框架结构混凝土施工缝处理方法

摘　要：本文利用新老混凝土接续实验及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子施工缝， 提出施工缝设置及接续处理的新方法并讨论其理论根据， 用于指导施工， 提高施工质量。
　　关键词：混凝土施工缝粘结性能接续
　　引言
　　大量工程结构震害实例表明，框架结构节点普遍破坏较重，往往导致结构失效，中外学者分析表明，这是多方面的原因，包括设计失误，没有加强节点强度，实现强节点强锚固等原因。同时施工中也存在施工质量弱点， 难于保证设计预期目标。施工中新老混凝土施工间隔期，接续面方位，接续面处理方法，新老混凝土生熟配料及振捣控制质量都密切的影响着节点粘结强度，因此在框架结构工程施工过程中，由于每一层柱子施工中必然与下层柱子存在施工缝，怎样留置施工缝，怎样处理施工缝，使工程质量不受影响，保证砼结构的安全性，更显得尤为重要。
　　1、当前框架结构梁柱节点施工方法及缺陷
　　（1）早期在一般的框架结构施工中，浇注完一层柱子后，进行支模，模板安装完成后才进入下道工序浇注上层梁混凝土，因此根据施工工期及人，材，机等情况， 新老混凝土接续间隔期长短不一，在浇注时一般节点（ 梁柱交界处）随梁混凝土一起浇注，并且节点混凝土强度等级按梁进行施工。
　　（2）随着科研的发展及施工水平的提高，尤其是专业化水平较高的大建筑公司开始针对梁柱节点施工质量薄弱的特点采取一系列措施，在浇注上层梁柱时用钢钎进行凿毛处理，浇注前对老混凝土进行浇水湿润，并用高标号水泥砂浆铺在交接面上，梁柱节点区混凝土强度等级一般采用柱子（一般柱子强度等级高），在浇注节点区时加强振捣并严格控制水灰比。经过一系列处理措施后，施工质量得到了提高， 但梁柱节点区混凝土仍旧是施工薄弱区，很难取得理想的接续效果。
　　（3）虽然接续部位进行了处理，但其缺陷是很明显的：首先用钢钎进行凿毛处理，极易伤及老混凝土，以致老混凝土产生初始微裂缝，严重影响新老混凝土的接续强度，且凿毛处理难于控制处理质量标准，浇注前对接续部位进行浇水湿润很容易适得其反，从而增大了交接面处混凝土的水灰比，而用高标号水泥砂浆铺在交接面上很容易由于高标号水泥砂浆与新混凝土浆体凝结及收缩不同，从而使接续面更容易产生初应力和初始微裂缝。而节点区混凝土强度等级区别与梁，从而使柱梁节点区实际产生了四个界面区（虽然梁与节点区整体浇注，但混凝土强度等级一般不同， 因而也造成了薄弱界面），在施工时很难控制振捣密度与时间，很容易由于振捣过深而伤及老混凝土，或者由于加强振捣而使本来水灰比就比较小的混凝土产生局部泌水现象，从而影响混凝土强度的增长，降低界面粘结强度。
　　2、梁柱节点区破坏机理及抗震设计要求
　　由震害调查可见，梁柱节点区的破坏，大都是由于节点区无箍筋或少箍筋， 在剪压作用下混凝土出现斜裂缝甚至挤压破坏，造成纵向钢筋压屈成灯笼状。因此，保证节点区不过早发生剪切破坏的主要措施是保证节点区混凝土的强度及密实性，在节点区配置足够的箍筋。设计梁柱常常采用不同等级的混凝土，施工时必须注意梁柱节点部位混凝土等级应该和柱混凝土的等级相同或略低（ 相差不能超过5M pa）从而实现强节点强锚固。在竖向压力及梁端柱端弯矩，剪力作用下，节点区存在较复杂的应力状态。
　　从北京市建筑设计院等单位进行的节点实验可见，节点的破坏过程大致可分为二个阶段：第一阶段为通裂阶段。当作用与核心的剪力达到60～70% 时，核心区出现贯通斜裂缝，裂缝宽度约为0.1～0.2mm ，钢筋应力很小（不超过20M pa），这个阶段剪力主要由混凝土承担。第二阶段为破裂阶段。随着反复荷载逐渐加大，贯通裂缝加宽，剪力主要由混凝土承担，箍筋陆续达到屈服，在混凝土挤碎前达到最大承载能力。设计时以第二阶段作为极限状态。
　　3、规范对施工缝留置及处理要求
　　为使混凝土结构具有较好的整体性，混凝土的浇注应连续进行。若因技术或组织的原因不能连续进行浇注， 且中间的停歇时间有可能超过混凝土的初凝，则应在混凝土浇注前确定在适当位置留设施工缝。施工缝就是指先浇混凝土已凝结硬化，再继续浇注混凝土的新旧混凝土间的结合面，它是结构的薄弱部位，因而宜留在结构受剪力较小且便于施工的部位。柱应留水平缝，梁板墙应留垂直缝。
当从施工缝处开始继续浇筑混凝土时，须待已浇筑的混凝土抗压强度达到1.2N /mm 后才能进行，而且需对施工缝作一些处理，以增强新旧混凝土的连接，尽量降低施工缝对结构整体性带来的不利影响。处理过程是：先在已硬化的混凝土表面上，清除水泥薄膜和松动石子以及软弱混凝土层，并加以充分湿润，冲洗干净，且不得留有积水；然后在浇筑混凝土前先在施工缝处铺一层水泥浆或与混凝土内成分相同的水泥砂浆；浇筑混凝土时，需仔细振捣密实，使新旧混凝土结合紧密。






一、 一、 施工缝设置的时间界定
大面积的楼层现浇板施工过程中，往往会因为施工技术和劳动力组织上的原因，或者是分段考虑流水施工，不能连续地将每层楼上的现浇板整体浇筑完成，当间歇时间预计超过规定的时间时，应预先选定适当的部位设置施工缝。
二、 二、 施工缝的设置位置探讨
砖混结构的住宅楼、办公楼等楼房的楼层现浇板大多数是双向板，而施工缝的留置位置从调查情况来看，在设计的施工图纸中，大多数图纸并没有单独注明现浇板施工缝的设计要求。现阶段主要有以下几种留置方法：
1.第一种留置方法：现浇板施工缝沿着横向设置在现浇板跨中1/3范围内，虽然留置在结构受剪力较小处，但是很难保证结构计算时的力学假定（即不能完全保证楼板的整体性），由于混凝土楼板的收缩或者在长期荷载作用下，往往会在这种施工缝处产生裂缝，甚至会出现贯通缝，将地板砖拉裂，既影响美观，又会渗水，引起钢筋锈蚀。重者影响结构安全，影响楼房使用寿命。
这种现浇楼板产生裂缝的主要原因，是因为砖混结构楼房的砖墙刚度太大，限制着现浇板混凝土的自由收缩，（实质上是因为混凝土的线膨胀系数与砖砌体的线膨胀系数相差太大引起的）。当收缩达到一定程度时，首先在现浇板的施工缝处产生裂缝，因为这个截面上新旧混凝土粘结力差，结合不牢固。这种非自由收缩不象框架结构楼房楼层现浇板那样自由，因为框架柱相对于砖墙来说柔性较大，刚度较小。由同一种材料（钢筋混凝土）的柱、梁、板构成的框架结构。楼房整体基本上是各向同性的。因此，框架结构基本楼房现浇板的施工缝即使留设在跨中1/3范围内，只要按规范规定处理。一般情况不会出现裂缝。
这种留置现浇板施工缝的方法，比较难施工。施工缝的处理需按规范要求，在施工缝处继续浇筑混凝土时，已浇筑的混凝土抗压强度应达到不小于1.2MPa而且需要剔凿掉松动的石子和软弱的混凝土层，然后用压力水冲洗干净，而且要求充分湿润保潮，不小于24h在浇筑混凝土前宜先铺一层10-15mm厚的水泥砂浆，其配合比与混凝土内的砂浆成分相同。
2.第二种留置方法：现浇板施工缝留置在承重横墙上中线处，这种留置施工缝的方法符合规范规定在剪力较小处，能消除因施工缝在跨中1/3范围内处理不好引起的裂缝。具体做法是：
①先在承重横墙上中线设置通常垫木或钢管，一是作为现浇板负筋的临时支撑，二是可以作为浇筑现浇板混凝土的临时支撑，二是可以作为浇筑现浇板混凝土的临时侧面模板。
②浇筑混凝土完成后，待混凝土达到1.2MP时。将中心线处多余浇筑的混凝土剔凿掉。
③剔凿至中心线处的密实混凝土时，需要用压力水冲洗干净，并且要求保持湿润24小时以上，残留在混凝土表面上的积水应清除。
④铺设一层10-15mm厚的水泥砂浆（其配合比与混凝土内的砂浆成分相同）。
⑤二次浇筑现浇板混凝土。
众所周知，如果通过建筑施工能完全达到设计效果、符合结构设计时的力学假定，那么说明能保证结构安全和建筑物的使用寿命。反之，通过建筑施工，即使水平再高的建筑技术队伍去施工，也保证不了（或者很难施工、很难保证）原设计效果的话，就应该改变原设计计算力学模型的假定，况且施工规范规定，施工缝要按设计要求留置。
三、 三、 楼层现浇板设计施工缝的处理方法
这种处理施工缝的方法，是在总结上述施工缝处理方法的优点的基础上，综合考虑出来的，供各位同行参考：
楼层现浇板设计施工缝的具体做法：
1、改变预留施工缝的支座支承情况，改为简支支座，断开负筋，调整此处板底筋（配筋量增大）和负筋（配筋量减小）。这样，改变了楼板受力状态，应重新设计计算，并征得设计单位同意。
2、降低标高（降低一个现浇板厚度标高），此调整影响结构抗震性能很小，因为楼房水平方向靠圈梁拉结，竖向靠构造柱拉结。
3、施工缝处浇筑混凝土时，可先浇筑圈梁混凝土，后浇筑现浇板混凝土，直接在截面处设置现浇板的垂直侧模，将混凝土振捣密实。
4、设计施工缝设置的间距确定：大面积楼层结构设计时，应该沿纵向每隔20米左右设置一条施工缝。这样做既能保证原设计力学假定，又能消除现浇板收缩裂缝，同时也能解决由于屋面现浇板热胀引起的顶层窗洞口处出现八字缝。
通过以上的几种方法与措施基本上可以克服由于施工缝留的部位不当引起的裂缝等质量事故。