預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

(南京農業大學工學院，江蘇南京210031)

工程中，在混凝土澆筑時因技術或組織上的原因不能連續施工，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］不當會使縫處形成薄弱環節，在外界影響下該處常常發生破壞［3－6］。為減少施工縫對混凝土構件造成危害，應事先確定合理的施工縫留置位置和尺寸。相關規范中對施工縫的預留位置及處理方法做了一些規定［7］，其基本點是:(1)施工縫的位置及構造不得有損于結構物的強度。(2)樓層中的施工縫應設在板、次梁和主梁跨度的中間1/3范圍內。大梁上的施工縫應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清理干凈并將浮漿除去。按相關規定預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一步研究，通過一系列對比性實驗得出規律，為建筑施工提供參考。

1 實驗

1.1 實驗設計

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。對三類預留縫的留置方法進行對比性實驗:第一類是分別對有、無預留縫試塊進行抗拉和抗壓強度對比實驗;第二類是對預留縫位置相同、尺寸不同的試塊分別進行抗拉和抗壓強度對比實驗;第三類是對預留縫尺寸相同、位置不同的試塊分別進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(無預留縫)試塊24個;B類(預留縫位置在中間)試塊:BV1(預留縫尺寸為150 mm×100 mm×5 mm)、BV2(預留縫尺寸為150 mm×75 mm×5 mm)各12個;C類(預留縫位置在1/3處)試塊:CV1(預留縫為150 mm×100 mm×5 mm)、CV2(預留縫為150 mm×75 mm×5 mm)各12個。

(2)標準養護期滿后，對A、B、C類試塊進行抗拉、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 實驗數據分析

將實驗數據進行整理，結果參見圖1～圖3。

圖1 不同類型預留縫混凝土抗壓強度值

圖2 無預留縫混凝土抗壓強度值

圖3 不同類型預留縫混凝土抗拉強度值

2.1 數據處理

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平均值作為實驗結果，在圖1的A類試塊數據中，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果。

2.2 數據分析

數據分析結果參見圖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。

比較結果如下:B＜A;C＜A;BV1＜BV2;CV1＜CV2;BV1＜CV1;BV2＜CV2。

即:無論預留縫的位置在何處、尺寸如何，無預留縫混凝土試塊的抗壓強度總是大于有預留縫混凝土試塊的抗壓強度;對于預留縫位置相同的試塊，縫的尺寸越大，抗壓強度越小;對于預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。

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

即:無論預留縫的位置在何處、尺寸如何，無預留縫試塊的抗拉強度都大于有預留縫試塊的抗拉強度;對于預留縫位置相同的混凝土試塊，預留縫的尺寸越大，抗拉強度越小;對于預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。

結合力學原理分析上述實驗結論的科學性:簡支梁L作用集中荷載P(同預留縫的位置)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)

預留縫在一定范圍內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留縫的留置，減小預留縫對混凝土構件強度的影響，保證其不小于設計強度;如果工程施工過程中不可避免要有預留縫，預留縫最好設在彎矩或剪力較小處，而且盡可能將預留縫尺寸控制到最小，這樣能降低預留縫對混凝土構件強度的影響。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，預留縫尺寸和位置對混凝土構件抗拉、抗壓強度的具體影響還待進一步分析研究。

［1］明珊.淺談混凝土施工縫處理［J］.經營管理者，2011(2):410－411

［2］田文國.伸縮縫安裝的施工處理［J］.公路工程，2009，34(30):115－116

［3］沈蒲生，王濟川，韓建炎.施工縫預留方法的試驗研究［J］.建筑技術，1990(11):25－28

［4］田傲霜，王學志.混凝土楔入劈拉試件預制裂縫類型對斷裂能的影響［J］.混凝土，2011(8):67－69

［5］邱玉深.對混凝土施工縫的思考與建議［J］.商品混凝土，2010(5):31－34

［6］葉一中.淺談混凝土裂縫成因及預防措施［J］.中國建設信息，2008(14):48－49

［7］王瑞來.淺談混凝土施工縫的質量控制［J］.價值工程，2011(3):98