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对装配式清水混凝土框架柱施工质量控制研究

时间:2021-08-31

来源:科技创新与应用

摘 要:针对某装配式建筑项目实际情况,从装配式清水混凝土预制框架柱生产与现场施工两个方面论述质量控制要点,对构件生产与施工中的各项难点问题,均提出相应的解决方案,并明确施工中需要注意的各项要点,旨在为类似装配式建筑项 目的预制构件生产与施工提供可靠参考依据,保证施工质量,提高装配式建筑的整体施工水平。


在我国不断加大力度推广装配式建筑的宏观背景之 下,国内很多地区都开始大量修建装配式建筑,尤其是竖向称重构件目前正大量使用预制构件。对于竖向预制构件,可使用多种方式进行连接,目前常见的包括套筒灌浆、机械连接和焊接等,对于高度超过 12m 和层数为 3 层以上的装配式建筑,建议使用套筒灌浆的方法进行连接。当采用套筒灌浆方法连接预制构件时,延长管走向会对构件强度造成很大影响,但相关规范并没有提出明确 的要求和规定。另外,我国大部分装配式建筑都采用单层 模板实现钢筋定位,采用双层钢板进行定位的做法还没有相关报道。对此,本次结合实例从构件生产和现场施工两个方面入手提出装配式清水混凝土框架柱施工质量控 制要点。


1 工程概况


某建筑工程总建筑面积约为 9600m2,地上 6 层,设 1 层地下室,采用装配式框架结构,整个建筑主体结构的实际装配率可以达到 90%,而且还引入了清水混凝土的做法,是当地第一个在装配式建筑中引入清水混凝土的项目,该建筑主楼各结构部分的预制构件均使用的是清水混凝土,其表面十分光滑与平整,基本不需要进行装修处理,符合绿色低碳和环保的基本理念。现以该项目为研究对象,对其装配式清水混凝土框架柱的施工质量控制做 法做如下介绍与分析。


2 装配式清水混凝土框架柱生产质量控制


(1)构件厂家大多采用平模方式进行预制柱的生产,其底模和侧模均采用钢模;采用人工对上表面进行收面, 使平整度与光滑度相对较差。为确保生产完成的预制柱构件表面达到预期的清水效果,选择两个呈 L 型的直角钢进行立模,框架柱侧面和钢模之间的接触务必保证构造柱构件表面达到光滑和平整。阳角拼缝只有两条,可减小拼缝部位泌水发生概率。将阳角做成圆弧,除了能保证美观性,还能有效防止磕碰。


(2)框架柱构件之间的连接主要采用套筒浆连接的 方法,对于该连接方法,相关规范提出了明确规定,包括套筒参数、浆液性能、接头受力性能等,但未能对注浆孔 及出浆孔延长管在构件上的布置给出明确要求。


在生产预制框架柱的过程中,厂家提出的原方案为:延长管从钢模侧面出,该方法的优点为合模之前可以在钢模侧面对延长管进行固定,为施工人员提供一定操作空间;但也存在以下缺点:延长管需要从核心混凝土处穿过,使其长度较长,需用到大量灌浆材料。延长管的外径和壁厚分别为 25mm、2.5mm,在管壁当中设有加强钢丝,在核心混凝土中占据很高比例,管身为塑料材质,在抗压强度上与混凝土差别巨大,而且管的外表面光滑和混凝土之间的咬合性很差,影响混凝土成型后的抗压强度,因此该方案并不推荐。


针对以上方案进行了改造:注浆孔与出浆孔延长管分别从钢模四面出,避免从核心混凝土处穿过。该方案的优点为:在套筒整个高度范围内,框架柱抗压强度保持,不会降低;管长相对较小,能减少灌浆材料的数量,一般情况下每根框架柱可以减少 15g 以上的灌浆材料;缺点为:延长管和钢模内侧使用磁盒相吸,在合模的过程中可 能有未吸附的问题发生,导致无法形成规则注浆口或出浆口。


由于延长管从核心混凝土中穿过会影响构件成型后的抗压强度,所以设计中要针对延长管的实际走向给出明确规定,并在模具的设计与构件生产过程中采取有效 措施避免对抗压强度造成影响,完成设计与生产之后要 由设计单位予以确认。


(3)规范要求套筒中心线的偏差不能超过 2mm。就 目前来看,套筒底座大多使用橡胶材质,若钢筋加工与绑扎有很大偏差,则在合模过程中套筒受到挤压会产生一定移位,如果套筒中心线产生的偏差超出规范提出的要 求,则框架柱的安装难度将明显增大。为有效解决以上问题,应先在底模表面焊接一个定位底座,以固定套筒,这样能在合模过程中防止由于挤压而产生明显的移位,保证套筒定位精度。


3 装配式清水混凝土框架柱施工质量控制


3.1 构件检验


预制框架柱构件进场过程中要严格按照相关技术规范予以验收,对其合格证书及检验报告等进行查看。在安装开始前还要对其底部进行检查,确认是否按照要求进行了预留,且粗糙度能否达到规范要求。


伸入至套筒中的预留长度必须满足设计要求,由不同厂家生产的或规格有所不同的套筒,需深入到套筒中钢筋的长度也有一定差异。施工中要在预留的钢筋上使 用缠绕塑料膜的方式予以保护,以免钢筋上附着水泥浆。在现场浇筑使用的水泥浆,其强度比套筒的灌浆材料低很多,若预留的钢筋上附着水泥浆,则在伸入到套筒之前需将其表面彻底打磨,否则会导致钢筋与灌浆材料之间的结合部位强度无法达到要求,导致钢筋被拔出。


3.2 防错位措施


在现场留设的钢筋,其定位精度应进行严格控制。在传统的现浇结构施工过程中一般使用开孔后的木模对钢筋予以定位。在木模上进行开孔时,如果精度较差,或施工中由于钢筋受力导致孔壁变形,会使钢筋发生移位。定位用的木模在拆除时容易损坏,影响周转使用,要多次进行加工,使用工量明显增加。在其他项目中也有使用单层钢板对钢筋实施定位的,在钢板上留孔需要使用激光切割的方法。该方法由于留设的孔不容易发生变形,所以能保证钢筋定位精度;然而,采用单层钢板只能提高连接部位钢筋精度,如果钢筋的外露长度很大,则自由端定位将产生很大偏差,引起钢筋偏斜。按照以往的安装施工经验,如果钢筋产生偏斜,则其端头处很容易卡在套筒内, 使预制框架柱构件无法下落到要求的位置。


该项目主体结构梁与柱都采用预制构件,节点采用现浇,通过双层钢板定位的引入能有效解决以上问题。以 预制构件图纸为依据对两层钢板进行加工,上、下钢板之间使用和套筒相同规格的钢管进行焊接,以此形成一个完整整体。在浇筑节点之前,双层钢板应先伸入到上层套筒当中,在节点现浇完成并拆除模板后,预留钢筋整个长度范围内的定位尺寸都要保持一致,没有偏斜,以此保证定位精度。该定位措施有很高的刚度,而且在施工中能实现重复使用,不容易发生变形。


实践表明,套筒与预留连接钢筋均达到准确定位是 保证预制框架柱构件安装顺利完成的必要条件。根据相关测算结果,通过对以上定位措施的采用,一块预制框架柱构件从开始起吊到其预留钢筋插入到底部套筒只需要 不超过 5min 的时间,能有效加快构件安装速度。


3.3 灌浆材料制备


套筒使用的灌浆材料对环境有着很高的要求,注意不可在气温较高或较低的情况下进行灌浆,因为在高温条件下灌浆时,灌浆材料容易发生失水,导致流动度降 低,造成堵塞;而在低温条件下灌浆时,需采取有效措施 防止灌浆材料冻结,比如使用温水进行搅拌和使用加热 设备等。将灌浆材料制备好后,需要在规定时间之内用 完,灌浆材料使用前与灌浆完成后都要做好流动度测试。


3.4 灌浆质量控制


(1)使用封边料对柱底部的缝隙实施封堵时,应尽量增加封边料的宽度,而高度要比柱底部高出 2cm 左右, 这样能减小灌浆过程中由于柱底缝隙中的浆液压力过 导致封边被破坏的发生概率。


(2)灌浆在套筒连接过程中是一个关键环节,在施工过程中必须做好旁站监督工作,以此及时发现和解决问 题,全体施工人员要在作业过程中保持较高的责任心。在条件允许的情况下,应安排专人为灌浆施工实施全程录像,以此留取相应的影像资料,为之后的检查验收提供参 考资料。


(3)在套筒灌浆施工中应加装监测器来监测浆液的饱满度。以往的堵孔方式为在连续出浆之后由若干施工 人员使用橡胶塞进行堵孔,这样会产生浆液溢流对构件 造成一定程度的污染,而且在浆液硬化之后将很难清除。通过对该监测器的使用能有效减少堵孔所需人力,而且 浆液达到饱和以后能防止流出,减少灌浆材料的使用,并 防止构件被污染,进而达到良好的清水效果。


3.5 密实度检测


现如今,对于套筒内浆液密实度主要采用以下方法进行检测:射线法、超声波法、冲击回波法、雷达法、电阻率测量探头法、预埋拔丝法、阻尼振动法和内窥镜法。上述方法在科研领域的应用相对广泛,在实际工程中的使用并不多。在预制框架柱构件中,套筒的实际分布较为广 泛,可能包含整个截面,所以其灌浆密实度很难检测。对此,该项目决定使用定性的方法进行检测,即采用内窥镜法对浆液密实度进行检测。


(1)当套筒出浆孔和构件表面相对较近时,使用直径为 4mm 的钻头在出浆孔的部位进行钻孔,直到套筒的中心,然后用吸尘器将灌浆材料的粉末清理干净。之后方可 将内窥镜的探头下放至套筒内部,从各个方位对套筒内浆液饱满情况进行观测,在观测的同时还应进行拍照。


(2)当套筒出浆孔和构件表面相对较远时,先将出浆孔整个高度范围内的保护层清除干净,然后采用钻头进 行钻孔,直到套筒的中心,钻孔在套筒中的高度需要以套筒的规格来确定。之后方可使用内窥镜对套筒中浆液的饱满程度进行观测,在观测的同时还应进行拍照。


采用内窥镜法对套筒内浆液密实度进行检测主要具有以下优势:操作较为简单、密实度观测直观、仪器携带方便且成本较低;但也存在以下缺点:只能对出浆孔高度 范围内套筒中浆液密实度进行观测,无法对其他部位进行检测,发现是否存在缺陷。该方法是一种定性方法,可以在实际工程的密实度检测工作中使用。


4 结束语


该项目通过对以上各项质量控制要点的把控,不仅顺利完成施工,而且取得良好效果,通过该项目的实施可得出下列结论:


(1)若将延长管布设于核心混凝土处,将对构件自身抗压强度造成很大影响。对此,在设计过程中首先要针对延长管布设提出明确的要求和规定,然后在模具的设计与构件生产中采取有效措施加以避免。从核心混凝土处穿过的延长管,其对构件强度的影响还需要通过更深层 次的定性分析来验证。


(2)构件生产厂家借助钢制定位套筒来准确定位套筒,并在施工现场借助双层定位钢板来准确的定位预留钢筋,确保预制框架柱构件的安装得以顺利完成,并加快实际的安装效率,降低施工难度,缩短工期。


(3)在灌浆施工过程中,应切实加强旁站监督,设专人为整个灌浆施工过程予以录像,以获取影像资料,为之后的检查验收提供参考依据。


(4)借助监测器对套筒内浆液灌注的饱满情况进行动态监测,能有效节省人力,避免产生浪费,防止构件被污染。如果灌浆施工中产生漏浆或者是回流的情况,则会使监测器的竖管出现液面下降的现象,此时现场人员可以立即反应,采取有效措施加以补救。


(5)采用内窥镜法这一定性方法对套筒内浆液的密实度进行检测具有以下优点:操作简便、对密实度的观测较为直观、仪器携带方便且成本较低;但也存在只能对局部套筒的浆液密实度进行观测的缺点,无法对其他部位存在的缺陷进行检测。


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