肖国良
北京住总第一开发建设有限公司 北京市 100039
摘要：我国装配式建筑正在大力发展，预计2021年底，在新建建筑中占比20%以上，到2026年，国家要求京津冀等城市群装配率达30%。套筒灌浆是装配式结构中纵向受力钢筋有效且可靠的连接方式，在装配式结构工程中得到广泛应用。我国北方地区冬施期灌浆受低温环境影响，对工程进度及质量困扰较大。针对套筒灌浆施工技术特点，结合项目实际操作经验，探讨如何在低温环境下做好预制装配式结构工程灌浆套筒施工现场管理，提高施工效率，提高灌浆质量，合理缩短工期。
关键词：装配式建筑，灌浆套筒，低温灌浆，冬施灌浆，低温灌浆料。
一、绪论
随着装配式建筑的不断推广，越来越多的工程采用整体装配式结构。装配式建筑预制构件的生产，基本不受气温、天气等条件影响，但在现场灌浆施工过程中特别是北方地区，受季节、天气影响较大，故低温型套筒灌浆料的开发和应用日益重要。
随着《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T 408-2019的正式发布实施，低温型套筒灌浆料有了国家行业标准的规范，为低温型套筒灌浆料大范围的推广和使用提供了理论基础。但各工程中对低温灌浆施工理解水平不一、操作水平不一，甚至有草草了事的情况发生，故本文从当前低温灌浆施工的现状、低温灌浆易出现的质量问题分析、低温灌浆施工的操作要点进行论述，以便提高冬季灌浆施工的质量水平。
二、当前装配式冬季灌浆施工现状
1、2020年以前冬季装配式灌浆施工
2020年以前的工程项目，在北方地区，基本都涉及冬季施工，往往因为没有冬季灌浆施工的依据，大多项目会选择停止装配式施工，以及停止灌浆施工。有极少部分项目会增加巨额投入，采用高于往年冬季混凝土施工的加热升温保温水平，以保证冬季灌浆施工的温度需求。但实际上，灌浆套筒所处位置，位于墙体的核心位置，钢筋混凝土的传热散热能力强大，灌浆料施工可以进行，但质量无法证明有可靠的保证。
2、2020年及以后冬季装配式灌浆施工
2019年年底，《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T 408-2019（以下简称规程）正式发布，使得冬季低温灌浆料有了可靠的施工依据，2020年冬季施工前，几乎所有的冬季施工的装配式灌浆施工方案都进行了论证，冬季低温灌浆施工有了可靠的质量保证措施，冬季低温灌浆料得到大范围的推广，一线技术人员、作业人员对冬季灌浆施工逐步有了清晰明了的认识和掌握。
三、冬季装配式结构灌浆施工现状分析
1、低温型套筒灌浆料体系分类
1.硫铝酸盐水泥为主要胶结材料，以高强级配骨料、早强型聚羧酸系高性能减水剂、塑性膨胀剂等为主要原材料。主要特点是成本适中，早期强度高，强度提升快。
2.普通硅酸盐水泥加高铝促凝剂的体系，特点是强度高，缺点是成本过高，工程应用中可选产品较少，选择使用的工程案例较少。
2、冬季灌浆施工易产生的问题
1.在初冬季节采用低温灌浆料，往往由于白天温度过高，搅拌好的料流动度过低，往往还未进行灌注，就已经开始上强度，无法进行注浆，或造成灌浆套筒内不密实，影响灌浆套筒内钢筋握裹力，降低结构实体连接强度。
2.灌浆不及时，搅拌好的浆体未及时使用，流动度大幅度降低，堵塞注浆管，造成物料损失。
3.低温灌浆料原材存放库房温度过高，往往温度在5℃度以上，未进行常温（负温）处理就进行使用，造成搅拌后的浆体温度过高，浆体过早产生强度，损失流动度，无法进行灌注施工。
4.低温灌浆料拌和时，采用的加热过的水或经过保温管道输送的施工用水进行搅拌，造成拌和浆体温度过高，浆体过早凝固，损失流动度，注浆无法进行。
5.低温灌浆料在-5℃～5℃之间为规程要求的适应施工温度，此区间包含环境温度、拌和料、拌和水、搅拌完成后的浆体温度。因此，在-5℃～5℃温度区间内，除控制拌和物料温度控制之外，环境温度控制也为一项重要且关键的控制内容，不能按照混凝土结构冬季施工温度要求对灌浆环境温度进行升温、保温措施，否则影响浆体的流动度，造成无法注浆。
6.大气温度在-5℃～-10℃期间，由于温度低，对灌浆料浆体的水化热及流动性产生负面影响，故在此温度区间，应采取必要的挡风及加热措施，使环境温度保持在-5℃～5℃区间，减少灌浆区域的温度损失。
7.大气温度低于-10℃时，即使采取的作业区域封闭、升温措施，但灌浆区域的热损失远远高于浆体的水化热及升温措施带来的热量，灌浆区域灌浆套筒周边接近大气温度，对浆体的强度增长极为不利。故，当大气温度低于-10℃时，应停止灌浆施工作业。
8.低温灌浆料在环境温度位于-5℃～5℃区间时，保持了较好的流动性及可操作性，但由于其含有硫铝酸盐水泥或高铝促凝剂，强度增长较快，加上大气温度、环境温度带来的影响，故应充分注意每次拌和量，防治未使用完就开始增长强度，造成无法灌浆。
四、冬季低温灌浆施工质量控制措施
1、施工前策划
首先，应对工程所在地冬季气温进行统计分析。灌浆环节，受冬季气温影响很大。规范要求，使用常温灌浆料时，当环境温度低于5℃时不宜施工，低于5℃时不允许施工。因此，灌浆施工先要对工程所在地低温进行统计分析。以北京市气候为例，每年11月15日到次年3月15日为冬施期。
（1）初冬阶段：11月中旬至12月中旬，平均温度为5℃左右，最低温度一般在-5℃左右。
（2）严冬阶段：12月下旬到次年二月上旬 平均气温-5℃左右，最低气温一般在-10℃左右。
（3）寒流阶段：不固定，每年约4、5次，平均气温-10℃左右，最低温度可达-16℃，极端最低气温曾达-18.3℃。
其次，应对构件灌浆情况与灌浆部位进行策划。针对不同的构件类型，需要策划其施工方法，分析物料存放场地、拌和水供应方式、灌浆区域与灌浆方式、外墙结构形式及开洞大小。
2、重难点与对策分析
根据施工前策划，本工程在低温环境下进行预制装配式建筑套筒灌浆，施工重难点表现在以下5个方面：
（1）建筑主体保温。冬施期灌浆施工，需对灌浆施工部位进行加热，但因建筑主体预留门窗洞口尚未封闭，导致保温困难。
（2）灌浆材料温度。灌浆套筒的缝隙宽度仅为7.25mm～9.15mm，灌浆材料用量小，自身内能小，浆体流入灌浆仓位后温度下降快。
（3）浆体自身粘度。施工过程中随着气温降低，浆体粘度不断增加，浆体在小缝隙内通过能力下降，导致灌浆效率低。
（4）材料机具加热。灌浆材料、灌浆搅拌机具、灌浆设备，以及倒运材料所用的吊笼等，在低温环境下，自身温度较低，使用前根据大气温度范围进行适当的预热。
（5）环境温度测量。初冬天气变化较快，低温灌浆料与常温灌浆料特性不同，在不同的温度之间交替使用两种材料，给测温工作带来很大难度。
针对上述施工重难点，制定相应的施工对策与措施：
1）建筑主体保温：采用阻燃型双层棉毡对主体门窗洞口进行封闭；利用主体自带保温板形成带保温的封闭空间；封闭空间内引入暖风机热源，确保工作环境温度。
2）灌浆材料温度：用热风对灌浆仓位循环加热，确保灌浆前套筒内初始温度；对材料及机具加热，确保浆体初始温度；灌浆施工结束对灌浆套筒高度墙板区域外墙内侧覆盖电加热带，补偿热量损失。
3）浆体自身粘度：应用抗冻型套筒灌浆材料；确保浆体初始温度。
4）材料机具加热：所有机具用保温棉包裹，与灌浆料接触时间长的设备电加热带包裹，可随时加热；灌浆材料在室内储存，倒运材料需用有保温的吊笼。
5）环境温度测温：当使用低温灌浆料灌浆施工时，应对气温、施工温度、作业面温度进行实时监测并记录；应通过天气预报等方式密切关注未来几天内的气温变化情况，以应对气温的骤升或骤降。
3、灌浆质量控制
3.1温度调节
（1）低温灌浆料规范允许的施工温度范围为-5℃～10℃，但实际作业证明，当环境温度高于0℃时，随着温度的升高，流动度损失速度逐步加快，当环境温度高于7℃时，灌浆拌和料在十分钟之后流动度损失过大，流动度大幅度低于300mm。曲线图如下：
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由此可以看出，作业面环境温度高于7℃时，应避免低温灌浆料施工，环境温度接近0℃时为最佳低温灌浆温度；当作业面环境温度低于-5℃时，作业面设置暖风机进行持续升温，监测温度稳定控制在-5℃-7℃之间，可以停止升温。
（2）低温灌浆料干粉和搅拌用水提前吊运至作业层，干粉温度宜控制在5℃以下，当大气温度低于-5℃时采用保温被包裹；搅拌用水提前放置，采用自然冻结的冰水或初冬时采用加入冰水以降低水温，使水温接近0℃为宜。
（3）灌浆完成之后，当大气温度低于-5℃时，作业面每60㎡放置一个暖风机对作业面进行升温至-5℃以上，有条件的可以持续升温至0℃以上，预制墙体灌浆连接处采用电热毯进行升温，保证作业面和灌浆孔内温度要求，以保证低温灌浆料强度增长。
3.2浆料制备
灌浆的原材料是影响灌浆质量的重要因素。严格把控灌浆料进场程序，灌浆料质量证明材料需齐全、有效，控制灌浆材料配合比以及搅拌的工艺流程同样是保证灌浆质量的重要环节。
低温型套筒灌浆料是一种由高标号水泥、细骨料、多种混凝土外加剂预拌而成的水泥基干混材料。加水搅拌均匀后形成自流浆体，具有黏度低、流动性好、强度高、微膨胀等优点。使用灌浆料前应先检验灌浆料的初始流动度，并根据需要进行抗压强度检验。
灌浆施工作业现场常用的是专用灌浆泵，容积为25升，理论输出的砂浆流量约为5升/分钟，泵料斗20分钟内可完成20升的砂浆灌浆作业。但受到低温环境配合低温灌浆料的影响，冬季施工期间灌浆作业拌和料每次控制在15升为宜，浆体随用随搅拌，应制备完成后25min内用完，做到少量搅拌，快速用完，能保证材料的充分利用和灌浆质量。
3.3灌浆连接
套筒灌浆连接点是预制装配式建筑竖向结构中的一个重要受力节点，施工前需要对套筒灌浆连接质量产生影响的因素进行分析，保证灌浆材料质量不会受到外界因素的影响。应制定灌浆施工工艺、流程与要点，采取样板先行、灌浆首件验收制度。灌浆由专业操作工人施工，并按下列操作流程依次进行：
（1）检查浆孔。施工前需要对出浆口、灌浆口的封闭程度进行检查。同时检查出浆口、灌浆口内是否有杂物，以及检验预制构件和套筒尺寸是否吻合。
（2）依序灌浆。灌浆时同一仓只能用一个灌浆孔灌浆，且同一仓灌浆应保证施工连续性，保证灌浆的速度在每分钟一升左右。
（3）封堵浆孔。当砂浆从灌浆套筒出浆孔流出之后，工作人员用橡胶塞先进行封堵，然后将灌浆泵口从灌浆孔中抽出，再封堵灌浆孔，并检查是否漏浆。通过水平缝连通腔一次向构件的多个接头灌浆时，应按灌浆料的出料顺序依次封堵出浆孔。封堵过程中灌浆泵保持灌浆压力，直至所有出浆孔堵牢后再停止灌浆。
（4）接头检查。灌浆料凝固后，取下橡胶塞，检查孔内凝固的灌浆料，灌浆料上表面应高于出浆孔下沿5mm以上。如发现灌浆不饱满，应采用单孔灌浆补灌，直至灌满为止。
（5）做好记录。灌浆完成后，据实填写《灌浆施工检查记录表》，以便在出现问题后能及时分析，采取正确有效的施工措施进行补救处理。
3.4试验要求
必要的试验是工程质量的保证措施，套筒灌浆施工过程中，4个试验必须落实到位：原材进场复试、接头形式检验、接头工艺检验、灌浆料抗压试验。特别注意的时，灌浆料试块制作宜采用钢制胶砂试模制作，实际工程中往往出现采用塑料试模制作因试模微小变形而造成灌浆料试块不达标的情况。
五、结束语
针对低温灌浆施工，有如下建议：
（1）针对不同地方的冬季施工应因地制宜的制定详细的冬季灌浆施工专项施工方案，明确各项技术措施，并保证落实到位。
（2）注重环境温度检测，低温灌浆前、中、后的大气温度以及环境温度要实时检测。
（3）重视低温灌浆料原材的储存环境以便控制原材温度，重视拌和用水的温度控制，尽可能的采用接近0℃水。
（4）重视环境温度的控制，在大风、寒潮等极端天气状况下，应避免灌浆施工。
（5）务必有专职旁站人员对灌浆全过程进行监督、检查、指导。
装配式冬季施工过程中，通过采用钢筋连接用低温型套筒灌浆料，并采取一系列装配式套筒灌浆技术措施，能很好地解决低温环境下预制装配式建筑套筒灌浆施工问题，不仅可以避免出现因套筒灌浆施工效率低而增加施工成本的情况，相反还会整体提升项目装配式建筑施工质量。
参考文献：
[1]《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ355-2015
[2]《钢筋套筒灌浆连接技术规程》DB11/T1470-2017
[3]《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T408-2019
[4]《钢筋连接用灌浆套筒》JG/T398-2012
作者简介：肖国良（1987.09） 性别：男 民族：汉 籍贯：山东省菏泽市 职称：中级工程师 学历：大专 主要研究方向：建筑施工技术