引 言 近年來,在國家和行業主管部門的大力支持下,預制裝配式建筑取得了快速發展。預制裝配式建筑通過前期的設計和策劃,可以將二次結構、保溫、門窗、外墻裝飾等在預制裝配設計時集合到預制構件中,大幅度減少現場施工和二次作業,解決了不少現澆建筑的質量問題。與此同時,因為行業發展速度快、熟練工人少、產業配套不成熟等因素,目前在 PC 構件生產中普遍存在三類質量通病,應當引起重視: 1、結構質量通?。哼@類質量通病可能影響到結構安全,屬于重要質量缺陷; 2、尺寸偏差通?。哼@類質量問題不一定會造成結構缺陷,但可能影響建筑功能和施工效率; 3、外觀質量通?。哼@類質量通病對結構、建筑通常都沒有很大影響,屬于次要質量缺陷,但在外觀要求較高的項目(如清水混凝土項目)中,這類問題就會成為主要問題。同時,由外觀質量通病所隱含的構件內在質量問題也不容忽視。
結構質量通病 1 混凝土強度不足 -A- 問題描述 PC 構件出池強度不足,運輸強度不足或安裝強度不足,也可能是最終結構強度不足。傳統的預制構件,在帶模板蒸汽養護的情況下,可以一次養護完成,同條件試件達到設計強度100%以上才出池,同時滿足運輸、安裝和使用的要求。但目前很多構件廠 PC 構件出池強度偏低,后期養護措施又不到位,在運輸、安裝過程中容易造成缺棱掉角,甚至存在結構內在質量缺陷。有時還會產生安全問題,因為所有錨固件、預埋件均是基于混凝土設計標準值考慮的,但生產、運輸、安裝過程混凝土強度不足可能導致錨固力不足,從而存在安全隱患。
-B- 原因分析 直接原因是混凝土養護時間短,措施不到位,缺乏過程混凝土強度監控措施。根本原因是技術管理人員對 PC 構件過程混凝土質量管理不熟悉、不重視、不嚴格。 -C- 預防措施 針對 PC 使用的混凝土配合比,制作混凝土強度增長曲線供質量控制參考;制定技術方案時要結合施工需要確定混凝土合理的出池、出廠、安裝強度;針對日常生產的混凝土,每天做同條件養護試件若干組,并根據需要試壓;做好混凝土出池后各階段的養護;混凝土強度尚未達到設計值的 PC 構件,應有專項技術措施確保質量安全。
-D- 處理方法 對施工過程中發現的混凝土強度不足問題,應當繼續加強養護,并用同條件試塊、回彈等方法檢測強度,滿足要求方可繼續施工;對最終強度達不到設計要求的,應當根據最終值提請設計院和監理工程師洽商,是否可以降低標準使用(讓步接收),確實無法滿足結構要求的,構件報廢,結構返工重做。 2 鋼筋或結構預埋件尺寸偏差過大 -A- 問題描述 PC 構件鋼筋或結構預埋件(灌漿套筒、預埋鐵、連接螺栓等)位置偏差過大 (見圖 1-1) ,輕則影響外觀和構件安裝,重則影響結構受力。 -B- 原因分析 構件深化設計時未進行碰撞檢查;鋼筋半成品加工質量不合格;吊運、臨時存放過程中沒有做防變形支架;鋼筋及預埋件未用工裝定位牢固;混凝土澆筑過程中鋼筋骨架變形、預埋件跑位;外露鋼筋和預埋件在混凝土終凝前沒有進行二次矯正;過程檢驗不嚴格,技術交底不到位。
-C- 預防措施 深化設計階段應用BIM 技術進行構件鋼筋之間、鋼筋與預埋件預留孔洞之間的碰撞檢查;采用高精度機械進行鋼筋半成品加工;結合安裝工藝,考慮預留鋼筋與現澆段的鋼筋的位置關系;鋼筋綁扎或焊接必須牢固,固定鋼筋骨架和預埋件的措施可靠有效;澆筑混凝土之后要專門安排工人對預埋件和鋼筋進行復位;嚴格執行檢驗程序。 -D- 處理方法 對施工過程中發現的鋼筋和預埋件偏位問題,應當及時整改,沒有達到標準要求不能進入下一道工序;對已經形成的鋼筋和預埋件偏位,能夠復位的盡量復位,不能復位的要測量數據,提請設計和監理洽商,是否可以降低標準使用(讓步接收),確實無法滿足結構要求的,構件報廢,結構返工重做。
3 鋼筋保護層厚度不合格 -A- 問題描述 構件鋼筋的保護層偏差大(過小或過大) (見圖 1-2) ,從外觀可能看不出來,但通過儀器可以檢測出,這種缺陷會影響構件的耐久性或結構性能。 -B- 原因分析 鋼筋骨架合格但構件尺寸超差;鋼筋半成品或骨架成型質量差;模板尺寸不符合要求;保護層厚度墊塊不合格(尺寸不對或者偏軟);混凝土澆筑過程中,鋼筋骨架被踩踏;技術交底不到位;質量檢驗不到位。
-C- 預防措施 應用 BIM 技術進行構件鋼筋保護層厚度模擬,將不同保護層厚度進行協調,便于控制;采用符合要求的保護層厚度墊塊;加強鋼筋半成品、成品保護;混凝土澆筑過程中應采取措施,嚴禁砸、壓、踩踏和直接頂撬鋼筋;雙層鋼筋之間應有足夠多的防塌陷支架;加強質量檢驗。 -D- 處理方法 鋼筋保護層厚度不合格,如果是由于鋼筋偏位導致的,經設計、監理會商同意可使用,但要有特殊保障措施,否則報廢;如果是由于構件本身尺寸偏差過大,則要具體分析是否可用。鋼筋保護層厚度看似小問題,但一旦發生很難處理,而且往往是大面積系統性的,應當引起重視。
4 裂縫 -A- 問題描述 裂紋從混凝土表面延伸至混凝土內部,按照深度不同可分為表面裂紋、深層裂紋、貫穿裂紋。貫穿性裂縫或深層的結構裂縫 (見圖1-3) ,對構件的強度、耐久性、防水等造成不良影響,對鋼筋的保護尤其不利。
-B- 原因分析 混凝土開裂的成因很復雜,但最根本的原因就是混凝土抗拉強度不足以抵抗拉應力?;炷恋目估瓘姸容^低,一般只有幾個兆帕,而產生拉應力的原因很多,常見的有:干燥收縮、化學收縮、降溫收縮、局部受拉等。直接原因可能來自養護期表面失水、升溫降溫太快、吊點位置不對、支墊位置不對、施工措施不當導致構件局部受力過大等等?;炷猎谡麄水化硬化過程中強度持續增長,當混凝土強度增長不足以抵抗所受拉應力時,出現裂紋。拉應力持續存在,則裂紋持續開展。壓應力也可能產生裂紋,但這種裂紋伴隨的是混凝土整體破壞,一般很少見。
-C- 預防措施 合理的構件結構設計(尤其是針對施工荷載的構造配筋);優化混凝土配合比,控制混凝土自身收縮;采取措施做好混凝土強度增長關鍵期(水泥水化反應前期)的養護工作;制定詳細的構件吊裝、碼放、倒運、安裝方案并嚴格執行;對于清水混凝土構件,應及時涂刷養護劑和保護劑。 -D- 處理方法 裂紋處理的基本原則是首先要分析清楚形成的原因,如果是長期存在的應力造成的裂紋,首先要想辦法消除應力或者將應力控制在可承受范圍內;如果是短暫應力造成的裂紋,應力已經消除,則主要處理已形成的縫。表面裂紋(寬度小于 0.2mm,長度小于 30mm,深度小于10mm),一般不影響結構,主要措施是將裂紋封閉,以免水汽進入構件肌體,引起鋼筋銹蝕;對于寬度較寬、較深甚至是貫通的裂紋,要采取灌注環氧樹脂的方法將內部裂紋填實,再進行表面封閉。超過規范規定的裂紋,應制定專項技術方案報設計和監理審批后執行。已經破壞嚴重的構件,則已無修補必要。
5 灌漿孔堵塞 -A- 問題描述 當采用灌漿套筒進行鋼筋連接時,會出現灌漿孔(管道)被堵塞的情形,嚴重影響套筒灌漿質量,應當引起重視。
-B- 原因分析 封堵套筒端部的膠塞過大;灌漿管在混凝土澆筑過程中被破壞或折彎;灌漿管定位工裝移位;水泥漿漏漿進入套筒;采用坐漿法安裝墻板時坐漿料太多,擠入套筒或灌漿管;灌漿管保護措施不到位,有異物掉入。
-C- 預防措施 優化套筒結構,便于施工質量保證;做好灌漿管固定和保護,工裝應安全可靠;混凝土澆筑時避免碰到灌漿管及其定位工裝;嚴格執行檢驗制度,在灌漿管安裝、混凝土澆筑、成品驗收時都要檢驗灌漿管的暢通性。 -D- 處理方法 對堵塞的灌漿管,要剔除周邊混凝土,直到具備灌漿條件,待套筒灌漿完成后采用修補缺棱掉角的方法修補。剔鑿后仍然不能確保灌漿質量的構件,制定補強方案提請設計和監理審核處理。 二、尺寸偏差通病 1、構件尺寸偏差、平整度不合格 A. 問題描述 PC 構件外形尺寸偏差 (見圖2-1) 、表面平整度 (見圖2-2) 、軸線位置超過規范允許偏差值。
B.原因分析 模板定位尺寸不準,沒有按施工圖紙進行施工放線或誤差較大;模板的強度和剛度不足,定位措施不可靠,混凝土澆筑過程中移位;模板使用時間過長,出現了不可修復的變形;構件體積太大,混凝土流動性太大,導致澆筑過程模具跑位;構件生產出來后碼放、運輸不當,導致出現塑性變形。 C.預防措施 優化模板設計方案,確保模板構造合理,剛度足夠完成任務;施工前認真熟悉設計圖紙,首次生產的產品要對照圖紙進行測量,確保模具合格,構件尺寸正確;模板支撐機構必須具有足夠的承載力、剛度和穩定性,確保模具在澆筑混凝土及養護的過程中,不變形、不失穩、不跑模;振搗工藝合理,模板不受振搗影響而變形;控制混凝土坍落度不要太大;在澆筑混凝土過程中,及時發現松動、變形的情形,并及時補救;做好二次抹面壓光;做好碼放、運輸技術方案并嚴格執行;嚴格執行“三檢”制度。 D. 處理方法 預制構件不應有影響結構性能和使用功能的尺寸偏差;對超過尺寸允許偏差要求且影響結構性能、設備安裝、使用功能的結構部位,可以采取打磨、切割等方式處理。尺寸超差嚴重的,應由施工單位提出技術處理方案,并經設計單位及監理(建設)單位認可后進行處理。對經處理后的部位,應重新驗收。 2、預埋件尺寸偏差 A. 問題描述 復合在 PC 構件中的各種線盒、管道、吊點、預留孔洞等中心點位移、軸線位置超過規范允許偏差值。這類問題非常普遍,雖然對結構安全沒有影響,但嚴重影響外觀和后期裝飾裝修工程施工。
B.原因分析 設計不夠細致,存在尺寸沖突;定位措施不可靠,容易移位;工人施工不夠細致,沒有固定好;混凝土澆筑過程中被振搗棒碰撞;抹面時沒有認真采取糾正措施。 C.預防措施 深化設計階段應采用 BIM 模型進行埋件放樣和碰撞檢查;采用磁盒、夾具等固定預埋件,必要時采用螺絲擰緊;加強過程檢驗,切實落實“三檢”制度;澆筑混凝土過程中避免振動棒直接碰觸鋼筋、模板、預埋件等;在澆筑混凝土完成后,認真檢查每個預埋件的位置,及時發現問題,進行糾正。 D. 處理方法 混凝土預埋件、預留孔洞不應有影響結構性能和裝飾裝修的尺寸偏差。對超過尺寸允許偏差要求且影響結構性能、裝飾裝修的預埋件,需要采取補救措施,如多余部分切割、不足部分填補、偏位嚴重的挖掉重植等。有的嚴重缺陷,應由施工單位提出技術處理方案,并經設計單位及監理(建設)單位認可后進行處理。對經處理后的部位,應重新驗收。 3、缺棱、掉角 A. 問題描述 構件邊角破損(見圖 2-4),影響到尺寸測量和建筑功能。
B.原因分析 設計配筋不合理,邊角鋼筋的保護層過大;施工(出池、運輸、安裝)過程混凝土強度偏低,易破損;構件或模具設計不合理,邊角尺寸太小或易損;拆模操作過猛,邊角受外力或重物撞擊;脫模劑沒有涂刷均勻,導致拆模時邊角粘連被拉裂;出池、倒運、碼放、吊裝過程中,因操作不當引起構件邊角等位置磕碰。 C.預防措施 優化構件和模具設計,在陰角、陽角處應盡可能做倒角或圓角,必要時增加抗裂構造配筋;控制拆模、碼放、運輸、吊裝強度,移除模具的構件,混凝土絕對強度不應少于 20Mpa;拆模時應注意保護棱角,避免用力過猛;脫模后的構件在吊裝和安放過程中,應做好保護工作;加強質量管理,有獎有罰。 D. 處理方法 對崩邊、崩角尺寸較大(超過 20mm)位置,首先進行破損面清理,去除浮渣,然后用結構膠涂刷結合面,使用加專用修補劑的水泥基無收縮高強砂漿進行修補(修補面較大應加構造配筋或抗裂纖維),修補完成后保濕養護不少于48小時,最后做必要的表面修飾。超過規范允許范圍要報方案經設計、監理同意,不能滿足規范要求的報廢處理。 4、孔洞、蜂窩、麻面 A. 問題描述 孔洞 (見圖 2-5)是指混凝土中孔穴深度和長度均超過保護層厚度;蜂窩 (見圖 2-6) 是指混凝土表面缺少水泥砂漿而形成石子外露;麻面(見圖 2-7) 是指構件表面上呈現無數的小凹點,而無鋼筋暴露的現象。
B.原因分析 混凝土欠振,不密實;隔離劑涂刷不均勻,粘模;鋼筋或預埋件過密,混凝土無法正常通過;邊角漏漿;混凝土和易性差,泌水或分離;混凝土拆模過早,粘模;混凝土骨料粒徑與構件配筋不符,不易通過間隙。 C.預防措施 深化設計階段應認真研究鋼筋、預埋件情況,為混凝土澆筑創造條件;模板每次使用前應進行表面清理,保持表面清潔光滑;采用適合的脫模劑;做好邊角密封(不漏水);采用最大粒徑符合規范要求的混凝土;按規定或方案要求合理布料,分層振搗,防治漏振;對局部配筋或工裝過密處,應事先制定處理措施,保證混凝土能夠順利通過;嚴格控制混凝土脫模強度(一般不低于15MPa)。 D. 處理方法 對于表面蜂窩、麻面,刷洗干凈后,用摻細砂的水泥砂漿將露筋部位抹壓平整,并認真養護。對于較深的孔洞,將表面混凝土清除后,應觀察內部結構,如果發現空洞內部空間較大或者構件兩面同時出現空洞,應引起重視。如果缺陷部位在構件受壓的核心區,應進行無損檢測,確?;炷量箟簭姸群细穹侥苁褂?。必要時進行鉆芯取樣檢查,檢查后認為密實性不影響結構的,也要進行注漿處理,檢查后不能確定缺陷程度或者不密實范圍超過規范要求的,構件應該報廢處理。內部填充密實后,表面用修補麻面的辦法修補。
三、表觀質量通病 01、色差 A.問題描述 混凝土為一種多組分復合材料,表面顏色常常不均勻 (見圖3-1) ,有時形成非常明顯的反差。
B. 原因分析 形成色差的原因很多,總的來說有幾方面:不同配合比顏色不一致;原材料變化導致混凝土顏色變化;養護條件、濕度條件、混凝土密實性不同導致混凝土顏色差異;脫模劑、模板材質不同導致混凝土顏色差異。 C. 預防措施 保持混凝土原材料和配合比不變;及時清理模板,均勻涂刷脫模劑;加強混凝土早期養護,做到保溫保濕;控制混凝土坍落度和振搗時間,確?;炷琳駬v均勻(不欠振,不過振);表面抹面工藝穩定。 D. 處理方法 養護過程形成的色差,可以不用處理,隨著時間推移,表面水化充分之后色差會自然減弱;對于配合比、振搗密實性、模板材質變化引起的色差,如果是清水混凝土其實也不用處理,只是涂刷表面保護劑。實在是影響觀感的色差,可以用帶膠質的色漿進行調整,調整色差的材料不應影響帶后期裝修。
02 砂斑、砂線、起皮 A. 問題描述 混凝土表面出現條狀起砂的細線 (見圖 3-2) 或斑塊,有的地方起皮,皮掉了之后形成砂毛面 (見圖3-3)。
B. 原因分析 直接原因是混凝土和易性不好,泌水嚴重。深層次的原因是骨料級配不好、砂率偏低、外加劑保水性差、混凝土過振等。表面起皮的一個重要原因是混凝土二次抹面不到位,沒有把泌水形成的浮漿壓到結構層里;同時也可能是蒸汽養護升溫速度太快,引起表面爆皮。 C. 預防措施 選用普通硅酸鹽水泥;通過配合比確定外加劑的適宜摻量;調整砂率和摻合料比例,增強混凝土粘聚性;采用連續繼配和二區中砂;嚴格控制粗骨料中的含泥量、泥塊含量、石粉含量、針片狀含量;通過試驗確定合理的振搗工藝(振搗方式、振搗時間);采用吸水型模具(如木模)。表面起皮的構件,應當加強二次抹面質量控制,同時嚴格控制構件養護制度。 D. 處理方法 對缺陷部位進行清理后,用含結構膠的細砂水泥漿進行修補,待水泥漿體硬化后,用細砂紙將整個構件表面均勻地打磨光潔,如果有色差,應調整砂漿配合比。
03 污跡 A. 問題描述 由于混凝土表面為多孔狀,極容易被油污、銹跡、粉塵等污染,形成各種污跡 (見圖 3-4) ,難以清洗。 B. 原因分析 模具初次或停留時間長不用時清理不干凈,有易掉落的氧化鐵紅鐵黑;脫模劑選擇不當,涂刷太厚或干燥太慢,沾染灰塵過多;模具使用過程中清理不干凈,粘有太多浮渣;構件成品保護不到位,外來臟東西污染到表面。
C. 預防措施 模具初次使用時清理干凈,使用過程中每次檢查;優選脫模劑,宜選用清油、蠟質或者水性鋼模板專用脫模機,不能用廢機油、色拉油等;制定嚴格的成品保護措施,嚴禁踩踏、污水潑灑等。
D. 處理方法 構件表面的污跡要根據成因進行清洗:酸性物質宜采用堿性洗滌劑;堿性(鐵銹)物質宜采用酸性(草酸)洗滌劑;有機類污物(如油污)宜采用有機洗滌劑(洗衣粉)。用毛刷輕刷應該就可以清洗干凈。用鋼絲刷容易形成新的色差。
04 氣孔 A. 問題描述 混凝土表面分布有0.5~5mm 左右的小氣孔 (見圖 3-5) ,有的地方還特別密集,影響觀感。
B. 原因分析 配合比不當,混凝土內部粘滯力大,氣泡不能溢出;外加劑與水泥和摻合料不匹配,引氣多;脫模機選擇不當,粘滯氣泡;脫模劑涂刷太多且不均勻,對模板表面氣泡形成粘滯作用;混凝土坍落度過小,氣泡沒有漿體浮力助推;振搗時間不夠,氣泡沒有被振出;混凝土表面粘模(拆模太早或脫模機沒有發揮作用),被粘下一層皮來。 C. 預防措施 優選外加劑、脫模劑、模板;根據需要做好配合比試驗;試驗確定合理的振搗工藝(振搗方式、時間等);嚴格清理模板和涂刷脫模劑;嚴格控制拆模時混凝土的強度(一般不小于 15MPa)。 D. 處理方法 對表面局部出現的氣泡,采用相同品種、相同強度等級的水泥拌制成水泥漿體,修復缺陷部位,待水泥漿體硬化后,用細砂紙將整個構件表面均勻地打磨光潔,并用水沖洗潔凈,確保表面無色差。
四、案例介紹 深圳裕璟幸福家園項目 (見圖3-6) 是深圳市首個采用 EPC 工程總承包模式建造的裝配式住宅項目,是華南地區裝配率最高的裝配式建筑,預制率超過 50%。項目由 3 棟 31 層住宅及裙房、2 層地下室組成,3棟住宅樓均為裝配整體式剪力墻結構,裙房、地下室以及地上二層部位采用傳統現澆方式施工,3 層以上標準層采用裝配式施工,裝配部分包括部分內外墻板 (見圖 3-7) 、梁 (見圖 3-8)和樓板 (見圖 3-9) 、所有的樓梯 (見圖 3-10) 和陽臺 (見圖 3-11) 。項目由中國建筑股份有限公司EPC總承包,中建科技有限公司深圳分公司提供技術和管理支持,PC構件由廣東中建新型建筑構件有限公司生產。在生產初期,由于技術工人和管理人員對項目生疏,出現了很多小的質量問題。這些質量問題總結起來都是本文分析的一些質量通病,采取一定措施之后完全可以避免。經過公司與工廠技術質量管理團隊的共同努力,以及深化設計和施工項目技術人員的配合,PC構件生產逐步走入正軌,生產質量得到徹底改善,取得了良好的社會和經濟效益。
五、結論 PC 構件在裝配式建筑發展過程中具有重要地位,在我國 PC 構件行業蓬勃發展的形勢下,加強質量管理具有很現實的意義。通過本文的分析,我們可以進一步識別 PC 質量通病,優化質量控制措施,針對性地處理質量問題。但歸根結底,PC 質量問題還是企業管理的綜合性問題,一定要從系統的、全面的角度去看待和解決。 質量管理“魚刺圖”:
尤其重視做好以下幾方面的工作: 1、明確質量標準:因地制宜制定企業、項目、產品的質量標準體系,確保質量標準的可實施性; 2、建立質量管理體系:學會用ISO 質量管理體系的方法系統地管理質量; 3、持續改進生產工藝:堅持“計劃、實施、檢查、處理”(PDCA)循環工作方法,持續改進的生產工藝和質量;
4、確保資源投入:企業管理層應樹立正確的質量意識,確保質量管理的資源投入。 |