施工縫對混凝土斷裂模量的影響

曾清意

福建四海建設有限公司，福建廈門 361000

摘要：由于施工的需要，混凝土在澆筑過程需要布置施工縫。施工縫對混凝土斷裂模量的影響通過混凝土斷裂模量與抗壓強度的關系體現。根據工程現場設計配合比，在試驗室內分別澆筑無施工縫混凝土梁和有施工縫混凝土梁，對斷裂模量和抗壓強度進行測試。研究結果表明，規范高估了有施工縫混凝土梁的斷裂模量；相對于無施工縫混凝土梁，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度的連續性。

關鍵詞：施工縫；斷裂模量；抗壓強度；施工

1.引言

在施工過程中，由于材料、人力的有限性以及建造結構的復雜性和尺寸，導致不能一次性完成澆筑。當再次澆筑時，在原先已經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合面或者預留的縫稱為施工縫。混凝土梁的抗彎強度，也稱斷裂模量，在上個世紀已經引起工程界的重視和研究。

Lane等[1]在實驗室采用抗彎強度、劈拉強度、抗壓強度和超聲波等指標對實際道路工程的施工縫進行研究。抗彎強度是衡量無配筋梁或板的一個非常重要因素，另外一個重要因素是混凝土抗壓強度 。抗彎強度的試驗是按照ASTM C78 測試標準[2]。混凝土斷裂模量的獲取是采用第三點加載。ASTM C78規范中，混凝土梁是連續的，無施工縫。

ACI規范中，普通連續性、無施工縫的混凝土梁抗彎強度（斷裂模量）和抗壓強度的關系[2]：

本文研究中，斷裂模量方程可以寫成：

式中， 為試驗常數。

本文研究的目的是通過試驗數據得出有施工縫混凝土梁的斷裂模量與抗壓強度的關系式。

計算混凝土梁抗彎強度時考慮施工縫對混凝土結構是有益的，因為這將使結構工程師更能準確的計算施工縫處混凝土梁的抗彎強度，幫助工程師們在實際施工中更為合理的布置施工縫，為大型建筑工程節約造價。

2.試驗配合比及試驗方案

2.1 試驗配合比

本試驗所采用的配合比見表1。

2.2 試驗方案

每一組配合比澆筑3個立方體混凝土（150×150×150 mm）和6根混凝土梁（760×150×150 mm），其中3根有施工縫，3根無施工縫。混凝土澆筑24 h后拆模，然后采用水養護28 d（圖 1），之后對立方體混凝土的抗壓強度和混凝土梁的斷裂模量進行測試，斷裂模量的測試方法參照ASTM 78[2]，如圖2所示。

在試驗過程中，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.試驗結果

混凝土抗壓強度和斷裂模量的結果見表1和表2。其中 可以按照以下公式計算：

表2中有施工縫混凝土梁的斷裂模量相對于按照規范（無施工縫）測試出來的斷裂模量減少24%～83%，平均55%左右。

圖3為混凝土斷裂模量與抗壓強度的關系。對公式（2）進行擬合，得到有施工縫混凝土斷裂模量與抗壓強度的關系公式為：

4.施工建議

過去認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計中，必須考慮混凝土的長期收縮，所以從長遠角度看，混凝土搭板的價值體現很小。施工縫的類型和布局在澆筑之前必須進行設計，并與收縮縫相協調，這些縫要設置傳力桿。當施工縫和收縮縫不能很好協調時，可以設置相應的平縫和企口縫。荷載傳遞在設計中并不是一個非常重要的因素，但是對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度的連續性。此外，板的邊緣應該增厚以減少板邊緣的變形。

5.結論

施工縫是任何混凝土建筑結構的一個組成部分。了解它對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。相對于無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度的關系公式為 。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度的連續性。

參考文獻：

[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.