PC 构件结构质量通病分析、预防和处理1

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


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。