某鋁合金模板現(xiàn)澆混凝土質(zhì)量缺陷分析及整改措施

徐 正

（華匯工程設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，浙江 紹興 312000）

鋁合金模板（簡(jiǎn)稱鋁模）作為高周轉(zhuǎn)模板，具有質(zhì)量輕，剛度大，周轉(zhuǎn)成本與木?；境制?，后期可回收利用的優(yōu)點(diǎn)，近些年在高層建筑施工中得到快速應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)在《組合鋁合金模板工程技術(shù)規(guī)程（JGJ 386—2016）》［1］中作了規(guī)定，但鋁模成型的混凝土在工程實(shí)踐中也出現(xiàn)了一些質(zhì)量缺陷須進(jìn)行研究解決。

1 項(xiàng)目概況

某高層住宅區(qū)1＃樓，地上31層，地下1層，建筑高度97.2 m，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.1 m，設(shè)一道抗震縫，結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度31 m，寬度12.5 m，剪力墻結(jié)構(gòu)，后注漿鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，1～4層墻體混凝土C45，其他層C40～C30，梁板C30。從3層開始為標(biāo)準(zhǔn)層，各層采用鋁模全現(xiàn)澆一次澆搗成型。

2 質(zhì)量缺陷情況

模板拆除后混凝土墻體和梁陸續(xù)出現(xiàn)一些細(xì)裂縫和其他質(zhì)量問題。

2.1 墻體窗洞口角部斜向裂紋

裂縫主要集中在洞口兩側(cè)下角部，呈八字形分布，一般角部出現(xiàn)一條長(zhǎng)縫，個(gè)別角部以一條長(zhǎng)縫為主向周邊擴(kuò)展出多條細(xì)縫（圖1），裂縫長(zhǎng)度大多在200～400 mm之間，窗角處最寬，向斜下延伸收窄，經(jīng)裂縫測(cè)寬儀檢測(cè)，裂縫寬度在0.1～0.2 mm之間，鑿開裂縫處后，裂縫深度到鋼筋表面。

圖1 窗臺(tái)角部裂縫

2.2 墻體表面不規(guī)則裂紋

裂縫在墻面出現(xiàn)位置無明顯分布規(guī)律，局部區(qū)域會(huì)集中產(chǎn)生多條細(xì)、密、短、不連通的裂縫，裂縫無明顯方向性，經(jīng)檢測(cè)，裂縫基本上是淺層表面縫。

2.3 梁底及梁側(cè)環(huán)向裂紋

裂縫位置主要集中在外墻陽臺(tái)梁的跨中部位，連梁與剪力墻交界的連梁端部，裂縫從梁底向梁兩側(cè)延伸至板底下100 mm左右，呈U字型，形成較細(xì)的局部貫穿縫，裂縫方向平行于箍筋布置方向，一道梁上一般只出現(xiàn)一道裂縫，不同樓層相同部位均出現(xiàn)該類裂紋。

2.4 混凝土表面氣泡孔

氣泡孔在墻面普遍存在，梁表面較少。其中墻體的中下部數(shù)量多、孔徑小，墻體的中上部孔數(shù)相對(duì)稀疏但孔徑明顯大于下部，另外模板交界處氣泡數(shù)量明顯多于模板中部。個(gè)別混凝土表面出現(xiàn)連續(xù)水波紋或麻面現(xiàn)象。

2.5 窗臺(tái)處浮漿，線腳開裂破損

窗臺(tái)表面普遍存在浮漿較多、氣孔大的情況（圖2），窗臺(tái)內(nèi)側(cè)防水翻邊處出現(xiàn)混凝土骨料數(shù)量少、強(qiáng)度低、易破損現(xiàn)象。

圖2 窗臺(tái)浮漿

3 質(zhì)量缺陷原因分析

3.1 基本情況調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋，剛拆模時(shí)混凝土表面未發(fā)現(xiàn)明顯質(zhì)量問題，裂縫和表面氣泡等基本上在拆模不久后產(chǎn)生，并在短期內(nèi)出現(xiàn)增多。

3.1.1 設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)層混凝土墻體厚度200 mm，墻體以構(gòu)造配筋為主，豎向筋φ10＠200，水平筋φ8＠200，另設(shè)拉筋。窗下非承重填充墻原設(shè)計(jì)為砌筑類墻體，根據(jù)鋁模全現(xiàn)澆施工工藝要求，在采取適當(dāng)措施后改為現(xiàn)澆混凝土墻體與主體結(jié)構(gòu)墻體一次性連續(xù)澆筑，見圖3。墻體配筋滿足計(jì)算和相關(guān)構(gòu)造要求。

圖3 窗下墻節(jié)點(diǎn)

3.1.2 混凝土

項(xiàng)目中的商品混凝土采用普通硅酸鹽水泥，機(jī)制砂石骨料（骨料強(qiáng)度整體偏低，粒徑偏小，砂中粉粒含量較高），內(nèi)摻粉煤灰和外加劑等；為保證混凝土泵送效果，坍落度控制在140 mm左右。

3.1.3 鋁模

為保證后期的粉刷粘結(jié)效果，工程采用毛面鋁模。項(xiàng)目模板主系統(tǒng)1套，樓板支撐3套，梁底支撐3套，懸挑部位支撐4套。

3.1.4 施工及養(yǎng)護(hù)

項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層施工時(shí)間為春季，墻體和樓板混凝土為一次性連續(xù)澆搗成型，窗洞口下混凝土在洞口兩側(cè)作常規(guī)振搗。

模板拆除后，對(duì)混凝土墻面采用灑水養(yǎng)護(hù)為主，早晚各一次。

3.2 原因分析

3.2.1 裂縫性質(zhì)及危害判別

根據(jù)情況調(diào)查，結(jié)合《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》［2］對(duì)裂縫的相關(guān)闡述，排除了荷載效應(yīng)引起的結(jié)構(gòu)縫。另外房屋單元長(zhǎng)度較短，施工期間季節(jié)溫差較小，裂縫早期出現(xiàn)特點(diǎn)，排除了混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于溫差產(chǎn)生的溫度縫。

從裂縫產(chǎn)生的時(shí)間、部位、形態(tài)等初步判定該裂縫主要是混凝土硬化過程中因濕度變化產(chǎn)生的早期塑性收縮裂縫和失水干縮裂縫。

該類裂縫不直接影響主體結(jié)構(gòu)安全，但影響房屋的正常使用觀感及耐久性能。

3.2.2 裂縫產(chǎn)生原因分析

造成此類混凝土裂縫主要有以下幾方面因素：

1）混凝土原材料質(zhì)量：混凝土為骨料、水泥石、氣體、水分等組成的非勻質(zhì)材料，硬化過程中會(huì)產(chǎn)生黏著裂縫和水泥石裂縫。骨料級(jí)配差、骨料偏細(xì)及原材料中的雜質(zhì)都會(huì)加劇微裂縫產(chǎn)生。當(dāng)微裂縫在濕度變形和溫差變形作用下產(chǎn)生貫通時(shí)，就變成肉眼可見的混凝土裂縫。因此，早期塑性收縮裂縫和失水干縮裂縫程度與混凝土的水灰比、含水量、水泥含量、砂石料含泥粉量、礦物質(zhì)摻量和外加劑添加的不同都有直接聯(lián)系。

2）鋁模：鋁模相對(duì)于木模具有更好的導(dǎo)熱散熱性能，在水泥硬化過程中，混凝土內(nèi)部溫度較高，但鋁模板散熱較快，導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)表面溫度下降較快，尤其是夜晚時(shí)段，當(dāng)表面混凝土塑性收縮值超過混凝土抗收縮應(yīng)力上限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生表面細(xì)裂縫。另外，混凝土硬化過程中產(chǎn)生的水分吸附在鋁模表面，由于鋁材無法吸收水分，其良好的密封性又無法及時(shí)蒸發(fā)水分，混凝土表面強(qiáng)度發(fā)展緩慢，拆模后水分急劇揮發(fā)會(huì)在其表面產(chǎn)生無規(guī)則的細(xì)縫或龜裂。

3）施工質(zhì)量：按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范（GB 50666—2011）》［3］要求，對(duì)墻板類高度較高的構(gòu)件混凝土需嚴(yán)格進(jìn)行分層澆筑振搗，確保模板內(nèi)各個(gè)部位混凝土密實(shí)、均勻，不應(yīng)漏振、欠振、過振；洞口等特殊部位的混凝土應(yīng)采取加強(qiáng)振搗措施。經(jīng)了解，目前工程中普遍采用一次性澆搗為主，對(duì)特殊部位并未采取加密振點(diǎn)或其他輔助措施。

4）拆模時(shí)間及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量：本工程側(cè)模拆模較早，基本上在終凝完成后就拆除墻模，此時(shí)混凝土表面濕度大，當(dāng)養(yǎng)護(hù)不到位時(shí)混凝土表面失水過快極易引起干縮裂縫。

5）其他因素：主要是構(gòu)件截面突變引起應(yīng)力集中，如文中出現(xiàn)裂縫的窗洞口角部、梁墻交接處等部位。

3.2.3 表面氣孔產(chǎn)生原因分析

采用鋁模的混凝土表面產(chǎn)生的氣孔明顯多于傳統(tǒng)的木模、竹模，與鋁模自身特點(diǎn)有著密切關(guān)系。

1）相對(duì)于木模和竹模，鋁模具有更好的密封性能，鋁模自身無法吸收聚集在混凝土表面的游離水分，這些水分會(huì)在混凝土表面形成細(xì)小的水泡，拆模后當(dāng)自由水揮發(fā)后就會(huì)產(chǎn)生氣孔或麻面。

2）鋁模拆模時(shí)間一般早于木模和竹模，無法在早期通過模板面澆水對(duì)混凝土表面進(jìn)行濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)。

3）鋁模板表面遺留殘?jiān)鼤r(shí)，會(huì)導(dǎo)致混凝土澆筑產(chǎn)生的氣泡排出受阻，毛面鋁模影響更明顯，拆模后易出現(xiàn)粘?，F(xiàn)象。

4）混凝土一次性澆筑過高，分層厚度不合理，使得混凝土中氣泡不能被充分排出。

3.2.4 其他缺陷原因

窗臺(tái)處存在明顯浮漿和線腳開裂破損為全鋁模工藝和施工綜合因素造成。

窗下墻為防止混凝土澆搗時(shí)漏漿一般都會(huì)在窗臺(tái)面設(shè)置全封閉模板（圖4），實(shí)際施工時(shí)振搗棒無法插入窗下墻混凝土進(jìn)行振搗，即一般工程施工中該處混凝土完全靠混凝土自重密實(shí)，存在嚴(yán)重的漏振現(xiàn)象，且周邊混凝土振搗后的浮漿易在窗臺(tái)表面堆積。

圖4 窗臺(tái)模板

4 解決方案探討

從上述分析中知道，控制混凝土質(zhì)量、施工質(zhì)量、保障養(yǎng)護(hù)措施和對(duì)鋁模全現(xiàn)澆施工工藝進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整是解決質(zhì)量問題的重要措施，同時(shí)應(yīng)在易出現(xiàn)的裂縫部位進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)構(gòu)造優(yōu)化和補(bǔ)強(qiáng)。

4.1 混凝土材料措施

1）優(yōu)化混凝土配合比，粗骨料換用強(qiáng)度較高的青石骨料，嚴(yán)格控制砂石材料的含泥量和粉粒含量。減少混凝土的水灰比及粉砂含量，提高混凝土的早期強(qiáng)度。

2）加強(qiáng)管理，混凝土攪拌車在等待泵送過程中，筒體必須保持正常轉(zhuǎn)動(dòng)；嚴(yán)禁工地現(xiàn)場(chǎng)隨意在混凝土中加水。

4.2 鋁模工藝措施

1）控制模板拆除時(shí)間點(diǎn)，避免拆模時(shí)混凝土溫度與環(huán)境溫度相差過大。

2）加強(qiáng)鋁模板拆除后表面混凝土殘?jiān)那謇恚_保裝模前鋁模板表面清潔光滑。

3）改進(jìn)脫模劑成膜工藝，采用潤(rùn)滑度較高、質(zhì)量較好的脫模劑，保證混凝土澆筑時(shí)混凝土與鋁模接觸界面氣泡能順利排出。

4.3 設(shè)計(jì)措施

1）窗下填充墻采用鋁模全現(xiàn)澆一次性澆筑時(shí)，除一側(cè)混凝土需連續(xù)澆筑采用剛性連接外，其余交接部位應(yīng)采用柔性可靠連接，設(shè)置引導(dǎo)縫，避免剛性連接（圖5）。

圖5 窗下墻拉縫

2）窗洞口四角設(shè)置斜向抗裂加筋，窗臺(tái)處水平筋直徑不宜小于12 mm。

3）對(duì)易出現(xiàn)裂縫的梁兩側(cè)增加一道直徑12 mm的腰筋。

4.4 施工措施

1）嚴(yán)格控制混凝土澆筑過程中的分層下料厚度并分層振搗；對(duì)易出現(xiàn)質(zhì)量問題的重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)按規(guī)范要求加強(qiáng)振搗密實(shí)。

2）窗臺(tái)處無法直接采用振搗棒振搗的，可采用模板外側(cè)振動(dòng)方式振搗密實(shí)混凝土。

3）梁施工時(shí)應(yīng)確保鋼筋位置準(zhǔn)確，避免主筋和箍筋保護(hù)層過厚。

4.5 養(yǎng)護(hù)管理措施

1）早期應(yīng)及時(shí)派專人負(fù)責(zé)對(duì)混凝土的表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面濕潤(rùn)。

2）根據(jù)氣候條件適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

3）拆模后應(yīng)避免在構(gòu)件上部堆放過重設(shè)備或材料。

5 已有質(zhì)量缺陷處理

鑒于裂縫和表面氣孔對(duì)主體結(jié)構(gòu)安全和混凝土強(qiáng)度等級(jí)無影響（現(xiàn)場(chǎng)對(duì)氣孔較多部位進(jìn)行取芯試壓，強(qiáng)度滿足要求），因此對(duì)淺層裂縫按《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50367—2013）》［4］第17章裂縫修補(bǔ)技術(shù)相關(guān)規(guī)定修復(fù)，表面氣孔按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》8.9節(jié)混凝土質(zhì)量缺陷修整相關(guān)規(guī)定處理，所有質(zhì)量缺陷處理應(yīng)在裂縫穩(wěn)定后進(jìn)行。

6 跟蹤調(diào)查

1）在出現(xiàn)的裂縫處設(shè)置灰餅，根據(jù)灰餅是否沿原墻體裂縫開裂判定裂縫穩(wěn)定性。經(jīng)過幾個(gè)月的觀測(cè)，基本無開裂現(xiàn)象，驗(yàn)證了裂縫的原因判斷。

2）對(duì)后續(xù)的樓層按上述措施調(diào)整后，混凝土構(gòu)件表面裂縫及氣孔明顯減少。

3）實(shí)體樣板房的精裝修飾面和瓷磚鋪貼均已完成，未發(fā)現(xiàn)在原裂縫位置再次出現(xiàn)裝飾層裂縫。

7 結(jié) 語

1）鋁模全現(xiàn)澆工程混凝土構(gòu)件表層裂縫及氣孔等缺陷產(chǎn)生原因是多方面的，非結(jié)構(gòu)性的缺陷在經(jīng)過一定時(shí)間后將不會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，修補(bǔ)后對(duì)混凝土質(zhì)量基本無影響。

2）建議對(duì)全現(xiàn)澆工程中非承重墻與承重墻間應(yīng)采取一端剛性連接，其余交界面柔性連接，對(duì)剛接區(qū)段應(yīng)采取必要設(shè)計(jì)抗裂加強(qiáng)措施。

3）應(yīng)重視窗洞口、混凝土變截面等應(yīng)力集中區(qū)重點(diǎn)部位的設(shè)計(jì)抗裂構(gòu)造措施并確保施工質(zhì)量。