摘 要:目前,我国装配式建筑技术进入全面发展期,针对装配式混凝土预制构件裂缝问题,本文结合不同类型构件结构特征和受力状态、裂缝产生的部位、裂缝延伸现象等,从装配式预制构件原材料、构件生产和养护、构件安装等方面分析了裂缝产生的原因及机理,提出相关裂缝控制关键技术措施,以期为今后装配式混凝土构件质量控制提供参考。
关键词:装配式建筑;裂缝控制;预制构件;质量控制;
一、装配式建筑发展形势
装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑。近年来,装配式建筑行业高速成长,市场规模不断上升。装配式建筑相对于传统的现浇模式,具有环保、质量、成本等方面的优势,在人口逐渐老龄化、建筑劳动力成本急剧攀升的背景下优势急剧攀升。根据住建部数据显示,明确提出到2020 年实现装配式建筑占比达到30%以上的目标的省市约占总数的21%,及至2024 年,我国装配式建筑市场规模将超过12000 亿元。
装配式建筑还面临着诸多痛点,使得企业难以发挥装配式建筑的优势,同时制约行业的发展。如产业工人和资深技术人员紧缺、标准化程度低、构件连接技术落后、生产环节的增加也引发了更多的质量问题等。本文主要从装配式构件裂缝,阐述其发生原因、分类和控制措施,为今后装配式混凝土构件质量控制提供参考。
二、装配式预制构件裂缝形成机理与原因分析
国内外相关学者一般认为:裂缝是由于混凝土材料(包括水泥石和粗细骨料)变形受约束所引起的内应力大于材料抗拉强度的缘故,本质上是裂缝之间受拉混凝土拉伸变形和受拉钢筋拉伸变形之差。结合装配式混凝土构件材料准备、生产、运输、安装全过程,裂缝产生的原因有如下几种:
(1 )混凝土的收缩。收缩是混凝土的一个主要特性,对混凝土的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展则有可能引起机构物的开裂、变形甚至破坏。
(2 )温度应力。混凝土内的水泥在水化反应中发散出大量热量,使混凝土升温,并与外部气温形成一定温差,从而产生温度应力。其大小与温差有关,并直接影响到混凝土的开裂及裂缝宽度。
(3 )钢筋。配筋间距大、配筋率小的混凝土结构开裂多,无筋混凝土比有筋混凝土开裂多。钢筋的位置要正确,保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂。钢筋/预埋件保护层不足,同样引起构件开裂。
(4 )混凝土材料及配合比。配合比设计不当直接影响混凝土的抗拉强度,是造成混凝土开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大、水灰比大、含砂率不适当、骨料种类不佳、选用外加剂不当等,这几个因素是互相关联的。
(5 )养护条件。养护是使混凝土正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。如构件养护过程中升降温过快,蒸养过程中湿度不足、构件出窑时与环境温差过大等、养护温度不够导致强度不足均可能导致裂缝。
(6 )施工质量。混凝土浇筑施工中,振捣不均匀,或是漏振、过振等情况,会造成混凝土离析、密实度差,降低结构的整体强度。混凝土内部气泡不能完全排除时,钢筋表面的气泡则会降低混凝土与钢筋的粘结力。钢筋若受到过多振动,则水泥浆在钢筋周围密集,也将大大降低粘结力。
(7 )构件自身原因。构件太薄或跨度、长度尺寸过大,而未采取补偿收缩措施,或者构件内外温度不一致极易导致变形不同步产生裂缝。
(8 )存放转运原因。存放场地不平整导致运输车颠簸;垫块高度不一、摆放位置不对或数量不足;堆场积水、沉降、受震;吊装过程中吊索水平夹角过小;吊装过程发生碰撞;转运时发生碰撞;
(8 )安装产生的裂缝。如暴力施工;安装时不铺设坐浆料或坐浆料铺设不平整;忽略调缝或调缝方式不当,导致间距过小或出现瞎缝;安装后立即加以大量或集中荷载;不提前浇水进行嵌缝;灌浆料未达到规定强度提前拆除支撑等。
三、裂缝控制关键技术措施
国内外相关学者已经在混凝土裂缝控制方面进行了大量研究,本文结合预制构件裂缝产生原因和现场经验,从构件生产全过程甚至构件拆分提出以下裂缝控制关键技术措施。
(1 )材料方面。预制构件生产过程中,严格控制原材料质量及骨料级配,控制含泥量,优化配合比,降低水灰比,掺加补偿收缩材料,选用适应性好的添加剂等,可以减少混凝土自收缩。
(2 )加强生产过程管控。生产任务下达前编制专门技术质量交底;企业落实“三检”制度;管理人员监督好布料、振捣、养护、转运等工序质量控制,制定奖罚;转运前检查平整场地,规划路线;确保构件完好无损的交付客户。
(3 )构件生产企业与建筑主体施工单位做好技术交接。构件进场前由质检人员应做好相关质量检查,进场后组织专业技术人员进行抽查,对预制构件尺寸偏差、混凝土密实度、表面质量等指标逐一检查,并做构件损伤检测,对影响结构安全的构件坚决退场处理。
(4 )构件安装严格按照规范执行。合理选用吊具及吊钩;操作人员小心谨慎防止构件擦碰;按照施工图铺设座浆料并检查平整性;安装工程及时检查落实签名责任制。
(5 )设计应与构件生产施工人员良好沟通。如优化结构设计;在容易开裂的部位加设钢筋,以此有效减少裂缝产生;合理安排构件尺寸大小,钢筋间距及保护层;重要受力部位直接设计成补偿收缩混凝土;特殊部位采用高强或特种混凝土等。
(6 )预制构件拼装完成后,做好成品保护工作。严格控制刚完成安装构件上的荷载;当荷载无法减少时,应加设临时支撑;合理组织施工,在构件连接强度未发展前,禁止振动或干扰;需要时及时覆盖并进行温度湿度养护;防止后续施工对预制构件产生碰撞造成破损。
结束语
裂缝缺陷的形成原因有多方面,并且覆盖构件生产使用全过程。裂缝缺陷的防治措施应从构件原材料质量、生产过程以及后期的堆放、吊装、运输这些全过程进行控制。作为装配式建筑的从业人员,应系统深入的研究构件裂缝发生发展机制,分析裂缝的共性与差异性,采用合适方避免或修补措施,并总结经验,切实推动装配式构件发展。
参考文献
[1]梁冠成.混凝土预制构件生产周期内裂缝的形成及其防治[D].华南理工大学,2009.
[2]陈耀钢,郭正兴,董年才,等.全预制装配整体式剪力墙结构构件工厂化生产技术[J].施工技术,2011 ,40(11):6-9.