钢筋混凝土结构施工缝的危害及其处理工艺

钢筋混凝土结构施工缝的危害及其处理工艺

1. 引言 对于钢筋混凝土结构，在浇筑混凝土过程中，无论是基础、 板、梁、柱还是墙等，均要求从上到下进行浇筑。而在浇筑过程 中，由于施工工艺、设计要求或是现场管理等方面的原因，有时 不可避免要进行分层分段浇筑。 不同时间浇筑的混凝土由于初凝 时间的差异而形成的结合面即为施工缝。

对钢筋混凝土结构施工缝的的处理方法和施工工艺进行研 究， 对提高现浇钢筋混凝土结构的抗震性能具有重要的意义。 施工缝如果妥善处理， 结构的整体性能得到保证， 不会影响其安 全性和使用性，对结构的影响可以忽略。若处理不当，就会埋下 隐患。如在汶川地震中， 出现一些钢筋混凝土结构的施工缝破坏 现象，常见的有：框架柱施工缝处呈现一圈水平裂缝， 下截面 处部分混凝土剥落， 露出柱横截面；楼梯距平台段三分之一处 （留设施工缝处）出现水平裂缝 [1] 。其原因大多为施工缝处混 凝土骨料集中、酥松、接茬明显、渗漏水等。因在施工缝处的处 理不当， 施工缝极易成为结构的薄弱部位， 在荷载作用下结构的 抗弯、剪能力及耐久性和使用功能降低， 破坏很容易先在施工缝 处产生，同时由于新老混凝土间变形不协调， 引起很大的内应力， 甚至会造成混凝土开裂。 再考虑到施工质量易良莠不齐， 能否对 施工缝进行妥善处理， 使工程质量不受影响， 严格控制施工缝的 留置和施工质量，是保障结构整体性和安全性的重要环节之一。

2. 施工缝对结构构件力学性能的影响

由于施工缝的存在， 混凝土构件上形成一道天然的缝隙， 无 疑会对混凝土的连续性产生一定的影响。针对施工缝的力学性 能，Monks W L沈蒲生等及 Mattock Alan H 均进行了一系列研 究[2-4] 。其中，有施工缝混凝土构件的抗拉强度经室内试验及 现场试验证明， 无论施工缝面是否铺砂浆层， 在施工缝处去除乳 皮， 微露粗砂， 表面粗糙的情况下， 均不低于整体浇注混凝土； 而有施工缝混凝土构件的抗压强度也没有表现出与整体浇注混 凝土构件的明显差异。 在纯弯荷载作用下， 施工缝对构件的变形 能力及极限弯矩均没有影响，构件的裂缝宽度也具有相似的特 征，构件的破坏截面均不在施工缝处；然而，当构件上有施工缝 时，其抗拉强度将被显著影响， 施工缝面的抗拉强度为整体浇注 混凝土截面抗拉强度的 41%-86%。即使结构构造相当好，

施工

缝处的抗拉强度也会低于一次浇筑的混凝土。 无论使用何种施工 缝面处理方式， 施工缝的抗拉强度都不可能完全恢复；同样， 施工缝对混凝土构件的抗剪强度的影响也不可忽略。在施工缝 处， 剪力通过黏聚力和摩擦力来传递。混凝土的浇筑时间间隔 对抗剪强度只有轻微影响。 虽然经适当的处理， 如在施工缝面使 用黏结剂及粗糙的施工缝面均能对构件的抗剪强度下降进行一 定的弱化， 然而无论处理得多好， 有施工缝混凝土构件的抗剪强 度也不会超过整体浇注混凝土的 85%。并且，在循环剪力作用下， 如果接缝面的黏结破坏， 剪力的传递性能会疾速退化， 能传递 的剪切强度只有单调荷载作用下的 60%。因此，保障接缝面足够 的粗糙度和良好的黏结是非常必要的。

3. 我国相关规范的规定及对比

3.1 《混凝土工程施工及验收规范》新旧版对比

我国GB50204《混凝土工程施工及验收规范》的三版规范在 施工缝的留设位置和处理方法上具有一定的差异性。 1992 版的 第 4.4.19 条明确规定：在施工缝处继续浇筑混凝土时， 应符 合下列规定： 已浇筑的混凝土抗压强度不应小于 1.2MPa； 应 清除已硬化混凝土表面上的水泥薄膜、 松动石子和软弱土层， 并 加以充分湿润和冲

洗干净， 且不得积水； 在浇筑混凝土前， 宜 先在施工缝处铺一层水泥浆或水泥砂浆； 混凝土应细致捣实， 使新旧混凝土紧密结合。 2002 版及 2011 版的第 7.4.5 条规定： 施工缝的位置应在混凝土浇筑前按设计要求和施工方案确定。 综 合上述三版规定， 可以得出， 新版规定对于施工缝的处理方式留 出了更大的灵活度， 而旧版规定则综合考虑了剪力较小和便于施 工两方面因素， 可以作为施工缝留设位置及处理方式的参考。

3.2 《高层建筑混凝土结构技术规程》新旧版对比

我国行业标准JGJ3《高层建筑混凝土结构技术规程》的新 旧版标准对施工缝的规定也进行了一定的变化。 1991版第 5.2.1 条规定，梁、柱混凝土强度等级不宜大于

5 MPa ， 如超过时，

梁柱节点区施工时应作专门处理， 使节点区混凝土强度等级与

柱相同。然而在实际的高层建筑物结构中，为了达到“强柱弱 梁”，要达成这条规定是不甚可行的。第 7.3.4 条规定，钢筋混 凝土框架柱应在梁底标高以下

20-30mm处或在梁、板面标高处留

设水平施工缝。在 2002 及 2010 版第 13.5.8 条中规定：混凝土 施工缝宜留置在结构受力较小且便于施工的位置。 大体积混凝土 及结构复杂的工程， 应按设计要求留设施工缝。 同时规程也指出， 凡是梁柱节点之混凝土强度低于柱混凝土强度较多者， 皆必须 仔细验算节点区的承载力， 包括受剪、轴心受压、偏心受压等， 并采取有效的构造措施。 当柱混凝土设计强度高于梁、 楼板的设 计强度时， 应对梁柱节点混凝土施工采取有效措施。并且把施 工缝设置要求划出，归入《混凝土结构施工指南》中，作为指导 性意见。

3.3 《建筑抗震设计规范》规定

我国GB50011-2010《建筑抗震设计规范》第 397条规定， 混凝土墙体、 框架柱的水平施工缝， 应采取措施加强混凝土的结 合性能。对于抗震等级一级的墙体和转换层楼板与落地混凝土墙 体的交接处，宜验算水平施工缝截面的受剪承载力。

4. 施工缝常见处理方法及施工工艺

综合各新旧版规范， 可以得出基本结论： 施工缝应设置在受 剪力、弯矩较小的部位，尽量避开钢筋锚固区及主筋搭接部位。 同时还应考虑施工工艺限制， 在指定部位设置施工缝， 否则会影 响钢筋混凝土结构的内在质量。 还应充分考虑收缩变形和温度应 力等因素，避免裂缝的产生。 4.1 对于梁、柱的混凝土强 度等级不同的情况， 我国规范没有明文规定如何处理施工缝与节 点之间的关系，常见的处理方法有 [5] ：

(1) 当柱的混凝土强度等级比梁高出不超过 5MPa时，将 节点核心区和梁板一起浇筑， 使节点混凝

土强度与梁板混凝土 强度相同，将施工缝留设在柱脚或者梁底；

(2) 当柱的混凝土强度等级比梁高出超过 5MPa不超过 i0MPa且柱四周有现浇梁时，将节点核心区

和梁板一起浇筑， 并对节点核心区进行抗震验算；

(3) 当柱的混凝土强度等级比梁

高出超过 10MPa时，将混 凝土交接面

设在梁上， 节点处混凝土先浇筑强度等级高的， 再浇 筑强度等级低的， 并严格控制在节点混凝土初凝前浇捣梁板的混 凝土，并在梁板混凝土处采用二次振捣法， 以增加混凝土交接面 处的密实性， 减少因变形不协调产生的内应力。 柱的施工缝可以 留设在梁底或者梁板面， 当在梁底的柱的施工缝上继续浇筑混 凝土时， 柱内混凝土要浇至板的上表面。

4.2 处理施工缝时，常用的施工工艺为： (1)混凝土浇注间隔超过混凝土的初凝时间，但其强度未 达到 1.2MPa 时，不能继续施工。此时继续施工会影响混凝土强 度提高，破坏产生的裂缝将不可恢复， 影响混凝土与钢筋的黏结， 严重影响施工缝的质量， 永久性降低该部位混凝土的性能。 但是， 由于在工程施工现场缺少可靠的检测手段和保证满足这一条件 的技术措施，实际上很多时候施工缝处的混凝土还未达到 1.2MPa， 就又继续浇筑了。对这一问题， 施工中普遍存在着重 视不够的现象， 常常被忽略 [6] 。

（2）混凝土浇注间隔超过混凝土的初凝时间，强度达到 1.2MPa 以上： 高、低强度混凝土的交接面留设成垂直面和倾斜 面，垂直面要在交接面处加封堵模板（钢丝网），混凝土浇筑前 先将钢丝网用铁丝绑扎或点焊在附加钢筋上， 距离柱边缘 500 mm或者距离与梁高相同的梁内， 该距离可视混凝土坍落度的大

小适当调整。钢丝网的孔眼在 15 mm 左右。钢丝网可以形成高 粗糙面， 大大增加结合面的粘结力和咬合力， 同时便于截成小片 和钢筋穿插，又利于混凝土排水排气减压，增加密实度，浆液可 以从网眼微冒， 但不跑浆； 钢丝网可以作为永久性混凝土模板留 在构件中。

其具体实施步骤为： 将钢筋上的水泥浮浆刷净， 对先期混凝 土施工缝进行凿毛处理， 将混凝土面凿出不规则走向的凹槽， 凿 毛深度控制在 20mm 左右，以增加接触面积，提高咬合力；将原 浇注混凝土表面上的水泥浮浆、 松散的石子以及软弱混凝土层等 清理干净。 可以采用表面涂刷缓凝剂进行处理， 马上用钢丝刷或 压力水在拆模后清洗表面水泥浆， 使石子显露出来。 做到“去掉 乳皮，微露粗砂，表面粗糙”，以提高接茬部位黏结强度，避免 影响新老混凝土的紧密结合； 将旧混凝土表面用清水冲洗， 使旧 混凝土在浇筑新混凝土前保持湿润状态， 但仓内不能有积水， 否 则会改变施工缝处的混凝土的水灰比， 降低混凝土强度， 增加混 凝土的收缩；浇注混凝土前， 在水平施工缝处先铺一层水泥砂浆， 该砂浆厚度为10-15m m同标号水泥砂浆，这种做法可以避免石子 在水平施工缝处聚集而影响混凝土强度。 也应先在垂直施工缝处 刷一遍水泥浆（ 水泥：水 =1：0. 4 ）；浇筑混凝土时，应严格 分层布料、 细致振捣并综合运用二次振捣、 模外振等方法将施工 缝附近新浇筑的混凝土振捣密实， 使其紧密结合。 浇注复杂部位 的混凝土时还应提前预留空间和高度标示已便于下料和振捣。 浇 注高大墙身时宜用串筒或振动溜管下料，避免混凝土离析。

5. 结论

鉴于施工缝的客观性和必然性， 以及施工缝对结构构件抗剪 及抗拉强度的显著影响， 正确地处理施工缝对于维持结构的整体 抗震性能不可或缺。 虽然我国规范对施工缝的留设位置和处理方 法做了较为详细的规定， 施工缝的处理方式在实际现场施工时仍 然具有不确定性。在实际施工中，为对生命和财产安全负责，必 须对现浇结构的施工缝进行仔细和恰当的处理。