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(175+185)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150150150mm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R28R28劈拉0.41137071410691526.298047.53.55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R280.40650130026011.058047.1三试验结果及分析1试验方法：待粘结试块养护28天后，进行试验。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。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。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。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47.5/10045.6/9654.6/1153.5/1003.1/886.3/180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。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mm123456平均接茬试件7512015（边透）145140135125砼试件30253035353530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。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。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v（%）不跨缝40902105跨缝350037011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