关于混凝土施工缝位置的商讨.pdf

2 0 1 1年第 7期 7月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONCRE T E AND CE MEN T P R0DUC T S 2 0l 1 No 7 J u l y 关于混凝土施工缝位置的商讨 邱玉深 ( 辽宁省铁岭市第一建筑工程公 司， l 1 2 0 0 0 ) 摘 要 ： 混凝土浇筑宜连续不 间断进行 ， 以避免 出现削弱结构 受力性 能及 变形特征的施 工缝 。传统 的施 工缝位 置一般 留于“ 剪 力较 小且便 于施工” 之 部位 ， 此法存在一些缺 陷和 不足。针对这种情 况， 提 出了“ 受力较 小且便 于施 工 ” 的施 工缝 位 置 留置 原 则 。 关键词 ： 施 工缝 ； 施工缝界面 ； 剪力较 小； 受力较 小 Ab s t r a c t ：P o u ri n g c o n c r e t e s h o u l d b e c a r r i e d o u t w i t h o u t i n t e r mi t t e n c e ， S O a s t o p r e v e n t t h e c o n s t r u c t i o n i o i n t s w h i c h m a y w e a k e n t h e s t ruc t u r e b e a r i n g p e r f o r ma n c e s a n d h a v e d e f o r ma t i o n c h a r a c t e r i s t i c T h e t r a d i t i o n a l c o n s t ruc t i o n j o i n t s a r e u s u a l l y ma r k e d o n t h e p o s i t i o n w i t h“ s ma l l e t s h e a ri n g a n d c o n v e n i e n t f o r c o n s t ruc t i o n” ，h o we v e r ，t h i s me t h o d h a s a f e w d e f e c t s a n d s h o r t c o mi n g A i mi n g a t t h i s s i t u a t i o n ， t h e s e t t i n g p ri n c i p l e o f t h e c o n s t ruc t i o n j o i n t s p o s i t i o n w i t h“ s ma l l e r l o a d i n g a n d c o n v e n i e n t for c o n s t ru c t i o n ”i s p r o p o s e d Ke y wo r d s ： C o n s t ruc t i o n j o i n t ； I n t e r f a c e o f c o n s t ruc t i o n j o i n t ； S ma l l e r S h e a r i n g ； S ma l l e r L o a d i n g 中图分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 0 7 6 1 0 4 0前言 现浇混凝土结构宜连续不 间断地整体浇筑 ， 以 避免因浇筑 中断时间过长而形成粘结强度相对薄 弱的接槎界面。然而 ， 由于施工组织 、 技术 、 管理 、 设 备及不可预见 的其它因素 ， 又很有可能被迫中断浇 筑。当中断浇筑时间超过混凝土初凝 时间时 ， 先后 浇筑 的混凝土 间必然形成一道 临时中断的施工界 面 ， 即所 谓 的混凝 土 施工缝 。 混凝 土施工缝宜 留置在结构受剪力较 小且便 于施工的部位 ，这是人们广泛认 可且惯用的做法 ， 是多年不变的传统概念。但这被称为“ 剪力较小 ， 便 于施工 ” 的八字 留缝原则在实际运用 中常显现一些 缺陷和不足。实际施工 中， 将施工缝 留置在结构受 力较小且便于施工的部位更为合理 ， 即传统的八字 留缝原则应为“ 受力较小 ， 便于施工” 所代替 。 1 施 工缝 留置位 置 的 回顾 我国 自 1 9 5 6年颁布实施 建筑安装工程施工 及验收暂行技术规范 钢筋混凝土工程 起 ， 至 1 9 9 2 年颁布实施 G B 5 0 2 0 4 9 2 混凝土结构工程施工及 验 收规范 止 ， 混凝土结构工程 施工及验收规范共 有 5个 版本 ，其中关于混凝土施工缝位置的规定 ， 无一例外地沿用 了宜 留置 在结构受剪力 较小且便 于施工 的原则。为了方便指导施工 ， 还列举 了主要 结构常见 的施工缝位置。值得注意 的是 ， 历次修订 中虽有个别实例作无原则性的改动外 ， 基本 留缝原 则和内容从未做过大的变动。同时也指出 ， 对于双 向受力楼板 、 大体积混凝土结构、 拱 、 穹拱 、 薄壳 、 蓄 水池 、 斗仓 、 多层框架及其他复杂结构 ， 施工缝位置 应按设计要求留置。 2剪力较小留缝原则的理论依据 2 1 施工缝界面是结构混凝土受力的薄弱环节 在施工缝处 ， 先后浇筑的混凝土界面存在类似 混凝土骨料与水泥石之间相互接触的过渡区 ， 但 比 过渡区更复杂。界面过渡区的粘结强度损失可造成 混凝土抗力的削弱和降低 ， 使该区域成为结构受力 的薄弱环节。 由于先浇筑混凝土的亲水性 ， 后浇混凝土会在 先 浇混凝土表面形成一层水膜 ， 使施工缝界面处后 浇混凝土的水胶比高于内部 ， 从而导致界面处后浇 混凝土强度的降低 。与此 同时 ， 由于先浇混凝土对 后浇混凝土流动的限制和阻碍 ， 后浇混凝土的泌水 和气泡也会积聚在先浇混凝土表面 ， 使气孔及微小 裂缝向施工缝界面处扎堆结集 ， 造成界面处混凝土 水胶 比进一步增加 ， 使结构密实度降低 ， 混凝土强 度下降。施工缝界面处先浇混凝土所露石子及水泥 石与后浇混凝土界面接触 ， 与整浇混凝土中的骨料 与水泥石的相互接触有很大不 同， 先后浇筑 的混凝 土界面处存在大量气泡 、 孑 L 隙等缺陷 ， 使其在 同样 受力条件下 ， 施工缝处的界面强度要 比整浇混凝土 骨料与水泥石 的结合面薄弱得多 ， 受力后很可能先 发生 破坏 。 2 2 施工缝界面上抗剪强度降低 一 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 3期 ( 1 ) 施工缝界面上的抗压强度 试验及工程实践表 明， 施工缝界面经过凿毛处 理后 ， 无论是否铺设水泥浆或水泥砂浆 ， 其界面抗 压强度均不低于整浇混凝土 ， 即界面上的抗压强度 并未降低 ， 但如果施工缝界面不做任何处理 ， 则界 面上的抗压强度稍有下降。 ( 2 ) 施工缝界面上的抗拉强度 试验及工程实践表明， 施工缝界面上的抗拉强 度 因界面表 面的处理方法和处理质量的不 同， 只能 达到整浇混凝土的 4 5 - 9 6 。 混凝土施工缝界面处 理方法对抗拉强度的影响见表 l 。 普通钢筋混凝土结构 中， 受拉混凝土并不参加 工作 ， 拉力由钢筋来承担。因此 ， 施工缝界面上混凝 土抗拉强度的降低对整体影响不大 ， 对结构混凝土 裂缝的形成 和发展有一定影 响 ， 可降低结构的整体 刚度。 ( 3 ) 施工缝界面上的抗剪强度 混凝土的抗剪强度 比抗拉强度稍高 ， 约为抗 压 强 度 的 1 5 。试验及 工 程实践 表 明 ， 施 工缝 界 面对抗 剪强度影响很 大 ， 界面上的抗剪强度要 比整浇混凝 土损失很多 。无论界面怎么处理 ， 抗 剪强度也达不 到整浇混凝土的 8 5 ， 如果不作任何处理 ， 抗 剪强 表 1 施 工缝界面处理方 法对抗拉强度的影响 度只能达到整浇混凝土的 2 0 左右 ， 甚至更低 。而 抗剪强度不但影 响混凝 土的整体受力性能 ， 还影响 结 构 的抗 震 性能 。混凝 土施 工缝 界 面处 理方 法对 抗 剪强度的影响见表 2 。 表 2 施工缝界 面处理方法对抗剪 强度的影 响 由于施工缝界面对混凝土 的抗拉 及抗压强度 的影 响都不大 ， 因此 ， 施工缝界面上的抗剪强度就 显得尤为重要 ， 这也是施工缝位置宜选择剪力较小 之 处 的根本 原 因所在 。 3剪力较小不应成为决定施工缝位置的唯一因素 施 工缝 宜留置于受剪力较小且便 于施工 的位 置 ， 这是施工人员的惯用做法 ， 但 这并 不意味着混 一 6 2一 凝土结构强度及整体刚度等力学性能及变形特征 不受影响 ， 只有在施工缝界面处理方法得 当及施工 质量得以保证且只有受压及纯弯 曲时 ， 施工缝对结 构的影响才可忽略不计 ， 这种情形在实际工程极为 少见。况且 ， 即使在 良好的施工工艺并采用合理可 靠的施工缝界面处理方法 ，施工缝界面的抗压 、 抗 拉 、 抗剪强度也都有不同程度的降低。 ( 1 ) 标准中施工缝位置的改动与改变 G B 5 0 2 0 4 - 2 0 0 2 混凝土结构工程施工质量验收 规范 颁布后 ， G B 5 0 2 0 4 9 2废止。新国标第 7 4 5条 规定 ， 施工缝 的位置应在混凝土浇筑前按设计要求 和技术方案确定 ， 同时删除了施工缝宜 留置在受剪 力较小且便于施工 的八字原则及主要结构施工缝 位置的实例。即施工缝位置应由设计人员或施工人 员根据结构受力状态和施工条件 自行确定。 行业标准 J G J 3 2 0 0 2 高层建筑混凝土结构技 术规程 颁布后 ， J G J 3 9 1废止 。新标准中关于混凝 土施工缝位置 由旧标准 的宜 留在结构剪力较小且 便于施工处 ， 改为宜留在结构受力较小且便于施工 处 ， 并在条文说明中指 出： 混凝 土施工缝 留置 的具 体位置和浇筑应符合本规程和有关现行 国家标准 的规定 ， 与此同时也删除了主要混凝土结构施工缝 位置 的实例。改“ 剪力较小” 为“ 受力较小” ， 看起来 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 邱玉深 关于混凝土施工缝位置的商讨 虽然只有一字之差 ， 但却突破 了传统的施工缝位置 留置原 则 。 ( 2 ) 以剪力较小为唯一施工缝留置位置的弊端 众所周知 ，简支梁的施工缝宜留置在跨 中 1 3 范围内，这是因为跨中 1 3范围内的剪力较小。然 而 ， 虽然剪力较小截面的施工缝抗剪强度的降低对 承载能力的削弱及降低影响很小 ， 但如果简支梁跨 中存在一道贯通梁截面的通缝 ， 即便该截面在较大 弯矩作 用下产生的较 大拉应力 和压应力对施 工缝 界面的影响不大 ， 也会严重威胁简支梁 的安全 。虽 然施工缝界面上的抗压 、 抗拉强度降低 幅度 比抗剪 强度的降低幅度小许多 ， 但抗压 、 抗拉强度对施工 缝界面的抗力和变形也会有不同程度 的影 响。对于 受弯构件来说 ，剪力为零的截面弯矩达到极值 ， 过 大的拉应力会使受拉区的施工缝过早开裂 ， 引起钢 筋的锈蚀 ， 直接影响混凝土 的耐久性 。如果受拉区 裂缝 与界面处理不当，使受压区施工缝相互贯通 ， 则会严重影响梁的刚度和承载能力。特别值得注意 的是 ，混凝土结构在地震作用及垂直荷载作用下 ， 受力状态极其复杂 ， 抗力受到损失 的施工缝界面极 易遭到破坏。震害调查表明 ， 设置在剪力较小截 面 上的施工缝破坏并不少见。 4几种常见施工缝位置的受力状态及施工条件分 析 原各版 国家( 行业 ) 标准 中关 于施工缝的位置 ， 都 表述为宜留置 在结构受剪力 较小且便 于施 工的 部位 。而冠于八字原则前 的“ 宜 ” 字表示 ， 剪力较小 与便 于施工两者在技术 和工艺上 的要求并不 十分 严格 ，使用条件 和环境条件要求也相 当宽松与灵 活 ， 其意为这是首先应选择 的做法 ， 但也允许有其 它选择 ， 这点在规范所示的实例中也有体现。 ( 1 ) 贮 水池及地下室外 墙 ， 高度 中部水平截 面 的剪力较小而弯矩和侧压力也不算大。如果根据受 力较小的留缝原则 ， 应该把水平施工缝留置在墙体 竖向的中部 ， 但实际工程中却把施工缝留置在剪力 和弯矩都不小 的墙体顶部盖板之下及剪力 和弯矩 都不小且容易渗漏的接近底板 的墙体上 。把施工缝 留置在接近底板处 ， 一是避开了水压最大 的底板根 部 ， 二是可把浇筑完的底板作为下道工序 的操作平 台 ， 便于墙体及柱的钢筋和模板的安装 。这种留置 施工缝 的方法 虽然会给墙体根部 的钢筋和模板安 装带来 困难 ， 但 比墙体不留施工缝方便得多。如果 一 味追求底板与墙体连续浇筑 ， 墙体垫托模板就会 整体处于悬浮状态 ， 使模板 无法固定位置 ， 截 面尺 寸难 以保证 ， 并且会严重践踏底板钢筋 。为了便于 施工 ， 我们把施工缝留置在结构受力较大而接近最 易引起渗漏 的底板根部偏上位置 ， 这样留缝可避免 为连续浇筑 而大 面积搭设墙体工程 的操作平 台及 钢筋、 模板安装的困难 。 ( 2 ) 已废止的 G B 5 0 2 0 4 9 2第 4 4 1 8条中 ， 把前 版 中施工缝应 留在基础顶面上修订为宜 留在基础 顶面 ， 并 在条文说 明中指 出 ， 施工缝 留置在基础顶 面 ， 使基 础无法回填土且给楼层模板支撑安装带来 不便 ， 影 响楼层 的施工质 量 ， 如果采取适 当措施加 强 ，施工缝也可留置在基础顶面稍高一些的地方 。 从受力角 度来说 ， 剪力沿柱高等值分布 ， 而弯矩 在 柱端最大 ， 施工缝从基础顶面上移 ， 柱截 面的弯矩 有所减小 ， 但会给施 工缝的施 工带来 不便 ， 但与方 便 回填土 回填及下道工序施 工相 比， 这种便于施工 的灵活处理施工缝做法是非常可取的。 ( 3 ) 框架柱 的剪力无论是在水平荷载还是在垂 直荷载的作用下 ， 沿柱 高都是 等值分布 的 ， 而弯矩 则为两端最大且呈直线分布。底层柱 的反弯点在 2 3柱高处 ， 层问柱的反弯点在柱中间 l 2柱高处。如 果根据剪力较小 的留缝原则 留置施工缝 ， 则 留置在 柱 的任何位置都 可以。根据各版规范及传统做法 ， 宜将施工缝 留置在梁底和板面标高处 ， 但这位置弯 矩和压力都很大， 剪力也不小。值得注意的还有， 处 于地震设防区框架节点核心区或核心区附近 ， 受力 极其复杂 ， 这种 把施工缝 留置在梁底或板面标高的 做法是从前 尚无 抗震概念或抗震 概念 比较薄弱时 期的传统施工方法。震害调查表明 ， 梁底部位是地 震破 坏的多发部位 ， 是结构 的重灾 区， 在此部位留 置施 工缝将结抗震结构 留下很大 的安全 隐患。为 此 ， 对 于框架柱端 也应提 出“ 强剪弱弯 ” 的技术 要 求 ， 以保证在柱端塑性铰区达到预期的塑性转动之 前 ， 柱端塑性铰 区不出现剪切破坏。此处剪力虽 等 同其他截面 ， 但 由于施工缝抗剪强度 的明显削弱和 降低 ， 必定成为结构受剪切破坏的薄弱环节 ， 为此 ， 施工缝留置在远离柱上下端的柱 中部更为合理 。曾 有人提出把施 工缝下移至柱上端箍 筋加 密区以下 至层高中部弯矩较小的范围内。现在常用的方法是 将框架梁纵 向钢筋采用柱内搭接 ， 将施工缝 留置在 梁锚入柱 中插筋的端部 。此法有利梁纵 向钢筋弯折 后柱 中插入时的钢筋安装 ， 使钢筋安装条件得 以改 善 。 ( 4 ) 柱施工缝 留置在梁底 ， 可使柱混凝土的浇筑 得 以停歇 ， 便于钢筋及模板的安装 ， 并 可使 已浇筑 ( 下转第 6 6页 ) 一 63 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 3 期 图 4接 头 箱 采用导管法进行水下混凝土的灌注。为避免泥 浆进入混凝 土，在导管 内吊放一预制混凝土管塞 ， 依靠灌入 的混凝土压力将管 内泥浆挤 出。本工程采 用用两根管径为 2 5 0 mm的钢导管同时灌注 ， 导管间 距 3 m， 距槽段接头端 1 5 m， 导管 口插入t 昆凝土深度 约为 3 m， 尽量保证两根导管的灌注速度一致 。灌注 水下混凝土的关键在于要备足首批混凝土 的数量 ， 确保开塞灌注后能达到 0 5 m以上的埋管深度 ， 以避 免在导管 内出现涌泥。 3结语 工程实践表明 ，燕尾 型接 头实际应用效果 良 好 ， 抽查的 4 O处接头 ， 仅有 一处出现轻微 渗漏 ， 合 格 率达 9 7 5 。 参考 文献 ： 1 付军 ， 杜峰 地下连续墙接 头形 式及其在上海 四号线修 复 工程 中的应用f J 隧道建设 ， 2 0 1 0 ， 3 0 ( 6 ) ： 6 7 8 6 8 2 ， 7 0 5 2 阳芳 深基坑地下连续墙接 头型式的选用f J 铁 道勘测与 设计 ， 2 0 0 6 ( 4 ) ： 1 8 2 0 ， 2 5 3 赵鸿铁 ， 张海彦 ， 薛建阳 ， 等 古建筑木结构燕尾榫 节点刚 度分析 J 】 西 安建筑科技大学学报 ( 自然科 学版 ) ， 2 0 0 9 ， 4 1 ( 4 ) ： 4 5 0 - 4 5 4 4 古远兴 ， 温卫东 摩擦 系数对燕尾榫微动疲 劳特性的影 响 J 宇航材料工艺 ， 2 0 0 7 ( 4 ) ： 7 8 - 8 1 信箱 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 5 2 6 作者简介 ： 饶瑞 ( 1 9 7 8 一 ) ， 男 ， 博 士， 助理研究员。 通讯地址 ： 广州大学城外环西路 2 3 0号 ， 广州 大学 A1 4 1 联 系电话 ： 1 5 3 2 2 2 1 4 4 6 4 Ema i I ： r a h d omr 1 2 6c o m 9 i 奎 奎 鹾 9 冶 r 章 鲁 ! 奎 奎 奎 窑 奎 奎 窜 鼯 9 奎强 始 i 章 i 鲁 窜 拿 搴 始 奎 澎 i 窖 窜 冶 i i 堂奎 奎 * 奎 i 窖 奎 夸 窖 9 睡 ( 上接第 6 3页) 的混凝土充分下沉密实 ， 避免柱 内混凝 土下沉导致 于施工部位 ，受力较小与便于施工不可偏顾一方 。 梁底标高处混凝土的开裂。柱施工缝 留置在楼板板 当两者互相矛盾 ， 即遇到受力较小而不便施工或受 面标高处 ， 可为楼板提供后面工序 的操作平 台。这 力较大而便于施工时，处理原则应是统筹兼顾 、 均 种把施工缝 留置在剪力不小且弯矩较大的柱端 ， 完 衡利弊 、 综合分析 。受力较小与便于施工 两者之间 全是为了便于施工。 无主次 、 先后之分 ， 不能只顾受力较小而不顾 便于 ( 5 ) 对 于受弯构件而言 ， 反弯点 即弯矩 值 由正 施工 ， 也不能只顾便于施工而不顾受力较小 。受力 到负或 由负到正经过的零点截面 ， 为受弯构件截面 较小而不便施工的施工缝 ， 由于施工缝混凝土浇筑 变形的拐点。因其弯矩为零 ， 截面的拉应力和压应 及施工缝处理不便操作 ， 可能导致施工缝界面抗力 力亦为零 ， 附近截面的拉应力和压应力均较小 。对 损失加大。受力较大但便于施工的施工缝 ， 由于施 于连续梁或连续板而言， 支座处的负弯矩和剪力都 工缝混凝土浇筑及施工缝处理便于操作 ， 可能使施 不小 ， 跨 中的正弯矩最大而剪力为零 ， 其 附近则弯 工缝界面抗力增加 。同时应认识到的是 ， 无论如何 矩较大而剪力较小 ， 因此 ， 施 工缝 宜留置在靠 近支 留施工缝 ， 施工缝界面都会损伤和削弱混凝土截 面 座不远 ， 即距支座 1 4 1 3跨度的反弯点附近。 的抗力和刚度 ， 所 以， 应尽量少留置施工缝。 ( 6 ) 对于框架柱而言 ， 施工缝不 留置在反 弯点 或反弯点附近的受力较小处 ， 而 留置在剪力与其他 截 面等值的弯矩较大的柱端 ， 完全是便 于施工的需 收稿日期： 2 0 1 1 0 4 2 9 要 。 作者简介 ：邱 玉深( 1 9 4 0 一 ) ， 男 ， 教授级高工。 5 受力较小与便于施工的统一 通讯地址： 铁岭市银州区翠微山庄 综上所述 ， 施工缝宜留置于结构受力较小且便 联系电话： 0 4 1 0 2 2 2 0 2 8 0 6 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m