預(yù)留縫對混凝土強度影響實驗研究

王 丹，邵佩佩，董 娟，辛凱利，楊 頌

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江蘇南京210031)

工程中，在混凝土澆筑時因技術(shù)或組織上的原因不能連續(xù)施工，且間隔時間可能超過混凝土初凝時間，這時就不得留置施工縫，而往往由于對施工縫的處理［1－2］不當(dāng)會使縫處形成薄弱環(huán)節(jié)，在外界影響下該處常常發(fā)生破壞［3－6］。為減少施工縫對混凝土構(gòu)件造成危害，應(yīng)事先確定合理的施工縫留置位置和尺寸。相關(guān)規(guī)范中對施工縫的預(yù)留位置及處理方法做了一些規(guī)定［7］，其基本點是:(1)施工縫的位置及構(gòu)造不得有損于結(jié)構(gòu)物的強度。(2)樓層中的施工縫應(yīng)設(shè)在板、次梁和主梁跨度的中間1/3范圍內(nèi)。大梁上的施工縫應(yīng)離開與之相交的次梁一定距離(不小于該梁寬度的2倍)。(3)混凝土施工縫的表面應(yīng)清理干凈并將浮漿除去。按相關(guān)規(guī)定預(yù)留的施工縫是否可靠還不確定，因此有必要對施工縫的尺寸和位置進(jìn)一步研究，通過一系列對比性實驗得出規(guī)律，為建筑施工提供參考。

1 實驗

1.1 實驗設(shè)計

實驗以150 mm×150 mm×300 mm的混凝土試塊為研究對象，所有試件的混凝土配合比均相同。對三類預(yù)留縫的留置方法進(jìn)行對比性實驗:第一類是分別對有、無預(yù)留縫試塊進(jìn)行抗拉和抗壓強度對比實驗;第二類是對預(yù)留縫位置相同、尺寸不同的試塊分別進(jìn)行抗拉和抗壓強度對比實驗;第三類是對預(yù)留縫尺寸相同、位置不同的試塊分別進(jìn)行抗拉和抗壓強度實驗。

1.2 實驗步驟

(1)采用32.5水泥，根據(jù)混凝土配合比參考手冊得到混凝土配合比1∶0.73∶1.506∶2.797。采用人工拌合、機(jī)械振搗，制作60個150 mm×150 mm×300 mm的混凝土試塊。其中A類(無預(yù)留縫)試塊24個;B類(預(yù)留縫位置在中間)試塊:BV1(預(yù)留縫尺寸為150 mm×100 mm×5 mm)、BV2(預(yù)留縫尺寸為150 mm×75 mm×5 mm)各12個;C類(預(yù)留縫位置在1/3處)試塊:CV1(預(yù)留縫為150 mm×100 mm×5 mm)、CV2(預(yù)留縫為150 mm×75 mm×5 mm)各12個。

(2)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)期滿后，對A、B、C類試塊進(jìn)行抗拉、抗拉實驗。

對比A和B類、A和C類試塊的抗拉、抗壓強度值;

對比BV1和BV2類試塊的抗拉、抗壓強度值;

對比CV1和CV2類試塊的抗拉、抗壓強度值;

對比BV1和CV1類試塊的抗拉、抗壓強度值;

對比BV2和CV2類試塊的抗拉、抗壓強度值。

2 實驗數(shù)據(jù)分析

將實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，結(jié)果參見圖1～圖3。

圖1 不同類型預(yù)留縫混凝土抗壓強度值

圖2 無預(yù)留縫混凝土抗壓強度值

圖3 不同類型預(yù)留縫混凝土抗拉強度值

2.1 數(shù)據(jù)處理

每組試件的抗壓強度與抗拉強度，以得到的六個抗壓強度測定的算數(shù)平均值作為實驗結(jié)果，在圖1的A類試塊數(shù)據(jù)中，其中一個抗拉強度為0.0078 MPa，低于平均值0.0090 MPa的10%，故剔除這個值，以剩下的五個平均值作為實驗結(jié)果。

2.2 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析結(jié)果參見圖4、圖5及表1。

圖4 抗壓強度值比較

圖5 抗壓強度值比較

表1 混凝土試塊抗壓、抗拉強度一覽表

(1)抗壓強度對比。

比較結(jié)果如下:B＜A;C＜A;BV1＜BV2;CV1＜CV2;BV1＜CV1;BV2＜CV2。

即:無論預(yù)留縫的位置在何處、尺寸如何，無預(yù)留縫混凝土試塊的抗壓強度總是大于有預(yù)留縫混凝土試塊的抗壓強度;對于預(yù)留縫位置相同的試塊，縫的尺寸越大，抗壓強度越小;對于預(yù)留縫尺寸相同的試塊，縫在中間的抗壓強度小于在三分之一處的抗壓強度。

(2)劈裂抗拉強度對比。

比較結(jié)果如下:B＜A;C＜A;BV1＜BV2;CV1＜CV2;BV2＞CV2;BV1＜CV1。

即:無論預(yù)留縫的位置在何處、尺寸如何，無預(yù)留縫試塊的抗拉強度都大于有預(yù)留縫試塊的抗拉強度;對于預(yù)留縫位置相同的混凝土試塊，預(yù)留縫的尺寸越大，抗拉強度越小;對于預(yù)留縫尺寸相同的混凝土，位置在中間的抗拉強度小于1/3處的。

通過以上比較還知預(yù)留縫對混凝土抗壓強度的影響明顯大于其對抗拉強度的影響。

結(jié)合力學(xué)原理分析上述實驗結(jié)論的科學(xué)性:簡支梁L作用集中荷載P(同預(yù)留縫的位置)分別位于梁L/2和L/3處(其剪力圖和彎矩圖參見圖6、圖7)，容易看出前者剪力分布較均勻但最大剪力值小于后者，相反，前者最大彎矩值大于后者。

3 結(jié)束語

圖6 簡支梁剪力、彎矩圖(L/2處)

圖7 簡支梁剪力、彎矩圖(L/3處)

預(yù)留縫在一定范圍內(nèi)對混凝土試塊的抗壓、抗拉強度都有一定的影響，在工程施工過程中盡量避免預(yù)留縫的留置，減小預(yù)留縫對混凝土構(gòu)件強度的影響，保證其不小于設(shè)計強度;如果工程施工過程中不可避免要有預(yù)留縫，預(yù)留縫最好設(shè)在彎矩或剪力較小處，而且盡可能將預(yù)留縫尺寸控制到最小，這樣能降低預(yù)留縫對混凝土構(gòu)件強度的影響。本實驗中 由于實驗儀器限制，試塊的抗拉和抗壓實驗不能完全同時進(jìn)行;由于實驗條件限制以及誤差的影響，所建立的對比實驗在控制變量方面還不完善，預(yù)留縫尺寸和位置對混凝土構(gòu)件抗拉、抗壓強度的具體影響還待進(jìn)一步分析研究。

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