預制剪力墻接合面粗糙化處理工藝研究

劉泓睿，林峰，趙士瑞

（北京建筑大學土木與交通工程學院，北京 100044）

1 引言

全預制裝配整體式剪力墻常通過濕式連接形成整體結構，濕式連接形成的新舊混凝土接合面是結構受力的薄弱環節，接合面的受力性能是影響接縫連接性能的關鍵因素[1]。連接可靠、施工方便的混凝土連接技術是發展預制混凝土剪力墻結構體系的基礎。

2 預制混凝土接合面研究現狀

2.1 混凝土接合面的處理方法

GB 50666—2011《混凝土結構工程施工規范》[2]和JGJ 1—2014《裝配式混凝土結構技術規程》[3]要求預制墻板側面需進行粗糙化處理。混凝土接合面常用粗糙處理方法有露骨料法（鋼刷處理法、高壓水沖法）[4]、切槽法（鍵槽、凹坑）[5]、花紋鋼板成型[6]、拉毛法[7]（機械、人工拉毛）和鑿毛法[8]（機械、人工鑿毛）等。不同粗糙面的效果如圖1 所示。預制混凝土接合面采用上述處理方式，能夠增加界面的黏結力，延緩新舊混凝土接合面開裂，提升結構剛度等。

圖1 不同粗糙面處理

露骨料接合面是通過鋼刷刷洗或者高壓水沖的方式在預制混凝土表面形成一個均勻的粗糙表面，具有力學性能良好和施工工藝高效面廣等優點；切槽法是在制作預制墻板時，通過改變模具來設置固定規格大小鍵槽的方法，這種方法形成的粗糙面經濟適用、成型質量好；拉毛法則是通過機械或者人工作業的方式在預制板上留下固定大小、深淺凹槽的方法，易于控制施工質量且制作的標準統一。

近年來，預制混凝土結構發展迅猛，接合面粗糙化處理工藝日益成熟，需求量也快速增大。JGJ 1—2014《裝配式混凝土結構技術規程》中建議接合面進行粗糙化處理，但規范未明確接合面粗糙化具體的處理方式和標準方法，缺乏統一的控制質量標準。

2.2 預制剪力墻的接合面處理方式

上、下層預制剪力墻的水平接縫接合面主要通過混凝土和鋼筋連接。混凝土采用露骨料、鍵槽和花紋鋼成型的形式（連接形式見圖2）進行混凝土連接，鋼筋采用灌漿套筒、漿錨搭接等連接豎向鋼筋實現預制墻板與樓板的豎向連接。

圖2 預制剪力墻水平接縫接合面

相鄰預制剪力墻在水平方向拼接時形成豎向接縫，預制剪力墻側面粗糙化處理工藝更加多樣，其中，粗骨料接合面連接（連接形式見圖3a）、鍵槽接合面（連接形式見圖3b）、拉毛接合面（連接形式見圖3c）和花紋鋼板接合面型等（連接形式見圖3d）應用廣泛。鋼筋連接通過邊緣側面伸出U 形筋、開口箍或直筋連接實現水平連接。

圖3 預制剪力墻豎向接縫接合面

3 接合面處理工藝對比

3.1 接合面處理工藝力學性能對比

接合面的受力性能是影響接縫連接性能的關鍵因素。新舊混凝土開裂前，接合面的抗剪承載力由接合面的黏結力承擔；新舊混凝土開裂后，垂直于界面的張開變形主要由鋼筋的銷栓作用抵抗，平行于接合面的滑移主要由界面的摩擦力抵抗[9]。對混凝土界面進行粗糙處理，可增強接合面的黏結力，提升結構的抗剪承載力[10]。

淡浩[11]等人進行了3 個整澆試件以及48 個預制混凝土構件接合面抗剪性能直剪試驗。其中，48 個預制混凝土構件包括16 個粗骨料試件、16 個拉毛處理試件（包括拉毛橫槽和拉毛縱槽）、16 個印花處理試件。由試驗結果可知，接合面采用不同粗糙處理方式的試件抗剪性能差異較大，各試件抗剪承載力由大到小依次為露骨料試件>拉毛橫槽試件>印花試件>拉毛縱槽試件。此外，研究得出接合面的粗糙度與孔隙表面積相關，隨著孔隙表面積的增大，界面粗糙度增大，界面的抗剪能力隨之增大。

欒利影[12]等進行了整澆組、粗骨料組、泡沫成型組、切槽組和花紋鋼板成型組試件的抗剪性能試驗。試驗結果表明，露骨料組試件裂縫形態與整體現澆試件相似，其抗剪承載力為整體現澆試件的95%～100%；泡沫成型組試件破壞過程與整體現澆試件相似，其抗剪強度可達到現澆組試件的73%～85%；切槽組試件的抗剪承載力強弱與鍵槽面的粗糙深度有關，其抗剪承載力在整澆組試件的58%～76%；花紋鋼板成型組試件的抗剪承載力最低，不滿足接合面的抗剪需求。

黃選明[13]等人為研究接合面粗糙處理工藝對預制構件疊合面受力性能的影響，對4 個混凝土疊合試件進行劈拉試驗研究，界面處理包括沖洗、鋼筋壓痕、鋼板壓花、振搗等方式。試驗結果表明：鋼筋壓痕法采用帶肋鋼筋處理的界面黏結強度最佳，高壓水沖法處理的界面黏結強度僅次于帶肋鋼筋的壓痕，鋼板壓花處理得到的粗糙面強度最差，此外自然振搗的粗糙面成型質量不均勻，不宜在實際中推廣。

綜上研究可得，露骨料接合面具有較好的黏結強度和抗剪性能，是施工中較優的選擇。

3.2 經濟分析

調研對比了2022 年不同接合面粗糙化工藝經濟的支出，其中，接合面粗糙化的制作工藝包括水洗露骨料工藝、鋼板模具制作鍵槽工藝和塑料模具壓花工藝。結果表明：水洗露骨料面單項成本最低，單位面積為22.12 元；采用塑料模具壓花工藝單項成本最貴，是水洗制作的3～7 倍；采用鋼板模具制作鍵槽工藝費用主要在于鋼板模具成本，其單項成本是水洗制作的2～3 倍，但鋼板模具可循環利用，可降低其長期成本。

研究認為，采用鋼板模具工藝的費用主要在于模具成本，人工費用最低；采用塑料模具工藝的費用主要在于人工成本；經濟上水洗露骨料法的單項成本最低。

4 結語

綜上，在力學性能上，水洗露骨料的接合面具有較好的黏結強度和抗剪性能；在經濟性能上，水洗露骨料工藝成本也要低于鋼板模具和塑料模具的壓花工藝。在實際工程中建議優先選用水洗露骨料工藝。

制作鍵槽的鋼板模具可回收利用，符合裝配式綠色發展的要求，在預制剪力墻生產過程中，建議將制作鍵槽的鋼板模具與預制墻板模具有機組合，具有生產高效和質量統一的優點。