钢筋混凝土后浇带结合处裂缝试验及工程应用效果分析

魏国智

（宁夏对外建设有限公司，银川 750021）

后浇带两侧混凝土养护结束并检验达标后，需要在后浇带缝内填充新的混凝土。此时新老混凝土的结合面处容易出现裂缝，进而对后浇带施工质量及建筑结构的整体稳定性产生影响。因此，在施工中后浇带结合处裂缝的控制是现场质量管理中必须要关注的重点之一。根据以往施工经验，影响后浇带新老混凝土结合效果的因素，主要与混凝土的类型、界面处理形式等因素有关。在现场施工中应当科学选择混凝土类型、优化新老混凝土的界面处理，采取综合措施减少后浇带结合处裂缝的产生。

1 钢筋混凝土后浇带结合处裂缝的试验

1.1 试验方案

本次试验所用后浇带的统一规格为：长1 200 mm、宽900 mm、厚150 mm。缝内贯穿Φ8@200 钢筋。后浇带两侧所用混凝土为C30 级，浇筑以后养护30 d，再用C35 级混凝土填充后浇带。其中，后浇的C35 级混凝土根据组成材料的不同，又可分为普通型、UEA 型和自密实型3 种；浇筑的后浇带形式有平直形、阶梯形2 种；在新、老混凝土结合面的处理上，有只清洗、凿毛后清洗和凿毛后清洗并涂刷界面剂3 种方式。按照“2×3×3”组合，共得到18 种不同处理下的试件。后浇带结合处的基本情况如图1 所示。

图1 后浇带结合处裂缝试验简图（单位：mm）

1.2 后浇带的受力分析

本次试验中，后浇带两侧混凝土经过了不低于30 d的养护，保证混凝土完全硬结、收缩，因此后浇带在垂直和水平方向上承受的剪切力可以忽略，避免了因为既有混凝土变形、收缩而导致结合处裂缝的情况。这样一来，在后浇带缝内浇筑新的混凝土后，只承受由于混凝土自身收缩和温度升高带来的拉应力即可。当新老混凝土之间的拉应力超过两者的粘结力时，就会出现裂缝。基于此，为了避免后浇带结合处发生裂缝，一种措施是减小拉应力，另一种措施则是提高粘结力。通过优化混凝土的物料组成或改良物料配合比，可以起到减小拉应力的效果。在两者结合面上涂刷新型高强度界面剂，可以起到提高粘结力的效果。

1.3 后浇混凝土及界面剂

1.3.1 混凝土的配合比设计

本次试验中所用混凝土共有4 种，其中C30 级混凝土1 种，原材料为水、水泥、砂和石。C35 级混凝土3种，普通型混凝土的原材料除了水、水泥、砂和石外，还增加了外加剂（主要为减水剂）；自密实型混凝土在普通型混凝土的基础上又添加了粉煤灰；UEA 型混凝土与自密实型混凝土的原材料基本一致，区别在于用UEA 膨胀剂替代了减水剂。4 种混凝土的物料组成及配比见表1。

表1 4 种混凝土的配合比 kg·m-3

1.3.2 界面剂的选用

界面剂是一种具有超强粘结力的化学材料，本次试验中在老混凝土表面涂刷界面剂，除了起到良好的粘结性外，还能有效解决新老混凝土结合处的开裂、空鼓等问题。本次试验中选用的界面剂为HTW-208 水性环氧树脂粘胶剂，在25 ℃环境下粘度可以达到350 mPa·s。同时该材料还有良好的耐水性和抗氧化性，有较长的使用寿命，可保证后浇带结合处混凝土长时间不开裂。

1.3.3 不同处理后浇带的编号

将本次试验中18 种不同处理方式进行编号，见表2。

表2 不同处理对应的编号表

1.3.4 后浇带应变片的布置

应变值可以反应出混凝土浇筑以后的受力变化情况，与裂缝的形成有密切关系。本次试验中选择具有自补偿功能的温度应变片，可以在混凝土温度升高的情况下自动进行温度补偿，维持应变片温度的相对恒定，避免外界温度变化而对应变值的测量精度造成干扰。根据后浇带形式的不同，应变片的分布位置也有差异，本次试验中阶梯形和平直形后浇带的应变片分布位置如图2 所示。

图2 后浇带缝内应变片分布示意图（单位：mm）

使用C35 级混凝土填充后浇带缝后，从第二天开始采集应变初始值，每天1 次，每次采集3 组应变值并计算平均值，记录到Excel 表格中。之后每隔3 d 采集1 次，连续采集10 次。

1.4 测量仪器

现场试验所用设备主要包括静态应变测量仪和裂缝宽度测量仪。本次试验选DH3818 型静态应变测量仪，测量结果修正系数范围[0，1]，自动平衡范围±12 000 με。提供4 个通信端口，可支持与计算机的双端通信。选用GTJ-F200 型裂缝宽度测量仪，支持实时监测和长期监测2 种功能，可自动读数，也可人工移动游标进行读数。在自动监测模式下，可自定义采样时间间隔和监测时长。

2 钢筋混凝土后浇带结合处裂缝的试验结果

2.1 应变测量结果

本次试验中使用普通型混凝土的后浇带有C1、C4、C7、C10、C13 和C16。对比发现，C10、C13 和C16处的应变值要小于C1、C4、C7，这一结果说明采用阶梯形后浇带混凝土的收缩变形要低于平直形。同时，在C1、C4 和C7 3 种处理下，C7 的应变值明显小于C1 和C4；同样，在C10、C13 和C16 3 种处理下，C16 的应变值明显小于C10 和C13。这一结果说明在新老混凝土的结合面上涂刷界面剂，能够抑制后浇混凝土的变形，从而降低因为混凝土收缩而导致的变形。在自密实型和UEA 型混凝土中，也基本上遵循了上述规律。

对比3 种类型混凝土的应变测试结果，可以发现普通型混凝土和自密实型混凝土的应变值随着时间的延长而增加，前者在第27 d 时稳定在84.57×10-6ε，后者在第27 d 时稳定在174.57×10-6ε；而UEA 型混凝土在浇筑后的14 d 内，应变值与时间呈反比，初始应变值为0，在第14 d 时测得最低应变值-47×10-6ε，之后随着时间的推移应变值开始增加，从第150 d 后开始趋于稳定，最终维持在51.17×10-6ε。对比可知，掺加了UEA 膨胀剂的混凝土在稳定之后应变值较小，不容易产生裂缝。

2.2 裂缝测量结果

本次试验中对18 种不同处理下的后浇带结合处裂缝情况进行了统计，结果见表3。

表3 后浇带结合处裂缝情况统计

结合表3 信息可知，对既有混凝土表面进行清洗、凿毛并刷界面剂处理后，使用UEA 型混凝土浇筑阶梯形后浇带（即C17 处理），可以减少甚至是杜绝后浇带结合处裂缝，是一种最理想的后浇带处理方式。

3 工程应用效果分析

3.1 工程简介

为了验证上述结论，将C17 处理方式应用于某工程。该工程项目为一栋高层综合楼，共17 层，其中地下1 层，为车库；地上16 层，1 层为商业区，2～6 层为办公区，7～16 层为住宅区。该工程占地总面积85 155 m2，在第1～2 层之间设置永久缝。本次应用实例选择该层局部进行实践验证。结合现场调查，2 层楼板厚度为150 mm，配筋采用双层双向Φ12@180（三级钢），楼板整体配筋率0.351%。现浇梁板混凝土为C30 级，后浇混凝土为C35 级。在两侧混凝土浇筑并养护30 d 后，开始进行后浇带封闭施工。现场施工选择阶梯形，混凝土基础材料中掺入UEA 膨胀剂，掺入量为材料总质量的1.2%。浇筑前，使用毛刷清理既有混凝土表面的灰尘、杂物，并使用工具凿毛处理，露出骨料后再用干净毛刷蘸取界面剂，均匀涂刷2～3 遍后，将配制好的UEA 型混凝土填充到后浇带缝内。

3.2 应用效果

本次工程中采用铝合金模板，其优点在于拼接少、表面光滑，模板拆除后混凝土表面不容易出现麻面、裂缝等问题。C35 级UEA 型混凝土浇筑后养护14 d，拆除模板后使用仪器测量后浇带结合处的裂缝。观察发现，测试区域未见明显裂缝；使用精密仪器测量，只有个别区域出现轻微裂缝，统计裂缝共8 处，具体情况见表4。

表4 后浇带结合处裂缝观测值

由表4 可知，提前对既有混凝土界面进行清洗、凿毛并涂刷界面剂，然后选择掺入UEA 膨胀剂的混凝土浇筑阶梯形后浇带，裂缝宽度均小于0.10 mm，最大裂缝深度不超过1/2 板厚，对后浇带结合处裂缝的抑制效果明显。

4 结束语

现代高层建筑具有形式多变、功能多样的特点，为了兼顾建筑的实用性、美观性和可靠性，通常需要设置后浇带。在填充后浇带时，先浇混凝土和后浇混凝土结合处，因为受到污染等原因容易出现裂缝，从而影响建筑整体结构的稳定性。因此，做好后浇带结合处裂缝的预防控制成为施工管理的重点内容。本文通过设置对比试验，证明了采用阶梯形后浇带、使用UEA 型混凝土，在浇筑前对既有混凝土表面做清洗、凿毛和涂刷界面剂处理，可以最大程度上抑制裂缝的产生，为今后钢筋混凝土后浇带的设置与处理提供了经验借鉴。