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装配式混凝土结构质量通病分析、预防和处理,干货分享!
来源:新营造  发布日期:2018/7/31   浏览量:266
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引言

近年来,在国家和行业主管部门的大力支持下,预制装配式建筑取得了快速发展。预制装配式建筑通过前期的设计和策划,可以将二次结构、保温、门窗、外墙装饰等在预制装配设计时集合到预制构件中,大幅度减少现场施工和二次作业,解决了不少现浇建筑的质量问题。

与此同时,因为行业发展速度快、熟练工人少、产业配套不成熟等因素,目前在 PC 构件生产中普遍存在三类质量通病,应当引起重视:

1、结构质量通病:这类质量通病可能影响到结构安全,属于重要质量缺陷;

2、尺寸偏差通病:这类质量问题不一定会造成结构缺陷,但可能影响建筑功能和施工效率;

3、外观质量通病:这类质量通病对结构、建筑通常都没有很大影响,属于次要质量缺陷,但在外观要求较高的项目(如清水混凝土项目)中,这类问题就会成为主要问题。同时,由外观质量通病所隐含的构件内在质量问题也不容忽视。

结构质量通病

混凝土强度不足

问题描述:

PC 构件出池强度不足,运输强度不足或安装强度不足,也可能是最终结构强度不足。传统的预制构件,在带模板蒸汽养护的情况下,可以一次养护完成,同条件试件达到设计强度100%以上才出池,同时满足运输、安装和使用的要求。但目前很多构件厂 PC 构件出池强度偏低,后期养护措施又不到位,在运输、安装过程中容易造成缺棱掉角,甚至存在结构内在质量缺陷。

有时还会产生安全问题,因为所有锚固件、预埋件均是基于混凝土设计标准值考虑的,但生产、运输、安装过程混凝土强度不足可能导致锚固力不足,从而存在安全隐患。

原因分析:

直接原因是混凝土养护时间短,措施不到位,缺乏过程混凝土强度监控措施。根本原因是技术管理人员对 PC 构件过程混凝土质量管理不熟悉、不重视、不严格。

预防措施:

针对 PC 使用的混凝土配合比,制作混凝土强度增长曲线供质量控制参考;制定技术方案时要结合施工需要确定混凝土合理的出池、出厂、安装强度;针对日常生产的混凝土,每天做同条件养护试件若干组,并根据需要试压;做好混凝土出池后各阶段的养护;混凝土强度尚未达到设计值的 PC 构件,应有专项技术措施确保质量安全。

处理方法:

对施工过程中发现的混凝土强度不足问题,应当继续加强养护,并用同条件试块、回弹等方法检测强度,满足要求方可继续施工;对最终强度达不到设计要求的,应当根据最终值提请设计院和监理工程师洽商,是否可以降低标准使用(让步接收),确实无法满足结构要求的,构件报废,结构返工重做

钢筋或结构预埋件尺寸偏差过大

问题描述:

PC 构件钢筋或结构预埋件(灌浆套筒、预埋铁、连接螺栓等)位置偏差过大 (见图 1-1) ,轻则影响外观和构件安装,重则影响结构受力。

原因分析:

构件深化设计时未进行碰撞检查;钢筋半成品加工质量不合格;吊运、临时存放过程中没有做防变形支架;钢筋及预埋件未用工装定位牢固;混凝土浇筑过程中钢筋骨架变形、预埋件跑位;外露钢筋和预埋件在混凝土终凝前没有进行二次矫正;过程检验不严格,技术交底不到位。

预防措施:

深化设计阶段应用BIM 技术进行构件钢筋之间、钢筋与预埋件预留孔洞之间的碰撞检查;采用高精度机械进行钢筋半成品加工;结合安装工艺,考虑预留钢筋与现浇段的钢筋的位置关系;钢筋绑扎或焊接必须牢固,固定钢筋骨架和预埋件的措施可靠有效;浇筑混凝土之后要专门安排工人对预埋件和钢筋进行复位;严格执行检验程序。

处理方法:

对施工过程中发现的钢筋和预埋件偏位问题,应当及时整改,没有达到标准要求不能进入下一道工序;对已经形成的钢筋和预埋件偏位,能够复位的尽量复位,不能复位的要测量数据,提请设计和监理洽商,是否可以降低标准使用(让步接收),确实无法满足结构要求的,构件报废,结构返工重做

钢筋保护层厚度不合格

问题描述:

构件钢筋的保护层偏差大(过小或过大)(见图 1-2) ,从外观可能看不出来,但通过仪器可以检测出,这种缺陷会影响构件的耐久性或结构性能。

原因分析:

钢筋骨架合格但构件尺寸超差;钢筋半成品或骨架成型质量差;模板尺寸不符合要求;保护层厚度垫块不合格(尺寸不对或者偏软);混凝土浇筑过程中,钢筋骨架被踩踏;技术交底不到位;质量检验不到位。

预防措施:

应用 BIM 技术进行构件钢筋保护层厚度模拟,将不同保护层厚度进行协调,便于控制;采用符合要求的保护层厚度垫块;加强钢筋半成品、成品保护;混凝土浇筑过程中应采取措施,严禁砸、压、踩踏和直接顶撬钢筋;双层钢筋之间应有足够多的防塌陷支架;加强质量检验。

处理方法:

钢筋保护层厚度不合格,如果是由于钢筋偏位导致的,经设计、监理会商同意可使用,但要有特殊保障措施,否则报废;如果是由于构件本身尺寸偏差过大,则要具体分析是否可用。钢筋保护层厚度看似小问题,但一旦发生很难处理,而且往往是大面积系统性的,应当引起重视

裂缝

问题描述:

裂纹从混凝土表面延伸至混凝土内部,按照深度不同可分为表面裂纹、深层裂纹、贯穿裂纹。贯穿性裂缝或深层的结构裂缝 (见图1-3) ,对构件的强度、耐久性、防水等造成不良影响,对钢筋的保护尤其不利。

原因分析:

混凝土开裂的成因很复杂,但最根本的原因就是混凝土抗拉强度不足以抵抗拉应力。混凝土的抗拉强度较低,一般只有几个兆帕,而产生拉应力的原因很多,

常见的有:干燥收缩、化学收缩、降温收缩、局部受拉等。直接原因可能来自养护期表面失水、升温降温太快、吊点位置不对、支垫位置不对、施工措施不当导致构件局部受力过大等等。混凝土在整个水化硬化过程中强度持续增长,当混凝土强度增长不足以抵抗所受拉应力时,出现裂纹。拉应力持续存在,则裂纹持续开展。压应力也可能产生裂纹,但这种裂纹伴随的是混凝土整体破坏,一般很少见。

预防措施:

合理的构件结构设计(尤其是针对施工荷载的构造配筋);优化混凝土配合比,控制混凝土自身收缩;采取措施做好混凝土强度增长关键期(水泥水化反应前期)的养护工作;制定详细的构件吊装、码放、倒运、安装方案并严格执行;对于清水混凝土构件,应及时涂刷养护剂和保护剂。

处理方法:

裂纹处理的基本原则是首先要分析清楚形成的原因,如果是长期存在的应力造成的裂纹,首先要想办法消除应力或者将应力控制在可承受范围内;如果是短暂应力造成的裂纹,应力已经消除,则主要处理已形成的缝。表面裂纹(宽度小于 0.2mm,长度小于 30mm,深度小于10mm),一般不影响结构,主要措施是将裂纹封闭,以免水汽进入构件肌体,引起钢筋锈蚀;对于宽度较宽、较深甚至是贯通的裂纹,要采取灌注环氧树脂的方法将内部裂纹填实,再进行表面封闭。超过规范规定的裂纹,应制定专项技术方案报设计和监理审批后执行。已经破坏严重的构件,则已无修补必要

灌浆孔堵塞

问题描述:

当采用灌浆套筒进行钢筋连接时,会出现灌浆孔(管道)被堵塞的情形,严重影响套筒灌浆质量,应当引起重视。

原因分析:

封堵套筒端部的胶塞过大;灌浆管在混凝土浇筑过程中被破坏或折弯;灌浆管定位工装移位;水泥浆漏浆进入套筒;采用坐浆法安装墙板时坐浆料太多,挤入套筒或灌浆管;灌浆管保护措施不到位,有异物掉入。

预防措施:

优化套筒结构,便于施工质量保证;做好灌浆管固定和保护,工装应安全可靠;混凝土浇筑时避免碰到灌浆管及其定位工装;严格执行检验制度,在灌浆管安装、混凝土浇筑、成品验收时都要检验灌浆管的畅通性。

处理方法:

对堵塞的灌浆管,要剔除周边混凝土,直到具备灌浆条件,待套筒灌浆完成后采用修补缺棱掉角的方法修补。剔凿后仍然不能确保灌浆质量的构件,制定补强方案提请设计和监理审核处理。

尺寸偏差通病

构件尺寸偏差、平整度不合格

问题描述:

PC 构件外形尺寸偏差 (见图2-1) 、表面平整度 (见图2-2) 、轴线位置超规范允许偏差值。

原因分析:

模板定位尺寸不准,没有按施工图纸进行施工放线或误差较大;模板的强度和刚度不足,定位措施不可靠,混凝土浇筑过程中移位;模板使用时间过长,出现了不可修复的变形;构件体积太大,混凝土流动性太大,导致浇筑过程模具跑位;构件生产出来后码放、运输不当,导致出现塑性变形。

预防措施:

优化模板设计方案,确保模板构造合理,刚度足够完成任务;施工前认真熟悉设计图纸,首次生产的产品要对照图纸进行测量,确保模具合格,构件尺寸正确;模板支撑机构必须具有足够的承载力、刚度和稳定性,确保模具在浇筑混凝土及养护的过程中,不变形、不失稳、不跑模;振捣工艺合理,模板不受振捣影响而变形;控制混凝土坍落度不要太大;在浇筑混凝土过程中,及时发现松动、变形的情形,并及时补救;做好二次抹面压光;做好码放、运输技术方案并严格执行;严格执行“三检”制度。

处理方法:

预制构件不应有影响结构性能和使用功能的尺寸偏差;对超过尺寸允许偏差要求且影响结构性能、设备安装、使用功能的结构部位,可以采取打磨、切割等方式处理。尺寸超差严重的,应由施工单位提出技术处理方案,并经设计单位及监理(建设)单位认可后进行处理。对经处理后的部位,应重新验收

预埋件尺寸偏差

问题描述:

复合在 PC 构件中的各种线盒、管道、吊点、预留孔洞等中心点位移、轴线位置超过规范允许偏差值。这类问题非常普遍,虽然对结构安全没有影响,但严重影响外观和后期装饰装修工程施工。

原因分析:

设计不够细致,存在尺寸冲突;定位措施不可靠,容易移位;工人施工不够细致,没有固定好;混凝土浇筑过程中被振捣棒碰撞;抹面时没有认真采取纠正措施。

预防措施:

深化设计阶段应采用 BIM 模型进行埋件放样和碰撞检查;采用磁盒、夹具等固定预埋件,必要时采用螺丝拧紧;加强过程检验,切实落实“三检”制度;浇筑混凝土过程中避免振动棒直接碰触钢筋、模板、预埋件等;在浇筑混凝土完成后,认真检查每个预埋件的位置,及时发现问题,进行纠正。

处理方法:

混凝土预埋件、预留孔洞不应有影响结构性能和装饰装修的尺寸偏差。对超过尺寸允许偏差要求且影响结构性能、装饰装修的预埋件,需要采取补救措施,如多余部分切割、不足部分填补、偏位严重的挖掉重植等。有的严重缺陷,应由施工单位提出技术处理方案,并经设计单位及监理(建设)单位认可后进行处理。对经处理后的部位,应重新验收。

缺棱、掉角

问题描述:

构件边角破损(见图 2-4),影响到尺寸测量和建筑功能。

原因分析:

设计配筋不合理,边角钢筋的保护层过大;施工(出池、运输、安装)过程混凝土强度偏低,易破损;构件或模具设计不合理,边角尺寸太小或易损;拆模操作过猛,边角受外力或重物撞击;脱模剂没有涂刷均匀,导致拆模时边角粘连被拉裂;出池、倒运、码放、吊装过程中,因操作不当引起构件边角等位置磕碰。

预防措施:

优化构件和模具设计,在阴角、阳角处应尽可能做倒角或圆角,必要时增加抗裂构造配筋;控制拆模、码放、运输、吊装强度,移除模具的构件,混凝土绝对强度不应少于 20Mpa;拆模时应注意保护棱角,避免用力过猛;脱模后的构件在吊装和安放过程中,应做好保护工作;加强质量管理,有奖有罚。

处理方法:

对崩边、崩角尺寸较大(超过 20mm)位置,首先进行破损面清理,去除浮渣,然后用结构胶涂刷结合面,使用加专用修补剂的水泥基无收缩高强砂浆进行修补(修补面较大应加构造配筋或抗裂纤维),修补完成后保湿养护不少于48小时,最后做必要的表面修饰。超过规范允许范围要报方案经设计、监理同意,不能满足规范要求的报废处理。

孔洞、蜂窝、麻面

问题描述:

孔洞 (见图 2-5)是指混凝土中孔穴深度和长度均超过保护层厚度;蜂窝 (见图 2-6) 是指混凝土表面缺少水泥砂浆而形成石子外露;麻面(见图 2-7) 是指构件表面上呈现无数的小凹点,而无钢筋暴露的现象。

原因分析:

混凝土欠振,不密实;隔离剂涂刷不均匀,粘模;钢筋或预埋件过密,混凝土无法正常通过;边角漏浆;混凝土和易性差,泌水或分离;混凝土拆模过早,粘模;混凝土骨料粒径与构件配筋不符,不易通过间隙。

预防措施:

深化设计阶段应认真研究钢筋、预埋件情况,为混凝土浇筑创造条件;模板每次使用前应进行表面清理,保持表面清洁光滑;采用适合的脱模剂;做好边角密封(不漏水);采用最大粒径符合规范要求的混凝土;按规定或方案要求合理布料,分层振捣,防治漏振;对局部配筋或工装过密处,应事先制定处理措施,保证混凝土能够顺利通过;严格控制混凝土脱模强度(一般不低于15MPa)。

处理方法:

对于表面蜂窝、麻面,刷洗干净后,用掺细砂的水泥砂浆将露筋部位抹压平整,并认真养护。对于较深的孔洞,将表面混凝土清除后,应观察内部结构,如果发现空洞内部空间较大或者构件两面同时出现空洞,应引起重视。如果缺陷部位在构件受压的核心区,应进行无损检测,确保混凝土抗压强度合格方能使用。必要时进行钻芯取样检查,检查后认为密实性不影响结构的,也要进行注浆处理,检查后不能确定缺陷程度或者不密实范围超过规范要求的,构件应该报废处理。内部填充密实后,表面用修补麻面的办法修补。

表观质量通病

色差

问题描述:

混凝土为一种多组分复合材料,表面颜色常常不均匀 (见图3-1) ,有时形成非常明显的反差。

原因分析:

形成色差的原因很多,总的来说有几方面:不同配合比颜色不一致;原材料变化导致混凝土颜色变化;养护条件、湿度条件、混凝土密实性不同导致混凝土颜色差异;脱模剂、模板材质不同导致混凝土颜色差异。

预防措施:

保持混凝土原材料和配合比不变;及时清理模板,均匀涂刷脱模剂;加强混凝土早期养护,做到保温保湿;控制混凝土坍落度和振捣时间,确保混凝土振捣均匀(不欠振,不过振);表面抹面工艺稳定。

处理方法:

养护过程形成的色差,可以不用处理,随着时间推移,表面水化充分之后色差会自然减弱;对于配合比、振捣密实性、模板材质变化引起的色差,如果是清水混凝土其实也不用处理,只是涂刷表面保护剂。实在是影响观感的色差,可以用带胶质的色浆进行调整,调整色差的材料不应影响带后期装修。

砂斑、砂线、起皮

问题描述:

混凝土表面出现条状起砂的细线 (见图 3-2) 或斑块,有的地方起皮,皮掉了之后形成砂毛面 (见图 3-3) 。

原因分析:

直接原因是混凝土和易性不好,泌水严重。深层次的原因是骨料级配不好、砂率偏低、外加剂保水性差、混凝土过振等。表面起皮的一个重要原因是混凝土二次抹面不到位,没有把泌水形成的浮浆压到结构层里;同时也可能是蒸汽养护升温速度太快,引起表面爆皮。

预防措施:

选用普通硅酸盐水泥;通过配合比确定外加剂的适宜掺量;调整砂率和掺合料比例,增强混凝土粘聚性;采用连续继配和二区中砂;严格控制粗骨料中的含泥量、泥块含量、石粉含量、针片状含量;通过试验确定合理的振捣工艺(振捣方式、振捣时间);采用吸水型模具(如木模)。表面起皮的构件,应当加强二次抹面质量控制,同时严格控制构件养护制度。

处理方法:

对缺陷部位进行清理后,用含结构胶的细砂水泥浆进行修补,待水泥浆体硬化后,用细砂纸将整个构件表面均匀地打磨光洁,如果有色差,应调整砂浆配合比。

污迹

问题描述:

由于混凝土表面为多孔状,极容易被油污、锈迹、粉尘等污染,形成各种污迹 (见图 3-4) ,难以清洗。

原因分析:

模具初次或停留时间长不用时清理不干净,有易掉落的氧化铁红铁黑;脱模剂选择不当,涂刷太厚或干燥太慢,沾染灰尘过多;模具使用过程中清理不干净,粘有太多浮渣;构件成品保护不到位,外来脏东西污染到表面。

预防措施:

模具初次使用时清理干净,使用过程中每次检查;优选脱模剂,宜选用清油、蜡质或者水性钢模板专用脱模机,不能用废机油、色拉油等;制定严格的成品保护措施,严禁踩踏、污水泼洒等。

处理方法:

构件表面的污迹要根据成因进行清洗:酸性物质宜采用碱性洗涤剂;碱性(铁锈)物质宜采用酸性(草酸)洗涤剂;有机类污物(如油污)宜采用有机洗涤剂(洗衣粉)。用毛刷轻刷应该就可以清洗干净。用钢丝刷容易形成新的色差。

气孔

问题描述:

混凝土表面分布有0.5~5mm 左右的小气孔 (见图 3-5),有的地方还特别密集,影响观感。

原因分析:

配合比不当,混凝土内部粘滞力大,气泡不能溢出;外加剂与水泥和掺合料不匹配,引气多;脱模机选择不当,粘滞气泡;脱模剂涂刷太多且不均匀,对模板表面气泡形成粘滞作用;混凝土坍落度过小,气泡没有浆体浮力助推;振捣时间不够,气泡没有被振出;混凝土表面粘模(拆模太早或脱模机没有发挥作用),被粘下一层皮来。

预防措施:

优选外加剂、脱模剂、模板;根据需要做好配合比试验;试验确定合理的振捣工艺(振捣方式、时间等);严格清理模板和涂刷脱模剂;严格控制拆模时混凝土的强度(一般不小于 15MPa)。

处理方法:

对表面局部出现的气泡,采用相同品种、相同强度等级的水泥拌制成水泥浆体,修复缺陷部位,待水泥浆体硬化后,用细砂纸将整个构件表面均匀地打磨光洁,并用水冲洗洁净,确保表面无色差。

案例介绍

云顶裕璟幸福家园项目 (见图3-6) 是云顶娱乐开户首个采用 EPC 工程总承包模式建造的装配式住宅项目,是华南地区装配率最高的装配式建筑,预制率超过 50%。项目由 3 栋 31 层住宅及裙房、2 层地下室组成,3 栋住宅楼均为装配整体式剪力墙结构,裙房、地下室以及地上二层部位采用传统现浇方式施工,3 层以上标准层采用装配式施工,装配部分包括部分内外墙板 (见图 3-7) 、梁 (见图 3-8)和楼板 (见图 3-9) 、所有的楼梯 (见图 3-10) 和阳台 (见图 3-11) 。

项目由中国建筑股份有限公司EPC总承包,中建科技有限公司云顶分公司提供技术和管理支持,PC构件由广东中建新型建筑构件有限公司生产。在生产初期,由于技术工人和管理人员对项目生疏,出现了很多小的质量问题。这些质量问题总结起来都是本文分析的一些质量通病,采取一定措施之后完全可以避免。经过公司与工厂技术质量管理团队的共同努力,以及深化设计和施工项目技术人员的配合,PC构件生产逐步走入正轨,生产质量得到彻底改善,取得了良好的社会和经济效益。

结论

PC 构件在装配式建筑发展过程中具有重要地位,在我国 PC 构件行业蓬勃发展的形势下,加强质量管理具有很现实的意义。通过本文的分析,我们可以进一步识别 PC 质量通病,优化质量控制措施,针对性地处理质量问题。但归根结底,PC 质量问题还是企业管理的综合性问题,一定要从系统的、全面的角度去看待和解决。

▼ 质量管理“鱼刺图”

尤其重视做好以下几方面的工作:

明确质量标准:因地制宜制定企业、项目、产品的质量标准体系,确保质量标准的可实施性;

建立质量管理体系:学会用ISO 质量管理体系的方法系统地管理质量;

持续改进生产工艺:坚持“计划、实施、检查、处理”(PDCA)循环工作方法,持续改进的生产工艺和质量;

确保资源投入:企业管理层应树立正确的质量意识,确保质量管理的资源投入。

 
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