引言

近年來,在國家和行業(yè)主管部門的大力支持下,預制裝配式建筑取得了快速發(fā)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(xiàn)場施工和二次作業(yè),解決了不少現(xiàn)澆建筑的質量問題。

與此同時,因為行業(yè)發(fā)展速度快、熟練工人少、產(chǎn)業(yè)配套不成熟等因素,目前在 PC 構件生產(chǎn)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、尺寸偏差通病:這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

混凝土強度不足

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(tǒng)的預制構件,在帶模板蒸汽養(yǎng)護的情況下,可以一次養(yǎng)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(yǎng)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(chǎn)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(chǎn)、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。

原因分析:

直接原因是混凝土養(yǎng)護時間短,措施不到位,缺乏過程混凝土強度監(jiān)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。

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(chǎn)的混凝土,每天做同條件養(yǎng)護試件若干組,并根據(jù)需要試壓;做好混凝土出池后各階段的養(yǎng)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。

處理方法:

對施工過程中發(fā)現(xiàn)的混凝土強度不足問題,應當繼續(xù)加強養(yǎng)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(xù)施工;對最終強度達不到設計要求的,應當根據(jù)最終值提請設計院和監(jiān)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。

鋼筋或結構預埋件尺寸偏差過大

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。

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。

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(xiàn)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(zhí)行檢驗程序。

處理方法:

對施工過程中發(fā)現(xiàn)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(jīng)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(shù)據(jù),提請設計和監(jiān)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。

鋼筋保護層厚度不合格

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。

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。

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(xié)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。

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(jīng)設計、監(jiān)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(fā)生很難處理,而且往往是大面積系統(tǒng)性的,應當引起重視。

裂縫

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。

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(chǎn)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(yǎng)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(xù)增長,當混凝土強度增長不足以抵抗所受拉應力時,出現(xiàn)裂紋。拉應力持續(xù)存在,則裂紋持續(xù)開展。壓應力也可能產(chǎn)生裂紋,但這種裂紋伴隨的是混凝土整體破壞,一般很少見。

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(yōu)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(yǎng)護工作;制定詳細的構件吊裝、碼放、倒運、安裝方案并嚴格執(zhí)行;對于清水混凝土構件,應及時涂刷養(yǎng)護劑和保護劑。

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(jīng)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(huán)氧樹脂的方法將內部裂紋填實,再進行表面封閉。超過規(guī)范規(guī)定的裂紋,應制定專項技術方案報設計和監(jiān)理審批后執(zhí)行。已經(jīng)破壞嚴重的構件,則已無修補必要。

灌漿孔堵塞

問題描述:

當采用灌漿套筒進行鋼筋連接時,會出現(xiàn)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。

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。

預防措施:

優(yōu)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(zhí)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。

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(jiān)理審核處理。

尺寸偏差通病

構件尺寸偏差、平整度不合格 

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) 、軸線位置超規(guī)范允許偏差值。

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(xiàn)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(chǎn)出來后碼放、運輸不當,導致出現(xiàn)塑性變形。

預防措施:

優(yōu)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(chǎn)的產(chǎn)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(wěn)定性,確保模具在澆筑混凝土及養(yǎng)護的過程中,不變形、不失穩(wěn)、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(fā)現(xiàn)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(zhí)行;嚴格執(zhí)行“三檢”制度。

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(jīng)設計單位及監(jiān)理(建設)單位認可后進行處理。對經(jīng)處理后的部位,應重新驗收。

預埋件尺寸偏差 

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(guī)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。

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。

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(fā)現(xiàn)問題,進行糾正。

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(jīng)設計單位及監(jiān)理(建設)單位認可后進行處理。對經(jīng)處理后的部位,應重新驗收。

缺棱、掉角

問題描述:

構件邊角破損,影響到尺寸測量和建筑功能。

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。

預防措施:

優(yōu)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。

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(yǎng)護不少于48小時,最后做必要的表面修飾。超過規(guī)范允許范圍要報方案經(jīng)設計、監(jiān)理同意,不能滿足規(guī)范要求的報廢處理。

孔洞、蜂窩、麻面

問題描述:

孔洞 是指混凝土中孔穴深度和長度均超過保護層厚度;蜂 是指混凝土表面缺少水泥砂漿而形成石子外露;麻面是指構件表面上呈現(xiàn)無數(shù)的小凹點,而無鋼筋暴露的現(xiàn)象。

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。

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(chuàng)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(guī)范要求的混凝土;按規(guī)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)。

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(yǎng)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(fā)現(xiàn)空洞內部空間較大或者構件兩面同時出現(xiàn)空洞,應引起重視。如果缺陷部位在構件受壓的核心區(qū),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(guī)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。

表觀質量通病

色差

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。

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(yǎng)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。

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(yǎng)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(wěn)定。

處理方法:

養(yǎng)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。

砂斑、砂線、起皮

問題描述:

混凝土表面出現(xiàn)條狀起砂的細線  或斑塊,有的地方起皮,皮掉了之后形成砂毛面 。

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(yǎng)護升溫速度太快,引起表面爆皮。

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(xù)繼配和二區(qū)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(yǎng)護制度。

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。

 污跡

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。

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。

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(yōu)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。

處理方法:

構件表面的污跡要根據(jù)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。

 氣孔

 問題描述:

混凝土表面分布有0.5~5mm 左右的小氣孔 ,有的地方還特別密集,影響觀感。

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(fā)揮作用),被粘下一層皮來。

預防措施:

優(yōu)選外加劑、脫模劑、模板;根據(jù)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)。

處理方法:

對表面局部出現(xiàn)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。

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(qū)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(tǒng)現(xiàn)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(chǎn)。在生產(chǎn)初期,由于技術工人和管理人員對項目生疏,出現(xiàn)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(jīng)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(chǎn)逐步走入正軌,生產(chǎn)質量得到徹底改善,取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。

結論

PC 構件在裝配式建筑發(fā)展過程中具有重要地位,在我國 PC 構件行業(yè)蓬勃發(fā)展的形勢下,加強質量管理具有很現(xiàn)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(yōu)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(yè)管理的綜合性問題,一定要從系統(tǒng)的、全面的角度去看待和解決。

尤其重視做好以下幾方面的工作:

 明確質量標準:因地制宜制定企業(yè)、項目、產(chǎn)品的質量標準體系,確保質量標準的可實施性;

 建立質量管理體系:學會用ISO 質量管理體系的方法系統(tǒng)地管理質量;

 持續(xù)改進生產(chǎn)工藝:堅持“計劃、實施、檢查、處理”(PDCA)循環(huán)工作方法,持續(xù)改進的生產(chǎn)工藝和質量;

 確保資源投入:企業(yè)管理層應樹立正確的質量意識,確保質量管理的資源投入。