浆钢筋连接器3一测的所述电伴热丝9通过在圆环型端部预留出的半圆形孔洞连接到另一侧，用于控制所述缓凝材料2的凝固时间。
33.所述智能化监测端10由万能电桥和交流电源组成，在插入所述螺纹钢筋1后，通过所述智能化监测端10测出所述免灌浆钢筋连接器3内部的所述金属线圈6的电感，所述金属线圈6电感数值随所述螺纹钢筋1锚固长度的提高而增大。
34.所述智能化监测端连接导线接引装置中的电伴热丝，方便接通交流电源，通电后既可监测电感情况计算螺纹钢筋锚固长度，又可加热内部缓凝材料，起到温度控制缓凝速度的效果。
35.螺纹钢筋1锚固长度的第一种计算方法为：所述螺纹钢筋1未插入所述金属线圈6时，测得初始电感为l0；所述螺纹钢筋1插入所述金属线圈6时，测得实时电感l
x
；改变所述金属线圈6中所述螺纹钢筋1的锚固长度，得到所述金属线圈6的电感和所述螺纹钢筋1锚固长度的关系曲线l
x
=al
c2
+blc+l0，从而计算出螺纹钢筋1锚固长度ls=lc+h，其中，h为所述免灌浆钢筋连接器3下开口橡胶密封装置7底部水平面与所述金属线圈6底部水平面的距离，lc为所述螺纹钢筋1插入所述金属线圈6的深度。
36.螺纹钢筋1锚固长度的第二种计算方法为：通过公式计算出所述螺纹钢筋1插入所述金属线圈6的深度lc，从而得到所述螺纹钢筋1的锚固长度ls=lc+h，其中，γ为温度影响系数，k为金属线圈形状系数，μ为钢筋磁导率；其中，，为缓凝介质磁导率影响系数，为真空磁导率，为磁
芯相对导磁率。
37.所述金属线圈6由漆包铜线制成，所述缓凝材料2为缓凝砂浆或超缓凝砂浆。
38.所述橡胶密封装置7为由橡胶材料制作的空心圆台结构，且圆台结构的上端直径小于下端直径。
39.本实施方式中的免灌浆钢筋连接装置的制备及安装过程按如下步骤进行：预先将免灌浆钢筋连接器3内部预留出贯通孔洞放置电伴热丝9，免灌浆钢筋连接器3内部刻有螺纹镶嵌与规范中底部螺纹钢筋1锚固高度持平的金属线圈6，金属线圈6长度不大于底部螺纹钢筋1锚固长度和底部橡胶密封装置7插入免灌浆钢筋连接器3内部高度之差。
40.预制构件在预制构件厂内制作完成再运至施工现场。预制钢筋混凝土构件在预制构件厂内制作时，根据免灌浆钢筋连接器3内压强情况选择是否扭转减压阀5，减压阀5连接压强传感器，免灌浆钢筋连接器3内部压强大于大气压强时，缓慢扭转一圈减压阀5即可漏浆，有效避免因减压阀5滑落导致溢浆口4漏浆不受控制。待预制构件完成时，扭紧减压阀5，堵住溢浆口4。
41.待预制构件运输至现场后，与地基或基础构件的螺纹钢筋1连接时，免灌浆钢筋连接器3底部的橡胶密封装置7中间薄弱部位可轻松插入螺纹钢筋1，橡胶密封装置7与螺纹钢筋1产生弹性挤压力和摩擦力，可有效避免施工过程中缓凝材料2从免灌浆钢筋连接器3底部溢出。同时观察减压阀5内压强大小，压强大于大气压强时再次扭转一圈减压阀5漏浆，螺纹钢筋1连接完成后扭紧减压阀5。
42.待构件之间连接完成后，通过电伴热丝9连接智能化监测端10加热免灌浆钢筋连接器3内部的电伴热丝9，进而加热内部缓凝材料2，做到温度可控，缓凝材料2凝结时间可控。同时金属线圈6通电后产生磁场，根据电感变化计算出螺纹钢筋1插入免灌浆钢筋连接器3内部筒体的长度。
43.以上内容对本发明的基本原理、主要特征优点及实施方法进行了详尽描述。本行业从业人员应注意，本发明并不局限于上述的实施方式，上述应用的实施方式和说明书中所描述的仅是本发明的原理，而非限制性要求。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。