沉箱接茬研究.doc

沉箱接茬试验研究
一．前言
钢筋混凝土沉箱预制的方法有整体预制和分层预制两种，因分层预制多个沉箱以层为单位，不同工种的劳动力易于均衡安排，预制效率高，近年被广泛采用。随着公司开拓南方市场，沉箱预制领域扩大，部分业主对分层预制方法提出质疑，主要是分层预制有施工缝需要处理，其接茬部位较整体预制的沉箱相对薄弱。为此，我们模拟接缝处理常规工艺进行试验，测得接缝砼的力学和耐久性指标，以期验证沉箱分层浇注的可靠性。
二．试验设计
1．力学性能试验：如图1、2所示，
用150mm试模，先成型下半部砼，经
凿毛处理后再浇上半部，测定新老砼 图1：素砼粘结试件 图2：钢筋砼粘结试件
粘结试件的抗拉和抗压强度。
2．耐久性试验：如图3所示，用圆台型砼抗渗
试模(φ175+φ185)×150mm，先浇半边砼，经凿毛
处理后再浇另半边，测定新老砼粘结后试件渗水 图3：抗渗试件示意图
情况。
3．接茬处理方法：接缝处理模拟构件凿毛的办法,抗压和抗拉强度试验用150×150×150mm试模先浇注砼至高度为85-90mm处，次日拆模凿毛，凿毛时先在75mm高处四周画线，并用扁头凿子周边取齐，中部用尖头凿子剔除浮浆，露出石子，最后用钢丝刷和毛刷清理干净后装入原试模中，抗渗和抗氯离子渗透试验采用相应的标准试模，处理方法与上述相同。间隔3天后在界面上铺砂浆后再浇新砼，测试相关试验参数。
4．砼原材料和砼配合比
试验采用山铝42.5R普硅水泥，细骨料为中砂，粗骨料为碎石，最大粒径31.5mm，外加剂为ZFN-B高效减水剂，掺量1.7%。每m3砼配合比及性能指标如下： 　　表1
水灰比
水泥
砂
石
水
外加剂
坍落度
R28
R28劈拉
0.411
370
714
1069
152
6.29
80
47.5
3.5
5．界面砂浆：原材料与砼相同，配合比及性能指标如下：　　　　　表2
水灰比
水泥
砂
水
外加剂
稠度
R28
0.40
650
1300
260
11.05
80
47.1
三．试验结果及分析
1．试验方法：待粘结试块养护28天后，进行试验。
⑴．劈裂抗拉强度：
在试件中部划线定出新老砼粘结面做为劈裂面，上下圆弧垫条对准，均匀加荷，记录破坏荷载及破坏形式。
⑵．抗渗试验：
3个粘结试件和3个完整砼试件为一组，装到同一渗透仪上进行试验，渗至w12，记录渗水压力和高度。
⑶．氯离子渗透试验： 　探头
每组三个试件装至同一试验槽，分别包括 砼结合面
2个粘结试件和1个完整砼试件或1个粘结试　　　　　　　　　　
件和2个完整砼试件，测定6h通过电量。
⑷．沉箱砼结合面检测：如图所示
在一个沉箱格舱中，测试外墙第一和第二层之间的砼界面，超声波测点布置在两个相对面，声通道分别跨越结合面和底层砼，测点间距0.5m。
2．试验结果与分析
⑴试件抗压强度和劈裂抗拉强度结果列于表中。　　　　　　　　　表3
抗压强度Mpa/%
劈裂抗拉强度Mpa/%
砼试件
无筋粘结试件
有筋粘结试件
砼试件
无筋粘结试件
有筋粘结试件
47.5/100
45.6/96
54.6/115
3.5/100
3.1/88
6.3/180
右图为新老砼粘结试件与整体砼

试件的强度对比图，其中粘结试件包
括含钢筋和不含钢筋两种。从图中可
以看出，无筋粘结试件的抗压强度较
整体砼试件下降4%，而劈裂抗拉强
度下降12%，这是由于新老砼之间
存在一个薄弱的过渡层，界面之间主
要是机械咬合作用，范德华力次之。另外由于新老砼硬化收缩速度不同，
界面产生微裂纹,这种微裂纹对抗压强度影响相对较小，对抗拉强度影响显著，并且随着新老砼间歇期延长，影响越大。含钢筋的试件，情况却大不相同，抗拉和抗压强度均有提高，特别是抗拉强度提高明显，达到180%。这是由于钢筋与砼粘结共同抵抗外力的结果，因为随着荷载施加，试件内部产生微裂纹，并逐步延伸、扩展，直至破坏，而钢筋在其中起了很大的约束限制作用。
⑵砼抗渗透试验
表4为水压1.2Mpa时，试件的渗水高度。粘结试件沿接合面劈开，
观测渗水高度，数值　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表4
明显高于无接茬的
的砼试件，并已接
抗渗试件
渗水高度mm
1
2
3
4
5
6
平均
接茬试件
75
120
15（边透）
145
140
135
125
砼试件
30
25
30
35
35
35
30
近渗透，可见砼接茬的抗渗能力相对薄弱。这是由于接茬部位，新老砼硬化收缩速度不同，界面上产生微裂纹，形成较大的渗水通道。
⑶
氯离子渗透试验
为了解砼接茬的抗氯离子渗透
性，我们做了氯离子渗透比对试验，
结果见图2。图表显示，二者的通
电量相近，接茬试件还略低于砼试
件，看来砼接茬对氯离子渗透性能
并无不利影响。由于砼氯离子渗透试验是以导电量做为评价指标，影响砼导电量的主要因素依次是孔隙率、孔溶液的碱度及孔隙连通情况，而砼接茬面上存在微裂纹，并不是影响氯离子渗透的主要因素。至于接茬试件通电量略低，可能是较密实的砂浆占据一定截面，使通电量降低。
⑷超声波测试　
　　为了解沉箱两层砼之间的接茬质量，我们在前湾沉箱两次浇注的砼之间布置20对点，采用跨缝与不跨缝的斜测方法进行测试，结果见表五。
测试项目
声速平均值mv（km/s）
声速标准差Sv（km/s）
变异系数δv（%）
不跨缝
4090
210
5
跨缝
3500
370
11
由于两次浇注的砼原材料、强度等级、工艺条件基本一致，若结合面紧密，脉冲波通过与不通过施工缝的声学参数应基本一致。但表中结果看出，跨缝的波速较不跨缝的波速低20%，且离散性较大，说明两次浇注砼结合面的质量低于母体砼，接茬部位存在不同程度的缝隙或疏松等缺陷。
四．结论
1．结构物分两次浇注的砼，施工缝采用凿毛、铺接茬砂浆的处理方法，新老砼结合面的抗氯离子渗透性能与母体砼基本相同，抗渗性虽然较母体砼下降明显，但抗渗等级仍能达到W12，耐久性依然可靠。
2．素砼接茬的抗拉、抗压强度均低于母体砼，但通过布设锚筋能显著提高接茬砼的力学性能，对保证接茬质量及保持砼的完整性起了重要作用。
3．从超声结果分析，接茬部位存在缝隙或疏松等缺陷，但声速值3500m/s说明砼基本密实。变异系数较大表明接茬质量存在不均匀现象，这方面只要施工中精心处理就可以改善。

以上试验只是对砼接茬进行初步探讨，研究和应用还不够深入。今后如何提高砼的粘结质量，接茬砂浆的作用，间歇期对接茬质量有多大影响都有待探讨。若业主提出更高的要求，选用适宜的界面粘结剂，还是选择合理的接缝断面形式等也需要进一步研究。

中港一航局二公司检测中心
2004年12月20日