装配式建筑施工培训-装配式叠合板裂缝成因分析及控制措施

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言近年来，随着城市化进程的推进，市场逐渐加大了对建筑的需求，尤其是装配式建筑受到广泛关注。国家也已经出台政策大力推广装配式建筑，旨在形成完整的、有机的产业链，实现房屋建造全过程的工业化、集约化和社会化，从而提高建筑工程质量和效益，实现节能减排与资源节约。装配式建筑具体是指“由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而形成的混凝土结构”。大量研究和工程实践证明钢筋混凝土结构的微裂缝是难以避免的，可以说是一种材料特征，但是如果在生产过程中不能有效把控，混凝土结构中的微裂缝可能会进一步延伸扩大，形成肉眼可见的裂缝，更严重的，将会影响结构的安全性。本文针对装配式建筑中最常用的预制构件之一叠合板会出现的裂缝问题进行分析，并提出相应的控制措施。1、叠合板的概述叠合板是叠合构件的一种，是由预制混凝土构件（或既有混凝土结构构件）和后浇混凝土组成，以两阶段成型的整体受力结构构件（如图1.1所示）。图1.1叠合板示意图施工时，现场先安装预制混凝土底板，以其为模板，辅以配套支撑，再浇筑混凝土叠合层（即上部现浇混凝土部分），当上层混凝土与预制板形成统一整体时，共同承担上部的荷载。这种结构优势明显，结合了现浇结构和预制结构的优点，在保证结构整体性的同时，又能满足构件工业化进度的要求，而且节约了大量的模板支拆，降低了施工成本，是非常具有拓展潜力的楼盖形式。2叠合板裂缝成因分析及控制措施一般叠合板厚度只有60mm，刚度和承载力较小，出现裂缝是叠合板最常见的质量通病，如图2.1所示。图2.1叠合板裂缝叠合板预制层的工艺流程如下：模台清理→组模→涂刷缓凝剂、脱模剂→钢筋绑扎→水电预埋→混凝土浇筑→振捣→预养→拉毛→养护→脱模起吊→运输到成品堆放区（根据设计要求增设水洗）。根据我们经验，可能产生裂缝的主要工序有振捣、拉毛、养护、拆模、吊运、堆放等。本文将通过这些主要工序分析叠合板生产过程中出现的早期裂缝现象的原因并提出相应的控制措施。2.1叠合板浇筑、振捣、拉毛2.1.1成因分析混凝土浇筑后，目前在PC自动流水线上，预制构件主要采用振动台进行振捣。采用振动台振捣，震动频率快、效率高，仅需15-30S便振捣完成。由于设备操作人员的经验不足，往往出现过震，产生离析现象，造成裂缝的产生。预制构件使用的混凝土坍落度较小、黏度较大，采用固定模台生产时，用振捣棒振捣，容易过度振捣桁架，且因振捣点位少，很容易导致桁架外露筋处混凝土严重泌浆甚至局部离析，造成沿着桁架筋方向的裂缝。还要注意的是，由于人工振捣和拉毛过程踩踏桁架筋会导致桁架筋及部分钢筋网片发生位移，在未凝结的混凝土结构中产生了间隙，最终造成顺桁架筋方向形成的裂缝。2.1.2控制措施采用振动台振捣混凝土，对设备操作人员进行交底，明确操作要求。采用人工振捣时，振捣棒应横放振捣，同时注意振捣时间，避免局部过振和振捣桁架。在施工作业过程中，混凝度未达到起吊强度前，严禁踩踏桁架筋。2.2叠合板养护2.2.1成因分析混凝土因养护不到位也是出现裂缝的主要原因之一。混凝土逐渐硬化和增长强度其实是水化反应的过程，而水化反应对温度、湿度有着较高的要求。因此，当温度、湿度达不到要求时，因混凝土收缩很容易使构件产生裂缝。因此采取一定措施对混凝土进行养护尤为重要，目前构件在工厂中的养护主要采用蒸汽养护的方式，我们也对蒸汽养护进行分析。蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段：构件在浇筑完成后的预养护时期即为静停期，是构件放置在室温下进行养护的过程。在这个阶段构件中的固体颗粒在重力作用下会下沉，内部气泡会向外扩散，这样做能够使得内部气体顺利排放出去，并且能够提高水泥在蒸汽养护前的水化程度，使水泥能够具有一定的初始结构强度。升温期在蒸汽养护工艺操作过程中对混凝土性能的影响非常重要，产生的放气现象能够引起显著的破坏作用。当混凝土预制构件受到蒸汽养护后，其在混凝土预制构件的表面会立马的冷却和凝结，然后就会产生冷凝水膜的现象并且会立即产生冷凝热蒸汽，在这个时候，气体和水分就会在混凝土的内部进行传输，将一些孔都慢慢的连接起来，从而形成了定向的孔缝，然后混凝土的体积就会迅速的膨胀和增大。混凝土初始结构在升温期的强度会比较低，其内应力还没有形成，如果升温过快，混凝土的孔隙会慢慢增多、体积增大，最终造成裂缝。混凝土预制构件强度增长的重要时期是恒温期，在这个阶段，我们需要注意不要将保温温度设定过高，因为温度过高会影响混凝土强度的增长。同时，在此阶段，水泥的水化反应会比较剧烈，会造成混凝土的内部温度在一定时间内超出介质温度，其内部的水分、气体都会继续产生膨胀，减缩也在增加，若恒温养护的温度过高，混凝土的强度得不到增长，混凝土构件在此阶段无法抵抗这些不利因素，最终将造成构件裂缝的产生。在降温的时期，混凝土的预制构件的结构就会慢慢的定型，这时候混凝土的内部所发生的变化主要是由于混凝土内外的温差、体积的收缩、水分的汽化、拉应力大而造成的，若不注意控制降温速度将会致使混凝土预制构件产生微裂缝。叠合板在转运至堆场后，后期养护不到位，没有及时洒水保温，都会造成裂缝的形成。2.2.2控制措施在预养护时期，控制预养温度不低于10℃，混凝土终凝且在灌筑结束4～6h后才可升温；升温时控制升温速度，不宜大于10℃/h；恒温期间混凝土内部温度不宜超过60℃，最大不得超过65℃，恒温养护时间应根据构件脱模强度要求、混凝土配合比情况以及环境条件等通过试验确定；降温期，保证降温速度不大于10℃/h；还应尽量保证罩内各部位温度一致，温差不宜大于15℃。叠合板转运至堆场后，要定时洒水，在冬季，应注意保温。2.3叠合板拆模阶段2.3.1成因分析构件养护结束后，构件强度如未达到拆模的强度要求而强制拆模，可能会因为强度原因，使构件侧面产生裂缝，后期存放、成品保护不到位，这些裂缝会继续延展，最终在板面上形成不同方向的裂缝。2.3.2控制措施拆模前应采用回弹仪坚持叠合板强度，待叠合板达到设计强度要求的75%或者设计图纸要求的强度后，方可拆模。拆模应按要求模具的组装工艺以及拆模要求进行，严禁暴力拆模。2.4叠合板起吊、转运2.4.1成因分析叠合板吊点位置是经过叠合板的形状、大小，通过受力分析、弯矩计算并辅助国家规范、图集最终确定的，因此较大的叠合板往往有六点、八点起吊不等。由于叠合板是平起，且厚度仅60mm，为防止叠合板起吊转运过程受力不均匀导致内伤，有专用的平衡架辅助起吊。但在实际操作过程中，往往出现构件直接起吊不采用平衡架；设计要求六点、八点起吊但生产时依旧四点起吊；不按照图纸规定的吊点位置起吊等不规范行为。这些不规范操作会造成构件在吊运途中因挠度过大而产生裂缝。构件从工厂到堆场再到现场存在多次转运，这种不规范操作会加深叠合板裂缝，最终裂缝将延伸至整块板，更严重的会形成贯穿裂缝，致使整块板报废。2.4.2控制措施加强对工厂的管理，规范吊装、转运操作流程，严格要求工人按照设计图纸规定的吊点数量与位置，使用专业吊具进行吊运，要慢起慢落，避免与其他物体想撞，并要确保起重设备的吊钩位置、吊具及构件重心在垂直方向上重合，吊索与构件的水平夹角不应小于45度，不宜小于60度；减少不必要的吊运次数；保证构件达到设计强度的75%或设计图纸要求强度后，再吊运构件。2.5叠合板的堆放2.5.1成因分析在实际码存放过程中往往出现很多不规范的堆放方式，如：叠合板堆放过高，某些工厂为了节约场地，叠合板码放高达8-10层；叠合板码放不规整，大板压小板；垫木摆放随意、不规范，上下层垫木不在同一垂直线上，而且没有按照要求摆放，超长超宽的叠合板依旧只放四块垫木。这些行为造成叠合板支撑受力不均匀，进而导致裂缝产生。这种现象在施工现场尤为突出。2.5.2控制措施每垛叠合板尺寸规格应尽量统一,严禁大板压小板；保证每层支点在同一垂直线上，避免因支点上下不一而产生剪切裂缝；支点应放置在桁架筋侧边，板两端（至板端200mm）及跨中位置均应设置支点且间距不大于1.6m；堆放层数不宜超过6层；构件生产完成后，应尽早运至现场安装，在堆场堆放时间不宜超过2个月。2.6叠合板的运输2.6.1成因分析叠合板因运输原因产生裂缝的情况，与堆放时产生裂缝的原因基本一致，但在运输中难免会有道路不平而引起汽车颠簸，这样会产生动荷载，若固定叠合板的方式不牢固，则很难约束叠合板，叠合板之间发生相对位移，最终导致叠合板产生裂缝。2.6.2控制措施运输时叠合板的堆放控制措施与2.5.2相同，但是应在支点处绑扎牢固，防止构件在运输途中移动或跳动。同时，在底板的边部或与绳索接触的混凝土，应采用衬垫加以保护。3、叠合板裂缝的处理根据裂缝影响结构性能、安装和使用功能的严重程度，裂缝分为了严重和一般两种情况：当构件主要受力部位有影响结构性能或使用功能的裂缝，则为严重缺陷；其他部位有少量不影响结构性能和使用功能的裂缝则为一般裂缝[1]。根据大量工程经验与试验证明，由于混凝土本身的物理性能以及生产、施工现场情况复杂，混凝土出现微裂缝总会或多或少存在。我们要加强施工管理杜绝出现严重裂缝、减少出现一般裂缝；同时我们对已经出现的裂缝要及时修补、处理做好成品保护，避免混凝土内部裂缝进一步发展扩大，进而形成危害结构安全性和耐久性的裂缝。对于构件裂缝的处理，