综合辅导：框架结构混凝土施工缝处理方法探析

文摘:利用新老混凝土连接试验和理论分析的科研成果，结合框架结构混凝土施工中存在的柱施工缝，提出了一种新的施工缝设置和连接处理方法，并探讨了其理论依据，可用于指导施工，提高施工质量。
关键词:混凝土施工缝的粘结性能延续
引言
大量的工程结构震害实例表明，框架结构的节点普遍破坏严重，往往导致结构破坏。中外学者的分析表明，这是由于各种原因造成的，包括设计错误、未能加强节点强度、节点锚固性强等。同时，施工质量存在弱点，难以保证预期的设计目标。新老混凝土的施工间隔、结合面的朝向、结合面的处理方法、新老混凝土的生、熟配料以及振捣控制的质量都对结合面的粘结强度有着密切的影响。因此，在框架结构的施工过程中，由于每层柱与下层柱之间必然存在施工缝，因此施工缝的留置和处理就显得尤为重要，这样既不会影响工程质量，又能保证混凝土结构的安全。
1。框架结构梁柱节点现行施工方法及缺陷
(1)一般框架结构施工前期，浇筑一层柱后，进行模板支撑，待模板安装完成后，再进行下道工序浇筑上梁混凝土。因此，根据工期、人、料、机等因素，新老混凝土连接的间隔时间不同，一般接缝(梁柱节点)在浇筑时跟随。
(2)随着科学研究的发展和施工水平的提高，特别是专业水平较高的大型建筑公司开始针对梁柱节点施工质量薄弱采取一系列措施。浇筑上部梁柱时，用钢钎凿毛，浇筑前对老混凝土浇水湿润，结合面用高标号水泥砂浆抹平。梁柱节点区混凝土强度等级一般采用柱(一般柱强度等级高)。浇筑接缝区时，加强振捣，严格控制水灰比。经过一系列处理措施，施工质量有所提高，但梁柱节点区混凝土仍是施工薄弱区，难以达到理想的连接效果。
(3)虽然对连接部位进行了处理，但其缺陷也是显而易见的:首先，用钢钎凿毛容易损伤老混凝土，使老混凝土产生初始微裂缝，严重影响新老混凝土的连接强度。而且凿毛处理很难控制处理的质量标准，浇筑前给连接部位浇水容易适得其反，增加了连接面混凝土的水灰比。但容易使用高标号水泥砂浆铺筑结合面，由于高标号水泥砂浆与新拌混凝土浆体凝结收缩不同，使结合面更容易产生初始应力和初始微裂缝。但节点区混凝土与梁的强度等级不同，这样柱-梁节点区实际上有四个界面区(梁与节点区虽然整体浇筑，但混凝土强度等级一般不同，也导致界面较弱)。施工中振捣密度和时间难以控制，振捣过深容易伤及老混凝土，或者水灰比相对较小的混凝土由于加强振捣会出现局部泌水现象，从而影响混凝土强度的增长，降低界面粘结强度。
2。梁柱节点区的破坏机理及抗震设计要求
从震害调查中可以看出，梁柱节点区的破坏大多是因为节点区没有或缺少箍筋。在剪压作用下，混凝土出现斜裂缝甚至挤压破坏，导致纵向钢筋屈曲成灯笼状。因此，保证接头区过早剪切破坏的主要措施是保证接头区混凝土的强度和密实度，并在接头区配置足够的箍筋。梁和柱的设计中经常使用不同等级的混凝土。施工时必须注意梁柱节点的混凝土标号应与柱混凝土标号相同或略低(相差不超过5M pa)，以达到强节点的强锚固。在梁端柱端竖向压力、弯矩和剪力的作用下，节点区存在复杂的应力状态。
从北京市建筑设计院等单位进行的节点试验可以看出，节点的破坏过程大致可以分为两个阶段:第一阶段是开裂阶段。当作用于核心的剪力达到60 ~ 70%时，核心区出现贯通的斜裂缝，裂缝宽度约为0.1 ~ 0.2 mm，钢筋应力很小(不超过20M pa)。在这个阶段，剪力主要由混凝土承担。第二阶段是破裂阶段。随着重复荷载的逐渐增加和贯穿裂缝的加宽，剪力主要由混凝土承担，箍筋逐渐屈服并在混凝土被压碎前达到承载力。第二阶段用作设计中的极限状态。
3。规范要求施工缝的留置和处理
为了使混凝土结构具有良好的整体性，混凝土浇筑应连续进行。如因技术或组织原因不能连续浇筑，中间休息时间可能超过混凝土初凝时，应在混凝土浇筑前在适当位置设置施工缝。施工缝是指混凝土浇筑硬化后，新老混凝土之间的结合面。是结构的薄弱部位，应该留在结构剪力小，便于施工的部位。柱应留水平缝，梁板墙应留垂直缝。
从施工缝处浇筑混凝土时，应在已浇筑混凝土的抗压强度达到1.2N /mm后进行，并对施工缝进行一定的处理，以加强新老混凝土之间的连接，尽量减少施工缝对结构整体性的不利影响。处理过程如下:首先在已硬化的混凝土表面，去除水泥膜、松动的石子和软弱混凝土层，充分湿润，冲洗干净，不留积水；然后在浇筑混凝土前，在施工缝处铺一层与混凝土成分相同的水泥浆或水泥砂浆；浇筑混凝土时，应仔细振捣，使新老混凝土紧密结合。
4。根据科研成果和施工实际，提出改进施工缝处理的方法和理论依据
(1)首先，大量实验表明，结合面粗糙度可以明显提高结合面的粘结强度，但粗糙度增加到一定程度后，结合面的粘结强度不再明显。普通粗糙化方法存在明显缺陷，而高压水射流处理可以在不损伤旧混凝土的情况下获得良好的粗糙界面。但是高压水设备价格昂贵，技术含量高。目前，就我国实际施工技术和施工水平而言，对少数施工缝进行高压水处理是不现实的。
因此，我提议在浇筑下柱时，在混凝土初凝后，用人工方法将柱的上表面做成锯齿状。根据混凝土粗骨料的粒径(一般为2 ~ 4 cm)，粘结面上锯齿深度为旧混凝土骨料粒径的1/4 ~ 1/2；凹槽的平均宽度为粘结面上旧混凝土骨料粒径的1 ~ 1.5倍。这种方法的优点是易于控制施工质量，使结合面的粗糙度具有良好的均匀性。这样既避免了凿毛和对旧混凝土结构的破坏，又实现了连接面的粗糙度，质量标准易于控制。连接时只剥离松散的粗骨料。
(2)为了减少节点区弱界面的数量，我认为梁应断开，在节点区两侧浇筑(即使不断开，由于节点混凝土与梁混凝土的强度等级不同，也会产生弱界面层)，节点应与上部柱一起浇筑， 这样节点区有三个连接面，柱只有一个连接面(缺一个连接面)，有利于提高柱混凝土的抗剪能力，延缓柱倾斜。 同时也符合强柱弱梁的原则，可以延缓柱的屈服时间。使得节点区域与上柱成为一体。
(3)留梁的施工缝时，应留45°斜角(梁底施工缝在柱边)。这种处理的结果是，一方面，节点区梁端剪力与施工缝不重合，有利于抗剪和抗拉，延缓混凝土裂缝的出现。另一方面，根据现有的试验研究结果表明，斜上补片的粘结面强度高于斜下补片，同样，斜上补片的侧配筋也应高于传统施工方法。最后，由于施工缝呈45°角，加大了接缝的整体浇筑面积，有利于要求接缝牢固。
(4)在条件允许的情况下，可以应用界面剂(如减缩剂，经实验和理论分析证明比膨胀剂效果更好)。由于经济等原因，界面剂在实际工程施工中很少用于小面积施工缝。从当前大多数施工的角度来看，应改进和控制界面砂浆的应用。根据现有的实验结论和理论分析，我建议采用与柱子相同水灰比的素水泥浆作为界面剂。
(5)根据我多年的施工经验，由于梁柱钢筋交叉、箍筋加密、锚固等因素，节点施工难度较大。因此，建议采用小直径振捣器(如50棒)振捣接缝，不易损伤旧混凝土结构，易于控制振捣质量，尽量减少泌水量，改善接缝表面微观结构，有助于提高施工缝的粘结强度。
5。结论与展望
本文在试验和理论研究成果的基础上，着眼于当前的工程实践，充分考虑经济性和实用性因素，探讨了框架结构中混凝土梁柱节点的薄弱施工区域，提出了一种新的节点施工缝连接处理方法，探讨了其理论基础，并在部分工程中得到应用，取得了良好的连接效果。但需要大量的工程实践来证明其有效性，值得进一步的理论和实验分析。
目前相关科学研究主要从宏观到微观入手，通过试验和理论分析初步揭示新老混凝土的粘结机理。我认为不仅要从理论上研究新老混凝土的连接强度，而且要从我国建筑企业的实际水平出发，研究面向工程应用的施工方法，使理论成果尽快应用于实践，提高我国建筑企业的整体素质，保证施工质量，更好地达到设计预期。