27ACI2243R-1995R2008混凝土施工中的接缝(中文版)

1ACI224.3R-95(2008年重新审批)混凝土施工中的接缝美国混凝土协会224委员会报告GrantT.Halvorsen*ChairmanRandallW.Poston*SecretaryPeterBarlowFouadH.Fouad*WilliamLeeAndrewScanlonFlorianG.BarthDavidW.Fowler*TonyC.LiuErnestK.Schrader*AlfredG.Bishara*PeterGergelyEdwardG.NawyWimalSuarisHowardL.BoggsWillHansenHarryM.PalmbaumLewisH.Tuthill*MerleE.BranderM.NadimHassounKeithA.Pashina*ZenonA.Zielinski*DavidDarwin*主要作者分委员会成员此外，该报告的主要作者还包括委员会准成员MichaelJ.Pfeiffer、咨询成员LeRoyA.Lutz、委员会前成员ArnfinnRusten和非委员会成员GuyS.Puccio（504委员会会长）以及325委员会成员MichaelI.Darter。由于受到使用和环境因素的影响，混凝土结构需设置接缝，本报告对接缝的设计、施工工艺和养护的现有工艺水平进行了评述。在某些情况下，则应考虑减少接缝。本报告讨论了不同的填缝料和接缝技术。读者可参见ACI504R，了解更全面的填缝料处理方法。参见ACI224R,了解混凝土施工中开裂的成因与控制方法。本报告集中讨论了各种结构物和结构构件的接缝。建筑物、桥梁、搭板、隧道衬砌、管道衬砌、预制混凝土管、挡水构筑物、墙体和大体积混凝土。关键词:桥梁、建筑物、管道衬砌、管道、混凝土施工、施工接缝、伸缩缝、设计、环境工程混凝土结构、隔离缝、接缝、停车区、路面、河道、搭板、隧道衬砌、隧道、墙体美国混凝土协会委员会报告、指南、手册、标准实用规范以及注释主要用于引导规划、设计、实施和检验施工。本文件适用人员：评估文件内容与建议重要性及限制性的人员及负责文件材料应用的人员。美国混凝土协会对于文件中提及的所有原理不担负任何责任。此外，对于因文件引起的任何损失或损害，协会也不予负责。合同文件中不得引用本文件内容。若建筑师/工程师希望将本文件中的条款纳入合同文件，则在引用时应采用法定语言进行重述。混凝土建筑中的接缝(ACI224.3R-95)2美国混凝土协会版权受保护的材料—www.concrete.org2ACI224.3R-95自1995八月一日起生效。1995年版权所有，美国混凝土协会。版权所有，不得翻印，包括未经版权所有者书面同意，任何人不得以任何形式或通过任何方式复制或使用本文件，即通过任何摄影程序或电子/机械设备复制本文件或通过复印、手写、口述或录音的方式将文件复制在知识或检索系统/设施中，形成声音或可视复制品。第1章---引言混凝土结构中的接缝混凝土结构中接缝的留设，是由多方面原因造成的。在某些特定的结构物中，不能连续浇筑混凝土，因此，需设置施工接缝，从而在一段时间后，可以重新开始浇筑工作。由于混凝土的体积变化，主要由收缩和温度改变造成，设置接缝能有效地缓解结构中的张力或抗压应力。另一方面，在建筑设计中应考虑体积变化产生的影响，正如考虑其他荷载的影响一样。不同的混凝土构件的支撑各不相同且各自独立，但仍需满足功能性和建筑设计要求。在这种情况下，变形协调性十分重要，需设置接缝来隔离各个构件。许多工程师将接缝视为人为裂缝，或是避免或控制裂缝的手段。在一个结构中可能产生一些弱面缝，因此裂缝一般在一些不太重要的或不易察觉处产生。因此，ACI224委员会---裂缝，在本报告中对不同类型混凝土结构中接缝的设计、施工和养护进行了综述，详述了在ACI224R中的处理方法。本报告是第一个集施工接缝处理方法于一体的ACI报告，而ACI其他委员会则只研究特定类型的结构及接缝。224委员会期望这个综合信息有利于提升关于接缝位置及间距建议的评价和提出更为合理的方法。有时会出现一些不同的、甚至有冲突的接缝间距意见。表1.1中记录了不同的关于伸缩缝的施工建议，表1.2中关于伸缩接头的规范样本。希望通过该委员会报告书集中论述相关信息，施工接缝间距建议可以更加合理一致。对比表1.1和1.2中的施工建议，可发现施工和结构状态方面是十分重要的。在有些情况下，这些施工建议可能与实际操作相违背，但却适用于某些特殊情况。这些特殊情况包括但不限于以下各项：混凝土类型和浇筑条件、结构的特性、独立构件的约束性质、作用于构件的环境和使用荷载的类型与大小。表1.1---伸缩缝间距要求编制人：间距Merrill(1943)带有密集开孔的墙体里的间距为20ft(6m)，实心墙里的间距为25ft(7.5m)。Fintel(1974)墙体和斜坡地板间距为15-20ft(4.5-6m)。考虑到潜在的应力集中，建议在平面图中的突变部位和建筑高度上的变化部位留设接缝。Wood(1981)墙体上的间隔为20-30ft(6-9m)。PCA(1982)根据墙体上的开孔数量确定间距，间距范围为20-25ft(6-7.5m)。ACI302.1R建议在302.1R-89前，间距为15-20ft(4.5-6m)，302.1R-89后间距更改为24-36倍板厚。ACI350R-83污水管道结构中的间距为30ft(9m)。ACI350R接缝间距随收缩钢筋和温度钢筋的数量和程度的变化而变化的。ACI224R-92实心墙上的间距应为一至三倍墙高。表1.2---伸缩缝间距要求编制人：间距Lewerenz(1907)墙体上的间距为75ft(23m)。Hunter(1953)墙体和保温屋面上的间距为80ft(25m)，非保温屋面上的间距为30-40ft(9-12m)。Billig未留设接缝的昀大建筑物长度混凝土建筑中的接缝(ACI224.3R-95)3美国混凝土协会版权受保护的材料—www.concrete.org3(1960)间距为100ft(30m)。考虑到潜在的应力集中，建议在平面图中的突变部位和建筑高度上的变化部位留设接缝。Wood(1981)墙体上的间隔为100-120ft(30-35m)。IndianStandardsInstitution(1964)接缝间昀大建筑物长度间距为45m(≈148ft)。PCA(1982)未留设接缝的昀大建筑物长度间距为200ft(60m)。ACI350R-83填充有液体的污水管道结构上的间距为120ft(36m)。（未填充液体的时候应相应减小间距大小）1.2—接缝专业术语由于缺乏一致的接缝术语，由此导致的问题和误解让建筑界内人士苦恼不已。1979年，美国混凝土协会技术活动委员会在ACI文献综述中采用了一致的接缝术语。接缝将根据以下特性指定其术语：阻力、外形、构造、位置、结构类型和功能。每一类的特性包括（但不限于）以下方面：阻力绑扎阻力或加筋阻力、合销阻力、非合销阻力、普通阻力。外形对接接头、搭接部件、带舌接合和凹槽缝。构造锯齿状手工制作、用特殊工具加工、凹槽状、嵌入形成.位置：横向、纵向、垂直、水平。结构类型：桥梁、路面、斜坡地板建筑物功能：施工、收缩、膨胀、隔离、铰接例如：捆扎型、舌状与凹槽状、手工操作、纵向路面施工缝。控制缝是个常见的术语，但由于它不具备唯一的也不具备普遍意义，所以并不包括在这个接缝术语表里。许多建筑界人士用这个术语来表示用于控制由体积变化影响尤其是收缩造成的裂缝。但是，设计和制作不合理的控制缝将无法实现预期功能，且与这一假定接缝相邻的混凝土结构会发生开裂。在许多情况下，控制缝不过只是粗接缝。这些接缝用以控制由收缩力和热收缩引起的开裂。需留设一个合适的伸缩缝。另一个接缝命名的问题是关于隔离缝和伸缩缝的命名。隔离缝使构件间的运动隔离开来。也就是说，不需在结合点处布置钢或木钉。相比之下，伸缩缝通常是用于承受来自单方向的运动力，但在其他方向有剪力传递。人们在描述无约束结构缝时同伸缩缝一样。1.3—混凝土结构中的运动与约束约束运动是造成混凝土结构开裂的一个主要因素。内部和外部的约束均可产生混凝土构件的拉应力，拉应力可能超过其抗拉强度和应变能力。混凝土结构的约束运动包括沉降的影响：在构件接合处，考虑挠度和旋转的协调性以及体积变化。硬化混凝土变干时由于收缩容易发生体积变化，因温度变化引起的膨胀和收缩也会导致体积的变化。本报告不详细讨论体积变化机理。通过评估具体的案例，确定温度变化和环境中的水分流失对体积变化的影响。依据几何形状和受力钢筋的约束，来考虑潜在的体积变化。1.3.1收缩引起的体积变化——虽然多种重要的收缩可能引起混凝土结构中的裂缝，但是另一个特别的因素是硬化混凝土的干缩。干缩是与水泥浆性质、素混凝土、构件或结构的几何外形和环境有关的参数的共同作用效果。如，楼板收缩大约500×10–6，但是暴露在外的搭板收缩可能小于100×10–6。一部分干缩是可逆的。大量的经验公式可用于预测收缩值。ACI209R为我们提供了大量用于预测混凝土结构中收缩量的信息。根据ACI224R的有关规定，使用补偿收缩混凝土时，需在结构元件变干和收缩之前，扩张结构元件以对抗来自内部钢筋的弹性约束。1.3.21.3.2膨胀引起的体积变化---使用补偿收缩混凝土时，应另外考虑混凝土凝固初期的膨胀。除非补偿收缩混凝土允许膨胀，否则混凝土的抗收缩性将降低。1.3.3热引起的体积变化——热引起的体积变化的影响在混凝土施工过程和使用过混凝土建筑中的接缝(ACI224.3R-95)4美国混凝土协会版权受保护的材料—www.concrete.org4程中受到温度变化时表现得尤其明显。很重要的两个因素是温度变化的性质和混凝土材料根本属性。素混凝土的热膨胀系数α表示随着温度变化，材料的膨胀和收缩能力。对于混凝土来说，热膨胀系数α取决于混合物各成分比例和所使用的集料种类。集料属性决定混凝土的特性，且线膨胀系数是可预测的。1981年，MindessandYoung更加详尽地讨论了膨胀系数变化。理想的情况下，可在特殊结构中计算出混凝土的热膨胀系数。除非通过一些不寻常的材料属性或具有特殊意义的结构来证实，否则通常不能计算出混凝土的热膨胀系数。对于混凝土来说，其热膨胀系数可合理地认为是6×10–6/F(11×10–6/C)。在施工过程中，由水化的波特兰水泥产生的热量会抬高大体积混凝土温度，甚至比使用时的更高。随着温度的降低，混凝土会发生收缩，如果材料较弱，将导致开裂。普通混凝土和大面积混凝土施工过程中，由于温度影响的开裂控制，可参见ACI224R,ACI207.1R和ACI207.2R的有关规定。在使用时，热效应是与长期温差和即时温差相关的。长期收缩和温度的降低具有同样的效果，所有对很多结构来说，总体收缩很可能是主要的体积变化。对于结构中的一些部件来说，长期效果与夏季昀高气温和冬季昀低气温的温差有关。在施工中，结构还可应对极端温度与标准温度的温差。在大部分情况下，保持较大温差是十分重要的。每日气温变化也十分重要。由黑夜转入天明时或者阳光不均匀地照射在结构各个部分时均会发生扭曲变化。这些复杂的扭曲变化会引起结构各部分的长度变化和弯曲变化。例如，对于停车棚的太阳曲面效果，屋顶板表面温度比支撑桁架温度高出20to40F(10to20C)。这个效果将在连续框架中产生剪力和力矩。1.4---目标和范围本报告综述了在各种不同用途和环境条件方面的混凝土结构中的接缝实务。讨论了接缝的设计、施工和养护。而在一些情况下，考虑不留设接缝。在第2章中总结了各种不同填缝料和接缝施工工艺。对于更详细的介绍，读者可参见ACI504R。第3-10章主要讨论各种各具特性的结构和结构元件。建筑物、桥梁、斜坡地板、隧道衬砌、管道衬砌、预制混凝土管、挡水构筑物、墙体和大体积混凝土。读者可能不会对3-10章里谈及的所有建筑形式都感兴趣，他们可以先细读第2章，然后再关注他们感兴趣的具体结构。但是，本报告并未对所有混凝土结构类型做出明确的介绍，委员会认为，本报告中提及