装配式建筑具有节能、环保、建造速度快等特点,是实现“建筑工业化、住宅产业化”的重要途径,已被列入我国建筑业发展战略规划,成为国家强制实施的建筑建造方式。装配式混凝土结构预制构件受力筋的可靠连接是保证装配式混凝土结构安全性能的关键。套筒灌浆连接作为预制构件受力筋的主要连接方式已在工程中得到应用。套筒灌浆料和灌浆套筒组成了套筒灌浆连接系统,两者各自的性能和协同工作直接影响套筒灌浆钢筋连接性能。目前,我国针对套筒灌浆连接系统性研究相对薄弱,早强型高性能灌浆材料相对欠缺,现有的灌浆套筒种类较少、价格过高,灌浆材料与套筒协同工作性能研究不足。已成为制约我国装配式混凝土结构推广应用的重要因素之一。本文依托国家“十三五”重点研发计划(2016YFC0700904),以组分设计和性能需求为出发点,研发了早强型高性能灌浆材料,设计了新型灌浆套筒,在此基础上系统研究了钢筋套筒灌浆连接性能及应用技术,为钢筋套筒灌浆连接的推广和应用提供理论支撑和技术指导。论文进行的主要研究工作和取得的主要创新成果有:(1)基于响应面法试验设计和分析,探明了灌浆材料早期力学强度演变规律,建立了不同胶凝材料组分早期力学强度的计算模型,提出早强型灌浆材料胶凝组分设计与优化方法;基于材料组分复合原理及功能组分的作用机理分析,揭示了灌浆材料高流态化及微膨胀性的演变机制,提出了早强型高性能灌浆材料的设计与制备方法,实现了3天抗压强度达到86.2MPa(达到28天设计强度)、28天抗压强度达到110.8MPa(标准设计值的130%)高性能灌浆料的制备;(2)提出了具有自主知识产权的灌浆套筒(GSWT灌浆套筒-Grout Sleeve with Thread and Wedge),采用普通无缝钢管冷加工制作;通过单向拉伸及反复拉压试验系统的研究了灌浆套筒内腔构造、套筒尺寸、锚固长度、钢筋尺寸等因素对套筒锚固性能的影响规律,得到了螺纹牙高1.5mm、楔形体倾斜角14.5°等较优套筒参数,实现了6倍钢筋直径锚固长度可满足国内外接头性能标准要求;结合有限元模拟分析,建立了GSWT灌浆套筒受力模型,揭示了GSWT灌浆套筒工作机理,探讨了新型灌浆套筒的设计方法;(3)基于新型灌浆套筒及高性能灌浆料,首次采用界面粘结性能测试方法研究了套筒灌浆料与套筒协同工作性能,揭示了灌浆料力学强度和膨胀性对套筒锚固性能的影响机制,建立了钢筋-灌浆料界面粘结强度值与灌浆料抗压强度值的0.5186次幂成正比的数值模型,提出4-9倍钢筋直径锚固长度的钢筋连接灌浆料性能要求;(4)系统的研究了钢筋偏心和灌浆不饱满等施工缺陷对套筒锚固性能影响,揭示了灌浆不饱满>钢筋偏心、内部缺陷>端部缺陷、水平缺陷>竖向缺陷等性能损伤规律,提出不同类型缺陷的缺陷率控制建议,为套筒灌浆连接施工与验收提供理论依据;通过建筑火灾环境模拟,揭示了不同温度(200℃-800℃)、不同保护层厚度(15mm-30mm)对钢筋套筒灌浆连接性能退化规律,从材料微观角度揭示了高温损伤机理,建立灌浆料强度温度响应的数值模型,提出了钢筋套筒灌浆连接耐火极限(600℃),为装配式建筑火灾安全评价提供理论支撑。在总结全文工作的基础上,提出了本课题研究展望。