框架結(jié)構(gòu)混凝土施工縫處理方法探析

　　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)( 梁柱交界處) 隨梁混凝土一起澆注， 并且節(jié)點(diǎn)混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(hào)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(jí)一般采用柱子( 一般柱子強(qiáng)度等級(jí)高) ，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(hào)水泥砂漿鋪在交接面上很容易由于高標(biāo)號(hào)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(jí)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)( 雖然梁與節(jié)點(diǎn)區(qū)整體澆注， 但混凝土強(qiáng)度等級(jí)一般不同， 因而也造成了薄弱界面) ， 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(jí)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(jí)應(yīng)該和柱混凝土的等級(jí)相同或略低( 相差不能超過5Mpa) 。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( 不超過20Mpa) ，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(一般為2～4cm ) ， 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( 即使不斷開， 由于節(jié)點(diǎn)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不同與梁混凝土， 也會(huì)產(chǎn)生界面薄弱層) ， 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( 少了一個(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( 梁底施工縫在柱子邊) ， 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( 比如減縮劑， 已有實(shí)驗(yàn)及理論分析表明減縮劑比膨脹劑好) ， 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( 比如50 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)。