论合理设置多层建筑混凝土框架结构施工缝及处理

丁颐

（龙成建设工程有限公司）

【摘要】本文针对目前混凝土框架结构施工中施工缝设置的弊端，通过内力分析，阐述了各层框架柱特别是边柱施工缝的合理设置区域及相应的施工顺序，提出了影响新老混凝土粘结的主要因素及解决措施、方法。

【关键词】混凝土；施工缝；粘结面

目前为止，在混凝土框架结构施工中，每层框架柱的施工缝都设置在其上端或下端，这样虽然方便施工，但是根据施工缝应设置在剪力(也应包括弯矩)较小处的原则，显然如此设置框架柱的施工缝是不合理、不科学的，那么施工缝究竟设置在哪里才能即合理又比较方便呢?下面对这个问题进行讨论。

1内力分析

对于多层多跨框架结构，其中间的各层柱，由于节点两侧的框架梁都承受竖向恒荷载(一般来说恒荷载相差不会太大)，因此对于竖向活荷载，即使由于最不利分布而使节点两侧梁端弯矩存在着差值，导致柱端产生弯矩，与各层边柱相比较，该值也是比较小的，产生的剪力也较小。所以，对于中间各层柱来说，按传统方式设置施工缝的作法危害并不大，但对于边柱，如此设置变形缝，危害就大大增加。边柱的施工缝应该设置在哪里呢?下面的图示可以说明这一问题。图1、图2分别是各层边柱(以二层框架为例来说明)在竖向、水平均布荷载作用下的弯矩图和剪力图。从图中可以看出，在竖向荷载作用下，框架柱的上下二端弯矩大、中部小，而剪力在柱上的分布比较均匀。在水平荷载作用下，框架柱上下二端的弯矩、剪力都较大，而中部最小。

综上所述，对于各层框架边柱来说，其合理的施工缝位置应设在各层的中部。

图1边柱在竖向均布荷载作用下的弯矩图(左)和剪力图(右)

图2边柱在水平均布载荷作用下的弯矩图(左)和剪力图(右)

2施工顺序

框架边柱的施工缝设置在各层的中部，具有可操作性，施工时将每层梁、板、柱钢筋安装完毕(此时将柱钢筋的接头位置移置柱中部)，经检查验收后，安装柱模至柱的中部，此时外脚手架也能搭设到位，方便安装，待柱模板位置、垂直度校正好后，就可以浇筑混凝土了。混凝土的浇筑顺序是：先浇筑下层柱施工缝以上部分的混凝土至楼层上表面，再浇筑楼层梁板混凝土，最后浇筑本层柱下部分的混凝土至施工缝处。浇筑混凝土时，掌握好时机是关键，早了混凝土会从柱根部溢出，迟了又影响柱、梁混凝土的结合。

3施工缝处新老混凝土的粘结

3.1影响新老混凝土粘结的主要因素

影响新老混凝土粘结的主要因素包括：老混凝土表面(粘结面)的状况、新混凝土的强度和种类、界面剂种类等。

3.1.1老混凝土表面(粘结面)的状况

反映老混凝土粘结面状况的因素包括：粘结面的粗糙度、粘结面的完好程度(系指粘结面处理时其受损伤的程度，损伤越轻，产生的微裂缝越少，完好程度越高)、粘结面的洁净程度、粘结面的湿润情况。

(1)一般来说，粘结面的粗糙度越大，新老混凝土的接触面积也越大，粘结强度也越高。但有试验表明，粗糙度过大反而不利于粘结强度的提高。对粘结面粗糙度进行定量评价，常采用灌砂法、硅粉堆积法等，在此不作细述。

(2)粘结面的洁净程度对新老混凝土的粘结十分重要，浇筑新混凝土之前，必须去除老混凝土粘结面上所有的损坏、松动和附着的灰浆、油污等杂质杂物，包括老混凝土表面的薄膜(俗称浆皮)。

(3)粘结面的湿润状况对粘结力也有影响，有试验表明，粘结面及附近的老混凝土太干燥或太潮湿，都不利于新老混凝土砼的粘结。干燥时，老混凝土会从新混凝土中吸收大量水分，使新混凝土沿粘结面产生失水性收缩裂纹；当粘结面太潮湿时，粘结面上老混凝土的粗骨料周围会形成一层薄水膜，在这里水灰比高、水化晶体颗粒大、结构松散，形成薄弱的低强区，严重影响粘结强度。试验证明，理想的湿润状况是粘结面即湿润又无明水。

为保证粘结面洁净和适度湿润，可采用清洁水冲刷加压缩空气吹干或自然风干的方法。

3.1.2新混凝土的强度和种类

在实际工程中，考虑上述因素并采取相应措施后，也常发生新浇筑的混凝土开裂或新老混凝土粘结面开裂现象。原因是老混凝土龄期较长，收缩变形已趋稳定，从而限制了新混凝土的自由收缩，使新混凝土内出现拉应力，在新老混凝土粘结面内产生剪应力。当拉应力或剪应力大于新混凝土自身的抗拉强度或新老混凝土的粘结强度时，裂缝就不可避免地产生了。解决方法：对新混凝土而言，一方面要加强与老混凝土的粘结强度，另一方面还要求其膨胀系数、弹性模量和强度等级能与老混凝土相近，以便二者能协同工作。由试验得知，新混凝土比老混凝土提高一个强度等级较适宜；另外在新混凝土中掺一定量的膨胀剂或纤维制成补偿收缩混凝土，以减小其收缩量也可起到良好的效果。

3.1.3界面剂

在新老混凝土粘结面上涂刷界面剂，也是提高粘结强度的一个主要措施。界面剂可促使粘结面区域内发生一定的化学反应，生成新的水泥浆晶体，显著提高粘结强度。常用的界面剂有：素水泥浆、水泥砂浆、掺膨胀剂的水泥浆及聚合物类界面剂。它们都可不同程度地提高新老混凝土的粘结强度。从粘结效果、成本及方便施工等方面综合考虑，素水泥浆是其中比较适宜的一种界面剂，它优于水泥砂浆界面剂，原因是水泥砂浆中的砂子不参加生成新水泥浆晶体的化学反应，从而消弱了粘结效果。而采用掺膨胀剂的水泥浆，由于对固化收缩有抑制作用，所以膨胀水泥界面剂的效果要好于普通水泥界面剂。

3.2粘结面的处理方法

粘结面的处理方法可分类如下：

(1)高压水射法、喷砂(丸)法效率高、不损伤粘结面周围混凝土、即能保证粗糙度又能使表面处理比较均匀，但是需购置专门的设备价格昂贵，在粘结面积不太大的情况下成本高、不经济。

(2)喷烧法比较简便易行，但实际应用时要注意做好安全防火工作。

(3)钢丝刷毛法适宜在所浇筑混凝土初凝后、终凝前采用，故对已硬化的老混凝土表面只能做轻度处理，达不到要求的表面粗糙度，不宜单独使用。

(4)凿毛法、机械切削法处理时，一般会使老混凝土产生微裂缝，损伤大，消弱粘结面的完好程度，而且带来噪声和粉尘污染，但由于费用低，工程实际应用也较多。

通过对上述各方法的简要分析，本着经济、有效、易行的原则，建议在一般的建筑工程中采用喷砂法与机械法相结合的处理方式。

4结语

施工缝的设置以及新老混凝土的粘结问题，是施工中不可回避的，必须给予应有的重视，本文提出粗浅看法，以期对施工有所补益。

参考文献

［1］GB50204－2002，混凝土结构工程施工质量验收规范［S］．

［2］赵志方，周厚贵，袁群，等.新老混凝土粘结机理研究与工程应用［M］．北京：中国水利水电出版社，2003．