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PC 构件结构质量通病分析、预防和处理系列之(一)

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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。


一、结构质量通病


1.混凝土强度不足


-A-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。


-B-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。


-C-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。


-D-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。


2、钢筋或结构预埋件尺寸偏差过大


-A-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。


-B-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。



-C-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。


-D-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。

3、钢筋保护层厚度不合格


-A-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。


-B-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。



-C-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。


-D-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。

4、裂缝


-A-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。


-B-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。



-C-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。


-D-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。


5、灌浆孔堵塞


-A-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。


-B-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。



-C-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。


-D-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。




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