某铝合金模板现浇混凝土质量缺陷分析及整改措施

jianzhu_123 发表于 2024-5-24 06:22:43

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铝合金模板（简称铝模）作为高周转模板，具有质量轻，刚度大，周转成本与木模基本持平，后期可回收利用的优点，近些年在高层建筑施工中得到快速应用。相关技术在《组合铝合金模板工程技术规程（JGJ386—2016）》中作了规定，但铝模成型的混凝土在工程实践中也出现了一些质量缺陷须进行研究解决。
1　项目概况
某高层住宅区1＃楼，地上31层，地下1层，建筑高度972ｍ，标准层层高31ｍ，设一道抗震缝，结构单元长度31ｍ，宽度125ｍ，剪力墙结构，后注浆钻孔灌注桩基础，1～4层墙体混凝土C45，其他层C40～C30，梁板C30。从3层开始为标准层，各层采用铝模全现浇一次浇捣成型。
2　质量缺陷情况
模板拆除后混凝土墙体和梁陆续出现一些细裂缝和其他质量问题。
2.1　墙体窗洞口角部斜向裂纹
裂缝主要集中在洞口两侧下角部，呈八字形分布，一般角部出现一条长缝，个别角部以一条长缝为主向周边扩展出多条细缝（图1），裂缝长度大多在200～400mm之间，窗角处最宽，向斜下延伸收窄，经裂缝测宽仪检测，裂缝宽度在0.1～0.2mm之间，凿开裂缝处后，裂缝深度到钢筋表面。
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2.2　墙体表面不规则裂纹
裂缝在墙面出现位置无明显分布规律，局部区域会集中产生多条细、密、短、不连通的裂缝，裂缝无明显方向性，经检测，裂缝基本上是浅层表面缝。
2.3　梁底及梁侧环向裂纹
裂缝位置主要集中在外墙阳台梁的跨中部位，连梁与剪力墙交界的连梁端部，裂缝从梁底向梁两侧延伸至板底下100mm左右，呈Ｕ字型，形成较细的局部贯穿缝，裂缝方向平行于箍筋布置方向，一道梁上一般只出现一道裂缝，不同楼层相同部位均出现该类裂纹。
2.4　混凝土表面气泡
孔气泡孔在墙面普遍存在，梁表面较少。其中墙体的中下部数量多、孔径小，墙体的中上部孔数相对稀疏但孔径明显大于下部，另外模板交界处气泡数量明显多于模板中部。个别混凝土表面出现连续水波纹或麻面现象。
2.5　窗台处浮浆，线脚开裂破损
窗台表面普遍存在浮浆较多、气孔大的情况（图2），窗台内侧防水翻边处出现混凝土骨料数量少、强度低、易破损现象。
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3　质量缺陷原因分析
3.1　基本情况
调查根据现场反馈，刚拆模时混凝土表面未发现明显质量问题，裂缝和表面气泡等基本上在拆模不久后产生，并在短期内出现增多。
3.1.1　设计
标准层混凝土墙体厚度200mm，墙体以构造配筋为主，竖向筋φ10＠200，水平筋φ8＠200，另设拉筋。窗下非承重填充墙原设计为砌筑类墙体，根据铝模全现浇施工工艺要求，在采取适当措施后改为现浇混凝土墙体与主体结构墙体一次性连续浇筑，见图3。墙体配筋满足计算和相关构造要求。
3.1.2　混凝土
项目中的商品混凝土采用普通硅酸盐水泥，机制砂石骨料（骨料强度整体偏低，粒径偏小，砂中粉粒含量较高），内掺粉煤灰和外加剂等；为保证混凝土泵送效果，坍落度控制在140mm左右。
3.1.3　铝模
为保证后期的粉刷粘结效果，工程采用毛面铝模。项目模板主系统1套，楼板支撑3套，梁底支撑3套，悬挑部位支撑4套。
3.1.4　施工及养护
项目标准层施工时间为春季，墙体和楼板混凝土为一次性连续浇捣成型，窗洞口下混凝土在洞口两侧作常规振捣。模板拆除后，对混凝土墙面采用洒水养护为主，早晚各一次。
3.2　原因分析
3.2.1　裂缝性质及危害判别
根据情况调查，结合《工程结构裂缝控制》对裂缝的相关阐述，排除了荷载效应引起的结构缝。另外房屋单元长度较短，施工期间季节温差较小，裂缝早期出现特点，排除了混凝土结构构件由于温差产生的温度缝。从裂缝产生的时间、部位、形态等初步判定该裂缝主要是混凝土硬化过程中因湿度变化产生的早期塑性收缩裂缝和失水干缩裂缝。该类裂缝不直接影响主体结构安全，但影响房屋的正常使用观感及耐久性能。
3.2.2　裂缝产生原因分析
造成此类混凝土裂缝主要有以下几方面因素：
1）混凝土原材料质量：混凝土为骨料、水泥石、气体、水分等组成的非匀质材料，硬化过程中会产生黏着裂缝和水泥石裂缝。骨料级配差、骨料偏细及原材料中的杂质都会加剧微裂缝产生。当微裂缝在湿度变形和温差变形作用下产生贯通时，就变成肉眼可见的混凝土裂缝。因此，早期塑性收缩裂缝和失水干缩裂缝程度与混凝土的水灰比、含水量、水泥含量、砂石料含泥粉量、矿物质掺量和外加剂添加的不同都有直接联系。
2）铝模：铝模相对于木模具有更好的导热散热性能，在水泥硬化过程中，混凝土内部温度较高，但铝模板散热较快，导致现浇混凝土结构表面温度下降较快，尤其是夜晚时段，当表面混凝土塑性收缩值超过混凝土抗收缩应力上限时，就会产生表面细裂缝。另外，混凝土硬化过程中产生的水分吸附在铝模表面，由于铝材无法吸收水分，其良好的密封性又无法及时蒸发水分，混凝土表面强度发展缓慢，拆模后水分急剧挥发会在其表面产生无规则的细缝或龟裂。
3）施工质量：按《混凝土结构工程施工规范（GB50666—2011）》要求，对墙板类高度较高的构件混凝土需严格进行分层浇筑振捣，确保模板内各个部位混凝土密实、均匀，不应漏振、欠振、过振；洞口等特殊部位的混凝土应采取加强振捣措施。经了解，目前工程中普遍采用一次性浇捣为主，对特殊部位并未采取加密振点或其他辅助措施。
4）拆模时间及养护质量：本工程侧模拆模较早，基本上在终凝完成后就拆除墙模，此时混凝土表面湿度大，当养护不到位时混凝土表面失水过快极易引起干缩裂缝。
5）其他因素：主要是构件截面突变引起应力集中，如文中出现裂缝的窗洞口角部、梁墙交接处等部位。
3.2.3　表面气孔产生原因分析
采用铝模的混凝土表面产生的气孔明显多于传统的木模、竹模，与铝模自身特点有着密切关系。
1）相对于木模和竹模，铝模具有更好的密封性能，铝模自身无法吸收聚集在混凝土表面的游离水分，这些水分会在混凝土表面形成细小的水泡，拆模后当自由水挥发后就会产生气孔或麻面。
2）铝模拆模时间一般早于木模和竹模，无法在早期通过模板面浇水对混凝土表面进行湿润养护。
3）铝模板表面遗留残渣时，会导致混凝土浇筑产生的气泡排出受阻，毛面铝模影响更明显，拆模后易出现粘模现象。
4）混凝土一次性浇筑过高，分层厚度不合理，使得混凝土中气泡不能被充分排出。
3.2.4　其他缺陷原因
窗台处存在明显浮浆和线脚开裂破损为全铝模工艺和施工综合因素造成。窗下墙为防止混凝土浇捣时漏浆一般都会在窗台面设置全封闭模板（图4），实际施工时振捣棒无法插入窗下墙混凝土进行振捣，即一般工程施工中该处混凝土完全靠混凝土自重密实，存在严重的漏振现象，且周边混凝土振捣后的浮浆易在窗台表面堆积。
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4　解决方案探讨
从上述分析中知道，控制混凝土质量、施工质量、保障养护措施和对铝模全现浇施工工艺进行适当调整是解决质量问题的重要措施，同时应在易出现的裂缝部位进行适当设计构造优化和补强。
4.1　混凝土材料措施
1）优化混凝土配合比，粗骨料换用强度较高的青石骨料，严格控制砂石材料的含泥量和粉粒含量。减少混凝土的水灰比及粉砂含量，提高混凝土的早期强度。
2）加强管理，混凝土搅拌车在等待泵送过程中，筒体必须保持正常转动；严禁工地现场随意在混凝土中加水。
4.2　铝模工艺措施
1）控制模板拆除时间点，避免拆模时混凝土温度与环境温度相差过大。
2）加强铝模板拆除后表面混凝土残渣的清理，确保装模前铝模板表面清洁光滑。
3）改进脱模剂成膜工艺，采用润滑度较高、质量较好的脱模剂，保证混凝土浇筑时混凝土与铝模接触界面气泡能顺利排出。
4.3　设计措施
1）窗下填充墙采用铝模全现浇一次性浇筑时，除一侧混凝土需连续浇筑采用刚性连接外，其余交接部位应采用柔性可靠连接，设置引导缝，避免刚性连接（图5）。
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2）窗洞口四角设置斜向抗裂加筋，窗台处水平筋直径不宜小于12mm。
3）对易出现裂缝的梁两侧增加一道直径12mm的腰筋。
4.4　施工措施
1）严格控制混凝土浇筑过程中的分层下料厚度并分层振捣；对易出现质量问题的重点区域应按规范要求加强振捣密实。
2）窗台处无法直接采用振捣棒振捣的，可采用模板外侧振动方式振捣密实混凝土。
3）梁施工时应确保钢筋位置准确，避免主筋和箍筋保护层过厚。
4.5　养护管理措施
1）早期应及时派专人负责对混凝土的表面进行洒水养护，保持混凝土表面湿润。
2）根据气候条件适当延长养护时间。
3）拆模后应避免在构件上部堆放过重设备或材料。
5　已有质量缺陷处理
鉴于裂缝和表面气孔对主体结构安全和混凝土强度等级无影响（现场对气孔较多部位进行取芯试压，强度满足要求），因此对浅层裂缝按《混凝土结构加固设计规范（GB50367—2013）》第17章裂缝修补技术相关规定修复，表面气孔按《混凝土结构工程施工规范》8.9节混凝土质量缺陷修整相关规定处理，所有质量缺陷处理应在裂缝稳定后进行。
6　跟踪调查
1）在出现的裂缝处设置灰饼，根据灰饼是否沿原墙体裂缝开裂判定裂缝稳定性。经过几个月的观测，基本无开裂现象，验证了裂缝的原因判断。
2）对后续的楼层按上述措施调整后，混凝土构件表面裂缝及气孔明显减少。
3）实体样板房的精装修饰面和瓷砖铺贴均已完成，未发现在原裂缝位置再次出现装饰层裂缝。
7　结　语
1）铝模全现浇工程混凝土构件表层裂缝及气孔等缺陷产生原因是多方面的，非结构性的缺陷在经过一定时间后将不会进一步发展，修补后对混凝土质量基本无影响。
2）建议对全现浇工程中非承重墙与承重墙间应采取一端刚性连接，其余交界面柔性连接，对刚接区段应采取必要设计抗裂加强措施。
3）应重视窗洞口、混凝土变截面等应力集中区重点部位的设计抗裂构造措施并确保施工质量。

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