施工缝对混凝土断裂模量的影响

曾清意

福建四海建设有限公司，福建厦门 361000

摘要：由于施工的需要，混凝土在浇筑过程需要布置施工缝。施工缝对混凝土断裂模量的影响通过混凝土断裂模量与抗压强度的关系体现。根据工程现场设计配合比，在试验室内分别浇筑无施工缝混凝土梁和有施工缝混凝土梁，对断裂模量和抗压强度进行测试。研究结果表明，规范高估了有施工缝混凝土梁的断裂模量；相对于无施工缝混凝土梁，有施工缝混凝土梁的断裂模量损失在24%与83%之间，平均55%左右。建议在施工缝间打入木钉，以尽量保证混凝土梁在施工缝处强度的连续性。

关键词：施工缝；断裂模量；抗压强度；施工

1.引言

在施工过程中，由于材料、人力的有限性以及建造結构的复杂性和尺寸，导致不能一次性完成浇筑。当再次浇筑时，在原先已经硬化的混凝土上浇筑新的混凝土，新旧混凝土之间存在的结合面或者预留的缝称为施工缝。混凝土梁的抗弯强度，也称断裂模量，在上个世纪已经引起工程界的重视和研究。

Lane等[1]在实验室采用抗弯强度、劈拉强度、抗压强度和超声波等指标对实际道路工程的施工缝进行研究。抗弯强度是衡量无配筋梁或板的一个非常重要因素，另外一个重要因素是混凝土抗压强度 。抗弯强度的试验是按照ASTM C78 测试标准[2]。混凝土断裂模量的获取是采用第三点加载。ASTM C78规范中，混凝土梁是连续的，无施工缝。

ACI规范中，普通连续性、无施工缝的混凝土梁抗弯强度（断裂模量）和抗压强度的关系[2]：

本文研究中，断裂模量方程可以写成：

式中， 为试验常数。

本文研究的目的是通过试验数据得出有施工缝混凝土梁的断裂模量与抗压强度的关系式。

计算混凝土梁抗弯强度时考虑施工缝对混凝土结构是有益的，因为这将使结构工程师更能准确的计算施工缝处混凝土梁的抗弯强度，帮助工程师们在实际施工中更为合理的布置施工缝，为大型建筑工程节约造价。

2.试验配合比及试验方案

2.1 试验配合比

本试验所采用的配合比见表1。

2.2 试验方案

每一组配合比浇筑3个立方体混凝土（150×150×150 mm）和6根混凝土梁（760×150×150 mm），其中3根有施工缝，3根无施工缝。混凝土浇筑24 h后拆模，然后采用水养护28 d（图 1），之后对立方体混凝土的抗压强度和混凝土梁的断裂模量进行测试，断裂模量的测试方法参照ASTM 78[2]，如图2所示。

在试验过程中，所有的裂缝距离中心线都在75mm以为，因此混凝土梁的断裂模量按照以下公式计算：

公式中， 表示断裂模量； 表示最大加载； 表示梁跨度； 表示梁宽； 表示梁高。

3.试验结果

混凝土抗压强度和断裂模量的结果见表1和表2。其中 可以按照以下公式计算：

表2中有施工缝混凝土梁的断裂模量相对于按照规范（无施工缝）测试出来的断裂模量减少24%～83%，平均55%左右。

图3为混凝土断裂模量与抗压强度的关系。对公式（2）进行拟合，得到有施工缝混凝土断裂模量与抗压强度的关系公式为：

4.施工建议

过去认为在施工缝之间的混凝土搭板可以提前传递和抵消混凝土的收缩，但研究表面在施工缝设计中，必须考虑混凝土的长期收缩，所以从长远角度看，混凝土搭板的价值体现很小。施工缝的类型和布局在浇筑之前必须进行设计，并与收缩缝相协调，这些缝要设置传力杆。当施工缝和收缩缝不能很好协调时，可以设置相应的平缝和企口缝。荷载传递在设计中并不是一个非常重要的因素，但是对于薄的混凝土板或者沉重荷载板，施工缝间可打入木钉，以尽量保证混凝土梁在施工缝处强度的连续性。此外，板的边缘应该增厚以减少板边缘的变形。

5.结论

施工缝是任何混凝土建筑结构的一个组成部分。了解它对混凝土的影响具有重要的意义。施工缝能够影响混凝土的断裂模量。相对于无施工缝混凝土梁的断裂模量，有施工缝混凝土梁的断裂模量损失在24%与83%之间，平均55%左右。修正后的施工缝混凝土断裂模量与抗压强度的关系公式为 。建议在施工缝间打入木钉，以尽量保证混凝土梁在施工缝处强度的连续性。

参考文献：

[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.