2.3.1 套筒灌浆连接的发展及作用原理
1）套筒灌浆连接的发展
灌浆套筒（图2.14）是美籍华裔科学家余占疏博士（Dr.Alfred A.Yee）在1970年发明的，然后于20世纪80年代被日本企业NMB收购了灌浆套筒技术的专利并垄断全球。该技术在美国和日本已经有近五十年的应用历史，在我国台湾地区也有多年的应用历史。几十年来，上述国家和地区对钢筋套筒灌浆连接技术进行了大量的试验研究，采用这项技术的建筑物也经历了多次地震的考验，证实了套筒灌浆连接的可靠性。美国ACI明确地将这种接头归类为机械连接接头，并将这项技术广泛用于预制构件受力钢筋的连接，同时也用于现浇混凝土受力钢筋的连接，是一项十分成熟可靠的技术。
在我国，钢筋套筒灌浆连接技术是国家现行规范《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231）、《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1）中最主要的钢筋连接技术，并且还颁布了专门的技术规程《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》（JGJ 355）以及《钢筋连接用灌浆套筒》（JGJ 398）。
2）套筒灌浆连接的作用原理
套筒灌浆连接是利用内部带有抗剪键的铸铁或钢质的圆形套筒（图2.14），将被连接钢筋从套筒两端头分别插入，然后利用灌浆设备从灌浆孔向套筒中注入具有微膨胀性的高强灌浆料，待灌浆料硬化膨胀后，由于套筒壁对微膨胀灌浆料的约束作用、钢筋的粗糙带肋表面以及套筒内部的键槽与灌浆料的机械咬合作用，使得套筒和被连接钢筋牢固地结合成为整体，从而实现套筒两侧连接钢筋的力的传递，其在预制柱中的应用如图2.15所示。
图2.14 灌浆套筒实物图
图2.15 预制柱的套筒灌浆连接示意图
套筒灌浆连接虽然在ACI规范中被分类至钢筋机械连接，但与螺纹套筒接头的工作机理不同，套筒灌浆连接接头依靠材料间的机械咬合以及黏附力来达到钢筋传力作用。当钢筋受拉时，拉力通过钢筋-灌浆料结合面的黏结作用和机械咬合作用传递给灌浆料，灌浆料再通过其与套筒内壁结合面的黏结作用和机械咬合作用传递给套筒。
灌浆套筒内部传力机理如图2.16所示，钢筋与灌浆料之间的作用由材料黏附力f1、表面摩擦力f2和钢筋表面肋部与灌浆料之间的机械咬合力f3构成，钢筋中的应力通过钢筋与灌浆料的结合面传递到灌浆料中。灌浆料与套筒内壁之间的作用同样由f1、f2、f3构成，灌浆料中的应力再传递到套筒中。同时，由于灌浆料微膨胀的性质，套筒可以为灌浆料提供有效的沿径向的侧向约束力Fn，除此以外，套筒外侧的混凝土也能为套筒提供沿径向的侧向约束力Fn1。侧向约束力的存在可以有效增强灌浆料的强度并增强材料结合面的黏结锚固作用，确保接头的传力能力。
图2.16 套筒灌浆连接传力机理示意图