框架結(jié)構(gòu)混凝土施工縫處理方法探析

大量工程結(jié)構(gòu)震害實(shí)例表明，框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)普遍破壞較重，往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效，中外學(xué)者分析表明，這是多方面的原因，包括設(shè)計(jì)失誤，沒有加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固等原因。同時(shí)施工中也存在施工質(zhì)量弱點(diǎn)，難于保證設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。施工中新老混凝土施工間隔期，接續(xù)面方位，接續(xù)面處理方法，新老混凝土生熟配料及振搗控制質(zhì)量都密切的影響著節(jié)點(diǎn)粘結(jié)強(qiáng)度，因此在框架結(jié)構(gòu)工程施工過程中，由于每一層柱子施工中必然與下層柱子存在施工縫，怎樣留置施工縫，怎樣處理施工縫，使工程質(zhì)量不受影響，保證砼結(jié)構(gòu)的安全性，更顯得尤為重要。

1.當(dāng)前框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)施工方法及缺陷

1）早期在一般的框架結(jié)構(gòu)施工中，澆注完一層柱子后，進(jìn)行支模，模板安裝完成后才進(jìn)入下道工序澆注上層梁混凝土，因此根據(jù)施工工期及人、材、機(jī)等情況，新老混凝土接續(xù)間隔期長短不一，在澆注時(shí)一般節(jié)點(diǎn)隨梁混凝土一起澆注，并且節(jié)點(diǎn)混凝土強(qiáng)度等級按梁進(jìn)行施工。

2）隨著科研的發(fā)展及施工水平的提高，尤其是專業(yè)化水平較高的大建筑公司開始針對梁柱節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量薄弱的特點(diǎn)采取一系列措施，在澆注上層梁柱時(shí)用鋼釬進(jìn)行鑿毛處理，澆注前對老混凝土進(jìn)行澆水濕潤，并用高標(biāo)號水泥砂漿鋪在交接面上，梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土強(qiáng)度等級一般采用柱子，在澆注節(jié)點(diǎn)區(qū)時(shí)加強(qiáng)振搗并嚴(yán)格控制水灰比。經(jīng)過一系列處理措施后，施工質(zhì)量得到了提高，但梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土仍舊是施工薄弱區(qū)，很難取得理想的接續(xù)效果。

3）雖然接續(xù)部位進(jìn)行了處理，但其缺陷是很明顯的：首先用鋼釬進(jìn)行鑿毛處理，極易傷及老混凝土，以致老混凝土產(chǎn)生初始微裂縫，嚴(yán)重影響新老混凝土的接續(xù)強(qiáng)度，且鑿毛處理難于控制處理質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，澆注前對接續(xù)部位進(jìn)行澆水濕潤很容易適得其反，從而增大了交接面處混凝土的水灰比，而用高標(biāo)號水泥砂漿鋪在交接面上很容易由于高標(biāo)號水泥砂漿與新混凝土漿體凝結(jié)及收縮不同，從而使接續(xù)面更容易產(chǎn)生初應(yīng)力和初始微裂縫。而節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土強(qiáng)度等級區(qū)別與梁，從而使柱梁節(jié)點(diǎn)區(qū)實(shí)際產(chǎn)生了四個(gè)界面區(qū)，在施工時(shí)很難控制振搗密度與時(shí)間，很容易由于振搗過深而傷及老混凝土，或者由于加強(qiáng)振搗而使本來水灰比就比較小的混凝土產(chǎn)生局部泌水現(xiàn)象，從而影響混凝土強(qiáng)度的增長，降低界面粘結(jié)強(qiáng)度。

2.梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞機(jī)理及抗震設(shè)計(jì)要求

由震害調(diào)查可見，梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的破壞，大都是由于節(jié)點(diǎn)區(qū)無箍筋或少箍筋，在剪壓作用下混凝土出現(xiàn)斜裂縫甚至擠壓破壞，造成縱向鋼筋壓屈成燈籠狀。因此，保證節(jié)點(diǎn)區(qū)不過早發(fā)生剪切破壞的主要措施是保證節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的強(qiáng)度及密實(shí)性，在節(jié)點(diǎn)區(qū)配置足夠的箍筋。設(shè)計(jì)梁柱常常采用不同等級的混凝土，施工時(shí)必須注意梁柱節(jié)點(diǎn)部位混凝土等級應(yīng)該和柱混凝土的等級相同或略低。從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固。在豎向壓力及梁端柱端彎矩，剪力作用下，節(jié)點(diǎn)區(qū)存在較復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。

從北京市建筑設(shè)計(jì)院等單位進(jìn)行的節(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)可見，節(jié)點(diǎn)的破壞過程大致可分為二個(gè)階段：第一階段為通裂階段。當(dāng)作用與核心的剪力達(dá)到60～70%時(shí)，核心區(qū)出現(xiàn)貫通斜裂縫，裂縫寬度約為0.1～0.2mm，鋼筋應(yīng)力很小，這個(gè)階段剪力主要由混凝土承擔(dān)。第二階段為破裂階段。隨著反復(fù)荷載逐漸加大，貫通裂縫加寬，剪力主要由混凝土承擔(dān)，箍筋陸續(xù)達(dá)到屈服，在混凝土擠碎前達(dá)到最大承載能力。設(shè)計(jì)時(shí)以第二階段作為極限狀態(tài)。

3.規(guī)范對施工縫留置及處理要求

為使混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的整體性，混凝土的澆注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。若因技術(shù)或組織的原因不能連續(xù)進(jìn)行澆注，且中間的停歇時(shí)間有可能超過混凝土的初凝，則應(yīng)在混凝土澆注前確定在適當(dāng)位置留設(shè)施工縫。施工縫就是指先澆混凝土已凝結(jié)硬化，再繼續(xù)澆注混凝土的新舊混凝土間的結(jié)合面，它是結(jié)構(gòu)的薄弱部位，因而宜留在結(jié)構(gòu)受剪力較小且便于施工的部位。柱應(yīng)留水平縫，梁板墻應(yīng)留垂直縫。當(dāng)從施工縫處開始繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r，須待已澆筑的混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2后才能進(jìn)行，而且需對施工縫作一些處理，以增強(qiáng)新舊混凝土的連接，盡量降低施工縫對結(jié)構(gòu)整體性帶來的不利影響。

處理過程是：先在已硬化的混凝土表面上，清除水泥薄膜和松動(dòng)石子以及軟弱混凝土層，并加以充分濕潤，沖洗干凈，且不得留有積水；然后在澆筑混凝土前先在施工縫處鋪一層水泥漿或與混凝土內(nèi)成分相同的水泥砂漿；澆筑混凝土?xí)r，需仔細(xì)振搗密實(shí)，使新舊混凝土結(jié)合緊密。

4.根據(jù)科研成果結(jié)合實(shí)際施工提出改進(jìn)施工縫處理方法及理論依據(jù)

1）首先大量實(shí)驗(yàn)表明接續(xù)面進(jìn)行粗糙處理可以明顯提高接續(xù)面粘結(jié)強(qiáng)度，但粗糙度提高到一定程度后，接續(xù)面粘結(jié)強(qiáng)度的提高不再明顯。用普通鑿毛方法存在明顯缺陷，而采用高壓水噴射處理可以得到較好的粗糙界面，并且不傷及老混凝土，但高壓水設(shè)備造價(jià)昂貴，技術(shù)含量高，在現(xiàn)階段從我國實(shí)際施工技術(shù)及施工水平來看，應(yīng)用高壓水處理較少數(shù)量的施工縫不太實(shí)際。

因此本人提出在澆注下層柱子時(shí)，待混凝土初凝后用人工方法使柱子上表面呈現(xiàn)鋸齒狀，根據(jù)混凝土粗骨料粒徑大小，鋸齒深度為粘結(jié)面老混凝土最大骨料粒徑的1/4～1/2；切槽的平均寬度為粘結(jié)面老混凝土最大骨料粒徑的1～1.5倍。此法的最大優(yōu)點(diǎn)是便于控制施工質(zhì)量，使粘結(jié)面上的粗糙度具有良好的均勻性。這樣既避開了鑿毛，避免傷及老混凝土結(jié)構(gòu)，又實(shí)現(xiàn)了接續(xù)面的粗糙，且容易控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在接續(xù)時(shí)只用剝離松動(dòng)的粗骨料。

2）為了減少節(jié)點(diǎn)區(qū)薄弱界面數(shù)量，本人認(rèn)為應(yīng)在節(jié)點(diǎn)區(qū)二側(cè)把梁斷開澆注，而節(jié)點(diǎn)連同上層柱子一起澆注，這樣使得節(jié)點(diǎn)區(qū)存在三個(gè)接續(xù)面，柱子只有一個(gè)接續(xù)面，有利于提高柱子混凝土的抗剪能力，延緩柱子斜裂縫的出現(xiàn)。同時(shí)也符合抗震要求的強(qiáng)柱弱梁原則，延緩柱子屈服的時(shí)間。因而使節(jié)點(diǎn)區(qū)同上層柱子構(gòu)成整體。

3）在留置梁施工縫時(shí)應(yīng)留成斜向45°角，這樣處理的結(jié)果一方面使節(jié)點(diǎn)區(qū)梁端剪力不與施工縫重合，有利于抗剪抗拉，延緩混凝土裂縫出現(xiàn)的時(shí)間。另一方面根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，斜上補(bǔ)比斜下補(bǔ)粘結(jié)面強(qiáng)度高，同理斜上補(bǔ)應(yīng)比傳統(tǒng)施工方法中的側(cè)補(bǔ)強(qiáng)度高。最后，由于施工縫呈45°角，從而擴(kuò)大了節(jié)點(diǎn)整體澆注區(qū)域，有利于實(shí)現(xiàn)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的要求。

4）有條件時(shí)可以應(yīng)用修補(bǔ)界面劑，由于經(jīng)濟(jì)及其他原因，實(shí)際工程施工中在小面積施工縫中很少使用界面劑，從大多數(shù)現(xiàn)行施工來看，應(yīng)考慮改進(jìn)并控制界面砂漿的應(yīng)用。根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)結(jié)論及理論分析，本人建議應(yīng)用同柱子水灰比一樣的素水泥漿做界面劑。

5）根據(jù)本人多年的施工經(jīng)驗(yàn)，由于節(jié)點(diǎn)部位梁柱鋼筋交叉通過及箍筋加密，錨固等因素使得節(jié)點(diǎn)部位鋼筋稠密，難以施工，因此建議使用小直徑震動(dòng)棒振搗節(jié)點(diǎn)部位，這樣不容易傷及老混凝土結(jié)構(gòu)，且容易控制振搗質(zhì)量，盡量減少泌水量，改善結(jié)合面的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)，有利于提高施工縫的粘結(jié)強(qiáng)度。

5.結(jié)論與展望

本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)及理論科研成果結(jié)合框架結(jié)構(gòu)混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)部位施工薄弱區(qū)進(jìn)行探討，重點(diǎn)從現(xiàn)行工程實(shí)際出發(fā)并充分考慮經(jīng)濟(jì)及現(xiàn)實(shí)因素，提出了節(jié)點(diǎn)部位施工縫接續(xù)處理的新方法討論其理論依據(jù)，并且已經(jīng)在部分工程中進(jìn)行實(shí)踐，取得了良好的接續(xù)效果。但有待于大量工程實(shí)踐證明其有效性，同時(shí)值得進(jìn)一步進(jìn)行理論及實(shí)驗(yàn)分析。

當(dāng)前有關(guān)科研主要從宏觀到微細(xì)觀出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)及理論分析初步揭示了新老混凝土的粘結(jié)機(jī)理，本人認(rèn)為不僅要從理論上去研究新老混凝土的接續(xù)強(qiáng)度，更要從當(dāng)前我國的施工企業(yè)實(shí)際水平去研究面向工程應(yīng)用的施工方法，從而盡快把理論成果應(yīng)用于實(shí)踐，提高我國施工企業(yè)的整體素質(zhì)，保證施工質(zhì)量，更好的滿足設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。