装配式建筑叠合板接缝抗裂性能优化研究

一、引言

随着建筑工业化的快速发展，装配式建筑以其施工速度快、节能环保、质量可控等优点，在建筑行业中得到广泛应用。叠合板是装配式建筑中常用的水平构件，它由预制板和现浇混凝土层组成，是预制构件和现浇结构的结合体。然而，在实际工程应用中，叠合板接缝处容易开裂，不仅影响建筑的美观，而且也降低了结构的耐久性和承载能力，严重时甚至危及建筑的安全使用。因此，对装配式建筑叠合板接缝抗裂性能优化方法的研究具有重要的现实意义。

二、装配式建筑叠合板接缝开裂原因分析

（一）材料因素

预制板与现浇混凝土层材料性能不同，特别是混凝土的收缩性能。预制板在工厂制作，养护条件较好，收缩变形相对较小 ; 现浇混凝土层在施工现场浇筑，受环境因素影响较大，收缩变形较大。这种收缩差异很容易导致叠合板接缝处产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时，就产生了接缝开裂。叠合板接缝处的钢筋连接质量，直接影响到接缝的抗裂性能。如果钢筋连接不牢固，受力时不能很好的传递应力，就会使接缝处出现应力集中现象，从而引起裂缝。例如，钢筋锚固长度不够、连接方式不合理等，都可引起钢筋与混凝土粘结力下降，降低接缝抗裂能力。

（二）构造因素

叠合板接缝形式目前常用的有密拼缝、后浇带式接缝等。如果接缝形式选择不当，或接缝构造设计不合理，就不能起到有效地抵抗外力作用的作用。例如密拼缝在受力时，接缝处混凝土易发生应力集中而产生裂缝; 后浇带式接缝后浇带宽度设置不合理或配筋不足也影响接缝的抗裂性能。叠合板接缝处的配筋数量以及其布置方式对抗裂性能有很大影响。若配筋数偏少，或者配筋的布置不能很好的分散应力，就不能满足接缝受力时的抗裂要求。例如接缝处仅设置少量的构造钢筋，而没有根据受力情况进行合理的配筋设计，就容易造成接缝开裂。

三、叠合板接缝抗裂性能优化理论分析

（一）材料优化理论

高性能混凝土具有高强度、高耐久性、低收缩等优点，把高性能混凝土应用到叠合板接缝处，可以有效降低混凝土收缩产生的拉应力，提高接缝的抗裂性能。通过调整混凝土的配合比，加入粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料，可以降低混凝土的水化热，减少收缩变形。同时，高性能混凝土的密实性及良好的工作性能也有利于提高接缝处混凝土与钢筋的粘结力。开发应用新型连接材料，如高强灌浆料、粘结剂等，可改善叠合板接缝处的连接性能。高强灌浆料具有早强、高强、微膨胀等特点，能充填接缝处的空隙，增强新旧混凝土之间的粘结力，减少接缝处的应力集中现象。粘结剂可以提高钢筋与混凝土之间的粘结强度，使钢筋能够更好地传递应力，使接缝的抗裂性能提高。

（二）构造优化理论

根据叠合板的受力特点和使用要求，选取合理的接缝形式，进行优化设计。譬如，对荷载较大的叠合板，接缝采用后浇带式接缝，并适当增大后浇带宽，合理配置后浇带处的钢筋，增强接缝的承载能力及抗裂性能。另外，还可以采用齿槽式接缝、键槽式接缝等新形式的接缝，通过增加接缝处的咬合作用，提高接缝的抗剪抗裂能力。根据叠合板接缝处的受力分析，进行合理的配筋设计。加大接缝处的钢筋数量，合理布置钢筋的间距和位置，使钢筋能分散应力。例如，在接缝处设置双层双向钢筋网，或采用加强筋等措施提高接缝的抗裂性能。同时，要保证钢筋的锚固长度及连接质量，保证钢筋与混凝土之间的协同工作。

四、叠合板接缝抗裂性能优化试验研究

（一）试验设计

设计制作试验模型，根据实际工程中叠合板的尺寸及受力情况。试验模型由预制板、现浇混凝土层两部分组成，预制板由工厂预制，现浇混凝土层在试验室内浇筑。为对比不同优化措施对叠合板接缝抗裂性能的影响，选用不同材料，构造形式以及不同的施工工艺，分别设计多个试验模型。试验采用加载试验的方法，模拟叠合板实际使用过程中的受力状态。通过在试验模型上加荷竖向荷载来观察叠合板接缝处的裂缝发展，测出接缝处的变形及应力分布。同时，对试验过程中荷载大小、裂缝宽度、变形量等各项数据进行记录，为分析叠合板接缝抗裂性能提供依据。

（二）试验过程

按照试验设计要求做好预制板和现浇混凝土层的准备工作。预制板采用普通混凝土制作，现浇混凝土层采用普通混凝土与高性能混凝土分别进行对比试验。钢筋采用符合国家标准的热轧带肋钢筋，连接材料采用高强度灌浆料及粘结剂。

预制板在工厂制作，严格控制预制板的尺寸和质量。将预制板运输到试验室内，按设计要求安装固定。在安装时，预制板的平整度及接缝宽度要符合要求。然后进行现浇混凝土层的浇筑，按照不同的施工工艺要求，保证混凝土的浇筑质量。当现浇砼层达到设计强度后，进行加载试验。加载采用分级加载，每级加载后稳定一段时间，观察叠合板接缝处的裂缝发展情况，测量各项数据。当接缝处有裂缝，继续加载，记录裂缝的扩展过程和最终破坏形态。

（三）试验结果分析

通过对试验过程的观察和记录，分析不同试验模型的裂缝发展情况。结果表明: 采用高性能混凝土、合理的接缝形式和配筋设计以及规范的施工工艺的试验模型，裂缝出现的时间晚，裂缝宽度小，裂缝发展较缓慢; 采用普通材料和传统工艺的试验模型，裂缝出现的时间早，裂缝宽度大，裂缝发展较快。结合试验过程中测得的变形和应力数据，对叠合板接缝处的受力性能进行分析。结果表明，优化后的试验模型应力分布均匀，变形小，抗外力作用更强 ; 未优化的试验模型接缝处易出现应力集中，变形较大，抗裂性能差。

结论​

材料因素、构造因素和施工因素是影响装配式建筑叠合板接缝抗裂性能的主要因素。通过选用高性能混凝土、新型连接材料，优化接缝形式和配筋设计，规范施工工艺等措施，可以有效提高叠合板接缝的抗裂性能。试验研究表明，采用优化措施后的叠合板接缝，裂缝出现时间较晚，裂缝宽度较小，变形较小，应力分布更加均匀，能够更好地满足工程实际需求。在实际工程应用中，将优化措施应用于装配式建筑叠合板接缝处理，取得了良好的效果，证明了这些优化措施的可行性和有效性。

参考文献

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