预留缝对混凝土强度影响实验研究

王 丹，邵佩佩，董 娟，辛凯利，杨 颂

(南京农业大学工学院，江苏南京210031)

工程中，在混凝土浇筑时因技术或组织上的原因不能连续施工，且间隔时间可能超过混凝土初凝时间，这时就不得留置施工缝，而往往由于对施工缝的处理［1－2］不当会使缝处形成薄弱环节，在外界影响下该处常常发生破坏［3－6］。为减少施工缝对混凝土构件造成危害，应事先确定合理的施工缝留置位置和尺寸。相关规范中对施工缝的预留位置及处理方法做了一些规定［7］，其基本点是:(1)施工缝的位置及构造不得有损于结构物的强度。(2)楼层中的施工缝应设在板、次梁和主梁跨度的中间1/3范围内。大梁上的施工缝应离开与之相交的次梁一定距离(不小于该梁宽度的2倍)。(3)混凝土施工缝的表面应清理干净并将浮浆除去。按相关规定预留的施工缝是否可靠还不确定，因此有必要对施工缝的尺寸和位置进一步研究，通过一系列对比性实验得出规律，为建筑施工提供参考。

1 实验

1.1 实验设计

实验以150 mm×150 mm×300 mm的混凝土试块为研究对象，所有试件的混凝土配合比均相同。对三类预留缝的留置方法进行对比性实验:第一类是分别对有、无预留缝试块进行抗拉和抗压强度对比实验;第二类是对预留缝位置相同、尺寸不同的试块分别进行抗拉和抗压强度对比实验;第三类是对预留缝尺寸相同、位置不同的试块分别进行抗拉和抗压强度实验。

1.2 实验步骤

(1)采用32.5水泥，根据混凝土配合比参考手册得到混凝土配合比1∶0.73∶1.506∶2.797。采用人工拌合、机械振捣，制作60个150 mm×150 mm×300 mm的混凝土试块。其中A类(无预留缝)试块24个;B类(预留缝位置在中间)试块:BV1(预留缝尺寸为150 mm×100 mm×5 mm)、BV2(预留缝尺寸为150 mm×75 mm×5 mm)各12个;C类(预留缝位置在1/3处)试块:CV1(预留缝为150 mm×100 mm×5 mm)、CV2(预留缝为150 mm×75 mm×5 mm)各12个。

(2)标准养护期满后，对A、B、C类试块进行抗拉、抗拉实验。

对比A和B类、A和C类试块的抗拉、抗压强度值;

对比BV1和BV2类试块的抗拉、抗压强度值;

对比CV1和CV2类试块的抗拉、抗压强度值;

对比BV1和CV1类试块的抗拉、抗压强度值;

对比BV2和CV2类试块的抗拉、抗压强度值。

2 实验数据分析

将实验数据进行整理，结果参见图1～图3。

图1 不同类型预留缝混凝土抗压强度值

图2 无预留缝混凝土抗压强度值

图3 不同类型预留缝混凝土抗拉强度值

2.1 数据处理

每组试件的抗压强度与抗拉强度，以得到的六个抗压强度测定的算数平均值作为实验结果，在图1的A类试块数据中，其中一个抗拉强度为0.0078 MPa，低于平均值0.0090 MPa的10%，故剔除这个值，以剩下的五个平均值作为实验结果。

2.2 数据分析

数据分析结果参见图4、图5及表1。

图4 抗压强度值比较

图5 抗压强度值比较

表1 混凝土试块抗压、抗拉强度一览表

(1)抗压强度对比。

比较结果如下:B＜A;C＜A;BV1＜BV2;CV1＜CV2;BV1＜CV1;BV2＜CV2。

即:无论预留缝的位置在何处、尺寸如何，无预留缝混凝土试块的抗压强度总是大于有预留缝混凝土试块的抗压强度;对于预留缝位置相同的试块，缝的尺寸越大，抗压强度越小;对于预留缝尺寸相同的试块，缝在中间的抗压强度小于在三分之一处的抗压强度。

(2)劈裂抗拉强度对比。

比较结果如下:B＜A;C＜A;BV1＜BV2;CV1＜CV2;BV2＞CV2;BV1＜CV1。

即:无论预留缝的位置在何处、尺寸如何，无预留缝试块的抗拉强度都大于有预留缝试块的抗拉强度;对于预留缝位置相同的混凝土试块，预留缝的尺寸越大，抗拉强度越小;对于预留缝尺寸相同的混凝土，位置在中间的抗拉强度小于1/3处的。

通过以上比较还知预留缝对混凝土抗压强度的影响明显大于其对抗拉强度的影响。

结合力学原理分析上述实验结论的科学性:简支梁L作用集中荷载P(同预留缝的位置)分别位于梁L/2和L/3处(其剪力图和弯矩图参见图6、图7)，容易看出前者剪力分布较均匀但最大剪力值小于后者，相反，前者最大弯矩值大于后者。

3 结束语

图6 简支梁剪力、弯矩图(L/2处)

图7 简支梁剪力、弯矩图(L/3处)

预留缝在一定范围内对混凝土试块的抗压、抗拉强度都有一定的影响，在工程施工过程中尽量避免预留缝的留置，减小预留缝对混凝土构件强度的影响，保证其不小于设计强度;如果工程施工过程中不可避免要有预留缝，预留缝最好设在弯矩或剪力较小处，而且尽可能将预留缝尺寸控制到最小，这样能降低预留缝对混凝土构件强度的影响。本实验中 由于实验仪器限制，试块的抗拉和抗压实验不能完全同时进行;由于实验条件限制以及误差的影响，所建立的对比实验在控制变量方面还不完善，预留缝尺寸和位置对混凝土构件抗拉、抗压强度的具体影响还待进一步分析研究。

［1］明珊.浅谈混凝土施工缝处理［J］.经营管理者，2011(2):410－411

［2］田文国.伸缩缝安装的施工处理［J］.公路工程，2009，34(30):115－116

［3］沈蒲生，王济川，韩建炎.施工缝预留方法的试验研究［J］.建筑技术，1990(11):25－28

［4］田傲霜，王学志.混凝土楔入劈拉试件预制裂缝类型对断裂能的影响［J］.混凝土，2011(8):67－69

［5］邱玉深.对混凝土施工缝的思考与建议［J］.商品混凝土，2010(5):31－34

［6］叶一中.浅谈混凝土裂缝成因及预防措施［J］.中国建设信息，2008(14):48－49

［7］王瑞来.浅谈混凝土施工缝的质量控制［J］.价值工程，2011(3):98