施工縫對(duì)混凝土斷裂模量的影響

曾清意

福建四海建設(shè)有限公司，福建廈門 361000

摘要：由于施工的需要，混凝土在澆筑過(guò)程需要布置施工縫。施工縫對(duì)混凝土斷裂模量的影響通過(guò)混凝土斷裂模量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系體現(xiàn)。根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)配合比，在試驗(yàn)室內(nèi)分別澆筑無(wú)施工縫混凝土梁和有施工縫混凝土梁，對(duì)斷裂模量和抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。研究結(jié)果表明，規(guī)范高估了有施工縫混凝土梁的斷裂模量；相對(duì)于無(wú)施工縫混凝土梁，有施工縫混凝土梁的斷裂模量損失在24%與83%之間，平均55%左右。建議在施工縫間打入木釘，以盡量保證混凝土梁在施工縫處強(qiáng)度的連續(xù)性。

關(guān)鍵詞：施工縫；斷裂模量；抗壓強(qiáng)度；施工

1.引言

在施工過(guò)程中，由于材料、人力的有限性以及建造結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和尺寸，導(dǎo)致不能一次性完成澆筑。當(dāng)再次澆筑時(shí)，在原先已經(jīng)硬化的混凝土上澆筑新的混凝土，新舊混凝土之間存在的結(jié)合面或者預(yù)留的縫稱為施工縫?；炷亮旱目箯潖?qiáng)度，也稱斷裂模量，在上個(gè)世紀(jì)已經(jīng)引起工程界的重視和研究。

Lane等[1]在實(shí)驗(yàn)室采用抗彎強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和超聲波等指標(biāo)對(duì)實(shí)際道路工程的施工縫進(jìn)行研究?？箯潖?qiáng)度是衡量無(wú)配筋梁或板的一個(gè)非常重要因素，另外一個(gè)重要因素是混凝土抗壓強(qiáng)度 ?？箯潖?qiáng)度的試驗(yàn)是按照ASTM C78 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)[2]?；炷翑嗔涯Ａ康墨@取是采用第三點(diǎn)加載。ASTM C78規(guī)范中，混凝土梁是連續(xù)的，無(wú)施工縫。

ACI規(guī)范中，普通連續(xù)性、無(wú)施工縫的混凝土梁抗彎強(qiáng)度（斷裂模量）和抗壓強(qiáng)度的關(guān)系[2]：

本文研究中，斷裂模量方程可以寫成：

式中， 為試驗(yàn)常數(shù)。

本文研究的目的是通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出有施工縫混凝土梁的斷裂模量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系式。

計(jì)算混凝土梁抗彎強(qiáng)度時(shí)考慮施工縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)是有益的，因?yàn)檫@將使結(jié)構(gòu)工程師更能準(zhǔn)確的計(jì)算施工縫處混凝土梁的抗彎強(qiáng)度，幫助工程師們?cè)趯?shí)際施工中更為合理的布置施工縫，為大型建筑工程節(jié)約造價(jià)。

2.試驗(yàn)配合比及試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)配合比

本試驗(yàn)所采用的配合比見(jiàn)表1。

2.2 試驗(yàn)方案

每一組配合比澆筑3個(gè)立方體混凝土（150×150×150 mm）和6根混凝土梁（760×150×150 mm），其中3根有施工縫，3根無(wú)施工縫?；炷翝仓?4 h后拆模，然后采用水養(yǎng)護(hù)28 d（圖 1），之后對(duì)立方體混凝土的抗壓強(qiáng)度和混凝土梁的斷裂模量進(jìn)行測(cè)試，斷裂模量的測(cè)試方法參照ASTM 78[2]，如圖2所示。

在試驗(yàn)過(guò)程中，所有的裂縫距離中心線都在75mm以為，因此混凝土梁的斷裂模量按照以下公式計(jì)算：

公式中， 表示斷裂模量； 表示最大加載； 表示梁跨度； 表示梁寬； 表示梁高。

3.試驗(yàn)結(jié)果

混凝土抗壓強(qiáng)度和斷裂模量的結(jié)果見(jiàn)表1和表2。其中 可以按照以下公式計(jì)算：

表2中有施工縫混凝土梁的斷裂模量相對(duì)于按照規(guī)范（無(wú)施工縫）測(cè)試出來(lái)的斷裂模量減少24%～83%，平均55%左右。

圖3為混凝土斷裂模量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。對(duì)公式（2）進(jìn)行擬合，得到有施工縫混凝土斷裂模量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系公式為：

4.施工建議

過(guò)去認(rèn)為在施工縫之間的混凝土搭板可以提前傳遞和抵消混凝土的收縮，但研究表面在施工縫設(shè)計(jì)中，必須考慮混凝土的長(zhǎng)期收縮，所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，混凝土搭板的價(jià)值體現(xiàn)很小。施工縫的類型和布局在澆筑之前必須進(jìn)行設(shè)計(jì)，并與收縮縫相協(xié)調(diào)，這些縫要設(shè)置傳力桿。當(dāng)施工縫和收縮縫不能很好協(xié)調(diào)時(shí)，可以設(shè)置相應(yīng)的平縫和企口縫。荷載傳遞在設(shè)計(jì)中并不是一個(gè)非常重要的因素，但是對(duì)于薄的混凝土板或者沉重荷載板，施工縫間可打入木釘，以盡量保證混凝土梁在施工縫處強(qiáng)度的連續(xù)性。此外，板的邊緣應(yīng)該增厚以減少板邊緣的變形。

5.結(jié)論

施工縫是任何混凝土建筑結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分。了解它對(duì)混凝土的影響具有重要的意義。施工縫能夠影響混凝土的斷裂模量。相對(duì)于無(wú)施工縫混凝土梁的斷裂模量，有施工縫混凝土梁的斷裂模量損失在24%與83%之間，平均55%左右。修正后的施工縫混凝土斷裂模量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系公式為 。建議在施工縫間打入木釘，以盡量保證混凝土梁在施工縫處強(qiáng)度的連續(xù)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]Lane SD.Evaluation of concrete characteristics for rigid pavements[J]，1998.

[2]ASTM Standard C78.Standard test method for flexural strength of concrete.West Conshohocken，PA，USA：ASTM International；2002.