本发明涉及装配式建筑钢筋连接技术领域，具体涉及一种装配式建筑用半灌浆套筒组件及其施工方法。
背景技术：
灌浆套筒是由专门加工的套筒、配套灌浆料和钢筋组装的组合体，在连接钢筋时通过注入快硬无收缩灌浆料，依靠材料之间的黏结咬合作用连接钢筋与套筒，具有性能可靠、适用性广、安装简便等优点，主要应用于装配式混凝土结构中预制构件钢筋连接和现浇混凝土结构中钢筋笼整体对接。
灌浆套筒包括全灌浆套筒和半灌浆套筒，全灌浆套筒是接头两端均采用灌浆方式连接钢筋的灌浆套筒，其套筒尺寸长于半灌浆套筒，主要适用于纵向构件（墙、柱）和横向构件（梁）的钢筋连接；半灌浆套筒是接头一端采用灌浆方式连接，另一端采用非灌浆方式连接钢筋的灌浆套筒，主要适用于纵向构件（墙、柱）的连接。其中，半灌浆套筒用于装配式建筑预制构件连接时，由于构件中的钢筋位置会存在一定偏差，套筒灌浆的一端内径设计时通常大于钢筋公称直径10mm左右，且套筒内设置多个剪力槽以确保半灌浆套筒灌浆后实现套筒与钢筋的牢固连接，这是由于灌浆套筒与硬化后的灌浆料连接主要通过硬化后的灌浆料与套筒内的剪力槽传力而牢固连接，剪力槽的数量越多，套筒与钢筋的连接也越牢固，但是，由于多个剪力槽的存在，套筒长度会变长和灌浆时容易在剪力槽区域灌浆不满。
目前，由于套筒灌浆过程是隐蔽工程且目前没有较好的检测方法，施工时套筒灌浆不满也不易发现，这会使钢筋与硬化后的灌浆料不能牢固连接，从而影响灌浆套筒的整体质量。此外，由于半灌浆套筒中灌浆部分的套筒内腔远大于钢筋公称直径，应用在预制构件钢筋连接时会增加套筒的应用成本、加大梁柱的截面和使同一区域的混凝土浇筑难度加大，从而使装配式建筑的应用成本大大提高，有待进一步改进。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对上述现有技术存在的缺陷进行完善与改进，提供一种装配式建筑用半灌浆套筒组件及其施工方法，用于解决现有装配式建筑中半灌浆套筒应用成本较高、灌浆质量难以保证和浇筑难度大等问题。
为此，本发明采用以下的技术方案：一种装配式建筑用半灌浆套筒组件，包括设有第一外螺纹的第一钢筋、设有第二外螺纹的第二钢筋、一体式螺母螺栓、设有排浆孔的直螺纹套筒、半灌浆套筒和方形螺母，所述一体式螺母螺栓设有第三内螺纹和第三外螺纹，所述半灌浆套筒包括长方形管、方圆变径管、圆形管、外圆内方管和设置在方圆变径管上的灌浆孔，所述长方形管的一端通过方圆变径管过渡扩大渐变至圆形管的一端，所述圆形管和外圆内方管的外径相同，其外表面均设有第四外螺纹，所述外圆内方管设有用于第一钢筋穿过且方形螺母不能穿过的长方形孔，所述直螺纹套筒设有与所述第四外螺纹和第三外螺纹相匹配的第一内螺纹，用于连接半灌浆套筒与一体式螺母螺栓，所述方形螺母设有第二内螺纹，用于在第一钢筋的一端穿过套设在第一钢筋上的半灌浆套筒的长方形孔后通过第二内螺纹与第一外螺纹连接。
进一步地，所述长方形管、方圆变径管、圆形管的管壁厚度相同。
进一步地，所述长方形管的内腔的宽度为第一钢筋直径的1.05～1.1倍，长度为第一钢筋直径与预设偏差之和，所述圆形管的内腔直径为第一钢筋直径与预设偏差之和，所述长方形孔的宽度为第一钢筋直径的1.05～1.1倍，长度为第一钢筋直径与预设偏差之和，所述预设偏差为8～12mm。
进一步地，所述一体式螺母螺栓、直螺纹套筒、半灌浆套筒和方形螺母的抗拉强度均大于第一钢筋的抗拉强度或第二钢筋的抗拉强度。
本发明还采用以下的技术方案：一种装配式建筑用半灌浆套筒组件的施工方法，包括以下步骤：
s1、待第二钢筋所在的预制构件吊装完毕后，将一体式螺母螺栓固定连接在第二钢筋上；
s2、将直螺纹套筒与半灌浆套筒螺纹连接，并旋转直螺纹套筒使其向靠近长方形管的方向移动至预设位置；
s3、将半灌浆套筒套设在第一钢筋上，待第一钢筋所在的预制构件吊装就位后，使第一钢筋的第一外螺纹依次穿过长方形管、圆形管、外圆内方管后裸露在半灌浆套筒外部，将方形螺母与第一钢筋的第一外螺纹固定连接；
s4、调整半灌浆套筒的位置使其第四外螺纹与一体式螺母螺栓的第三外螺纹位置相对应，并旋转直螺纹套筒使其向靠近一体式螺母螺栓的方向移动与一体式螺母螺栓的第三外螺纹固定连接，从而使第二钢筋与半灌浆套筒牢固连接；
s5、采用密封材料填塞长方形管内腔与第一钢筋之间的缝隙；
s6、灌浆、养护，形成稳定连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）在半灌浆套筒的两端分别设置小口径的长方形管和外圆内方管中的长方形孔来满足预制构件中钢筋连接时出现的偏差要求，无需采用大口径的圆形管口，大大减少了半灌浆套筒的内腔尺寸和套筒外径，还使平行排列的半灌浆套筒组件之间的间隙明显变大，从而使该间隙区域混凝土浇筑难度减小，进一步减少了浇筑后混凝土的密实性隐患；
（2）在半灌浆套筒中采用内大外小的方圆变径管，使套筒灌浆硬化后在变径管体内腔形成内大外小的混凝土部件，该混凝土部件与变径管体的侧壁互相作用可使硬化后的灌浆料与套筒牢固连接，无需在套筒内设置多个剪力槽以实现灌浆料与套筒的牢固连接，套筒灌浆时不易出现灌浆不满，大大减少了套筒的长度和相应梁柱的截面，进一步增强了半灌浆套筒的抗拉强度和减少了装配式建筑的应用成本；
（3）通过方形螺母在第一钢筋的一端穿过长方形孔后与第一外螺纹连接使半灌浆套筒的长方形孔不能穿过方形螺母，从而使半灌浆套筒的上端与方形螺母接触后不能再向靠近一体式螺母螺栓的方向移动，利用方形螺母与长方形孔的相互约束，使第一钢筋受拉时方形螺母能承受部分拉力，从而使套筒在灌浆不满时还能保证半灌浆套筒组件的整体质量或套筒在灌浆满时进一步提高半灌浆套筒组件的抗拉性能；
（4）施工更加便捷可靠，大大提高了预制构件的连接质量。
附图说明
图1为半灌浆套筒组件的第一三维结构示意图。
图2为半灌浆套筒组件的第二三维结构示意图。
图3为半灌浆套筒组件的第一局部三维结构示意图。
图4为半灌浆套筒组件的第二局部三维结构示意图。
图5为半灌浆套筒组件的第一剖面结构示意图。
图6是半灌浆套筒组件的第二剖面结构示意图。
图7为半灌浆套筒的第一剖面结构示意图。
图8为半灌浆套筒的第二剖面结构示意图。
图9为半灌浆套筒的第一三维结构示意图。
图10为半灌浆套筒的第二三维结构示意图。
图11为直螺纹套筒的三维结构示意图。
图12为方形螺母的三维结构示意图。
图13为第一钢筋的平面结构示意图。
图14为第二钢筋的平面结构示意图。
图15为一体式螺母螺栓的三维结构示意图。
图16为长方形管的平面结构示意图。
图17为外圆内方管的平面结构示意图。
图18为方形螺母的平面安装示意图。
图19为多个类型的长形孔的平面示意图。
附图标注说明:1-第一钢筋，2-半灌浆套筒，3-直螺纹套筒，4-一体式螺母螺栓，5-第二钢筋，6-灌浆孔，7-排浆孔，8-方形螺母，9-灌浆料，10-长方形管，11-方圆变径管，12-圆形管，13-第四外螺纹，14-外圆内方管，15-长方形孔，16-第一内螺纹，17-第二内螺纹，18-第一外螺纹，19-第三内螺纹，20-第三外螺纹，21-第二外螺纹，22-第二长方形孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
参见图1至图15，本实施例提供了一种装配式建筑用半灌浆套筒组件，包括设有第一外螺纹18的第一钢筋1、设有第二外螺纹21的第二钢筋5、一体式螺母螺栓4、设有排浆孔7的直螺纹套筒3、半灌浆套筒2和方形螺母8，所述排浆孔7的位置可根据直螺纹套筒长度和直螺纹套筒与第三外螺纹的连接长度设计确定，所述一体式螺母螺栓4设有与第二外螺纹相匹配的第三内螺纹19和与第一内螺纹相匹配的第三外螺纹20，所述第三内螺纹19与第二钢筋5的第二外螺纹21螺纹连接可使第二钢筋与一体式螺母螺栓固定连接，所述第三外螺纹20与直螺纹套筒3螺纹连接可使一体式螺母螺栓与直螺纹套筒固定连接，所述第二钢筋5通过一体式螺母螺栓4和直螺纹套筒3实现与半灌浆套筒的牢固连接。
需要说明的是，所述第一钢筋1和第二钢筋5均为预制构件中的钢筋，预制构件吊装完毕后均不能移动。
所述直螺纹套筒3设有与所述第四外螺纹13和第三外螺纹20相匹配的第一内螺纹16，用于螺纹连接半灌浆套筒与一体式螺母螺栓，即直螺纹套筒3设有第一内螺纹16，第一内螺纹16分别与第四外螺纹、第三外螺纹配合使直螺纹套筒部分与半灌浆套筒的螺纹连接，另一部分与一体式螺母螺栓螺纹连接，其中，所述第一外螺纹、第三外螺纹的参数最好完全相同，所述第三外螺纹最好完全与第一内螺纹连接。
所述半灌浆套筒2包括一体成型的长方形管10、方圆变径管11、圆形管12、外圆内方管14和设置在方圆变径管上的灌浆孔6，所述方圆变径管11为由长方形管的一端沿轴线方向向内（或向上）延伸逐渐扩大且渐变为圆形的渐变管体，所述长方形管10的一端通过方圆变径管过渡扩大渐变至圆形管的一端，即所述方圆变径管的下端连通长方形管的上端，上端连通圆形管的下端，且下端内腔的轴截面面积小于上端内腔的轴截面面积（即长方形管内腔的轴截面面积小于圆形管内腔轴截面面积），所述圆形管12和外圆内方管14的外径相同，其外表面均设有与所述第一内螺纹相匹配的第四外螺纹13，所述外圆内方管14设有用于第一钢筋穿过且方形螺母不能穿过的长方形孔15，如图18所示，所述第一钢筋的轴截面的最大直径d小于长方形孔的最小边长k2，所述方形螺母的轴截面的最小边长(l1和l2中的最小值)大于长方形孔的最小边长k2；所述长方形孔15的形状大小与所述长方形管10的内腔相对应，即第一钢筋在长方形管内腔的任一位置穿入后都能从长方形孔处穿出，从而使第一钢筋的第一外螺纹位于半灌浆套筒外侧。
需要说明的是，本实施例中第一长方形孔和长方形管的内腔形状并不仅限于普通的长方形孔，还可采用圆角长方形孔、长圆孔等用于钢筋在单一方向移动的长形孔，如图19所示。
所述方形螺母8设有与所述第一外螺纹18相匹配的第二内螺纹17，用于
在第一钢筋的一端(第一外螺纹部分)穿过套设在第一钢筋上的半灌浆套筒的长方形孔后通过第二内螺纹与第一外螺纹连接使半灌浆套筒的长方形孔不能穿过
方形螺母，从而使半灌浆套筒的上端与方形螺母接触后不能再向靠近一体式螺母螺栓的方向移动，如图5所示，方形螺母与第一钢筋的第一外螺纹连接后，半灌浆套筒的上端与方形螺母接触后不能再上移动。
需要说明的是，由于方形螺母主要用于与第一外螺纹连接后使半灌浆套筒的上端与方形螺母接触后不能再向靠近一体式螺母螺栓的方向移动，本实施例中还可采用其他的螺母或部件，如六角螺母。
优选地，所述长方形管、方圆变径管、圆形管的管壁厚度相同。
优选地，所述长方形管的内腔的轴截面积小于圆形管的内腔的轴截面积，所述长方形孔的轴截面积小于圆形管的内腔的轴截面积。
优选地，如图16和图17所示，所述长方形管的内腔的宽度k1为第一钢筋直径的1.05～1.1倍，长度c1为第一钢筋直径与预设偏差之和，所述圆形管的内腔直径为第一钢筋直径与预设偏差之和，所述长方形孔的宽度k2为第一钢筋直径的1.05～1.1倍，长度c2为第一钢筋直径与预设偏差之和，所述预设偏差为8～12mm。
优选地，直螺纹套筒与第三外螺纹的连接长度、直螺纹套筒与第四外螺纹的连接长度、第二外螺纹与第三内螺纹的连接长度可根据灌浆套筒抗拉强度要求设计确定。
优选地，所述一体式螺母螺栓、直螺纹套筒、半灌浆套筒和方形螺母的抗拉强度均大于第一钢筋的抗拉强度或第二钢筋的抗拉强度。
在本实施例中，第二钢筋与半灌浆套筒的连接通过第二钢筋与一体式螺母螺栓的螺纹连接和直螺纹套筒与一体式螺母螺栓的螺纹连接而实现，第一钢筋与半灌浆套筒的连接一方面通过在半灌浆套筒中采用内大外小的方圆变径管，使套筒灌浆硬化后在变径管体内腔形成内大外小的混凝土部件，该混凝土部件与变径管体的侧壁互相作用可使硬化后的灌浆料与套筒牢固连接（在抗拉方向受力面积明显比采用多个剪力槽的灌浆套筒大），无需在套筒内设置多个剪力槽以实现灌浆料与套筒的牢固连接，套筒灌浆时不易出现灌浆不满，另一方面通过第一钢筋的第一外螺纹穿过长方形孔后与不能穿过长方形孔的方形螺母连接而实现第一钢筋受拉时方形螺母承担部分拉力，从而使套筒在灌浆不满时还能保证半灌浆套筒组件的整体质量或套筒在灌浆满时进一步提高半灌浆套筒组件的抗拉性能。
在上述装配式建筑用半灌浆套筒组件的基础上，本实施例还提供了一种装配式建筑用半灌浆套筒组件的施工方法，包括以下步骤：
s1、待第二钢筋所在的预制构件吊装完毕后，将一体式螺母螺栓固定连接在第二钢筋上；
s2、将直螺纹套筒与半灌浆套筒螺纹连接，并旋转直螺纹套筒使其向靠近长方形管的方向移动至预设位置，其中，所述直螺纹套筒最好完全套设在第四外螺纹上；
s3、将半灌浆套筒套设在第一钢筋上，待第一钢筋所在的预制构件吊装就位后，使第一钢筋的第一外螺纹依次穿过长方形管、圆形管、外圆内方管后裸露在半灌浆套筒外部，并将方形螺母与第一钢筋的第一外螺纹固定连接，其中，所述第一钢筋吊装后其上端与吊装后的第二钢筋的下端间隔预设距离，所述预设距离应确保方形螺母操作方便，所述半灌浆套筒套设在第一钢筋上时最好增加胶布固定、铁丝捆绑等临时固定措施以防止半灌浆套筒在第一钢筋所在的构件吊装时掉落；
s4、调整半灌浆套筒的位置使其第四外螺纹与一体式螺母螺栓的第三外螺纹位置相对应，并旋转直螺纹套筒使其向靠近一体式螺母螺栓的方向移动与一体式螺母螺栓的第三外螺纹固定连接，从而使第二钢筋与半灌浆套筒牢固连接，其中，直螺纹套筒与第三外螺纹连接后应确保排浆孔位于第一钢筋上端与第二钢筋下端之间的区域；
s5、采用密封材料填塞长方形管内腔与第一钢筋之间的缝隙，所述密封材料可采用聚氨酯泡沫胶或专用密封圈；
s6、灌浆、养护，形成稳定连接。
本发明的保护范围并不局限于上述描述，任何在本发明的启示下的其它形式产品，不论在形状或结构上及材料选择上作任何改变，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均在本发发明的保护范围之内。
1.一种装配式建筑用半灌浆套筒组件，其特征在于，包括设有第一外螺纹（18）的第一钢筋（1）、设有第二外螺纹（21）的第二钢筋（5）、一体式螺母螺栓（4）、设有排浆孔（7）的直螺纹套筒（3）、半灌浆套筒（2）和方形螺母（8），所述一体式螺母螺栓（4）设有第三内螺纹（19）和第三外螺纹（20），所述半灌浆套筒（2）包括长方形管（10）、方圆变径管（11）、圆形管（12）、外圆内方管（14）和设置在方圆变径管上的灌浆孔（6），所述长方形管（10）的一端通过方圆变径管过渡扩大渐变至圆形管的一端，所述圆形管（12）和外圆内方管（14）的外径相同，其外表面均设有第四外螺纹（13），所述外圆内方管（14）设有用于第一钢筋穿过且方形螺母不能穿过的长方形孔（15），所述直螺纹套筒（3）设有与所述第四外螺纹和第三外螺纹相匹配的第一内螺纹（16），用于连接半灌浆套筒与一体式螺母螺栓，所述方形螺母（8）设有第二内螺纹（17），用于在第一钢筋的一端穿过套设在第一钢筋上的半灌浆套筒的长方形孔后通过第二内螺纹与第一外螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的装配式建筑用半灌浆套筒组件，其特征在于，所述长方形管、方圆变径管、圆形管的管壁厚度相同。
3.根据权利要求1或2所述的装配式建筑用半灌浆套筒组件，其特征在于，所述长方形管的内腔的宽度为第一钢筋直径的1.05～1.1倍，长度为第一钢筋直径与预设偏差之和，所述圆形管的内腔直径为第一钢筋直径与预设偏差之和，所述长方形孔的宽度为第一钢筋直径的1.05～1.1倍，长度为第一钢筋直径与预设偏差之和，所述预设偏差为8～12mm。
4.根据权利要求1或2所述的装配式建筑用半灌浆套筒组件，其特征在于，所述一体式螺母螺栓、直螺纹套筒、半灌浆套筒和方形螺母的抗拉强度均大于第一钢筋的抗拉强度或第二钢筋的抗拉强度。
5.一种权利要求1至4任一项所述的装配式建筑用半灌浆套筒组件的施工方法，包括以下步骤：
s1、待第二钢筋所在的预制构件吊装完毕后，将一体式螺母螺栓固定连接在第二钢筋上；
s2、将直螺纹套筒与半灌浆套筒螺纹连接，并旋转直螺纹套筒使其向靠近长方形管的方向移动至预设位置；
s3、将半灌浆套筒套设在第一钢筋上，待第一钢筋所在的预制构件吊装就位后，使第一钢筋的第一外螺纹依次穿过长方形管、圆形管、外圆内方管后裸露在半灌浆套筒外部，将方形螺母与第一钢筋的第一外螺纹固定连接；
s4、调整半灌浆套筒的位置使其第四外螺纹与一体式螺母螺栓的第三外螺纹位置相对应，并旋转直螺纹套筒使其向靠近一体式螺母螺栓的方向移动与一体式螺母螺栓的第三外螺纹固定连接，从而使第二钢筋与半灌浆套筒牢固连接；
s5、采用密封材料填塞长方形管内腔与第一钢筋之间的缝隙；
s6、灌浆、养护，形成稳定连接。
技术总结