预制PC构件结构的质量通病分析、预防和处理
发布日期：2017-08-29 10:11 作者：zzmana
来源：新营造(ID：gh_a9f82f85518d)
作者：钟志强、杨坤、赵旭琼、董春宵等人。
(作者单位：中建科技深圳分公司)
引 言
近年来，在国家和行业主管部门的大力支持下，预制装配式建筑取得了快速发展。预制装配式建筑通过前期的设计和策划，可以将二次结构、保温、门窗、外墙装饰等在预制装配设计时集合到预制构件中，大幅度减少现场施工和二次作业，解决了不少现浇建筑的质量问题。与此同时，因为行业发展速度快、熟练工人少、产业配套不成熟等因素，目前在 PC 构件生产中普遍存在三类质量通病，应当引起重视：
1、结构质量通�。赫饫嘀柿客ú】赡苡跋斓浇峁拱踩�，属于重要质量缺陷;
2、尺寸偏差通病：这类质量问题不一定会造成结构缺陷，但可能影响建筑功能和施工效率;
3、外观质量通�。赫饫嘀柿客ú《越峁�、建筑通常都没有很大影响，属于次要质量缺陷，但在外观要求较高的项目(如清水混凝土项目)中，这类问题就会成为主要问题。同时，由外观质量通病所隐含的构件内在质量问题也不容忽视。
结构质量通病
混凝土强度不足
问题描述
PC 构件出池强度不足，运输强度不足或安装强度不足，也可能是最终结构强度不足。传统的预制构件，在带模板蒸汽养护的情况下，可以一次养护完成，同条件试件达到设计强度100%以上才出池，同时满足运输、安装和使用的要求。但目前很多构件厂 PC 构件出池强度偏低，后期养护措施又不到位，在运输、安装过程中容易造成缺棱掉角，甚至存在结构内在质量缺陷。有时还会产生安全问题，因为所有锚固件、预埋件均是基于混凝土设计标准值考虑的，但生产、运输、安装过程混凝土强度不足可能导致锚固力不足，从而存在安全隐患。
原因分析
直接原因是混凝土养护时间短，措施不到位，缺乏过程混凝土强度监控措施。根本原因是技术管理人员对 PC 构件过程混凝土质量管理不熟悉、不重视、不严格。
预防措施
针对 PC 使用的混凝土配合比，制作混凝土强度增长曲线供质量控制参考;制定技术方案时要结合施工需要确定混凝土合理的出池、出厂、安装强度;针对日常生产的混凝土，每天做同条件养护试件若干组，并根据需要试压;做好混凝土出池后各阶段的养护;混凝土强度尚未达到设计值的 PC 构件，应有专项技术措施确保质量安全。
处理方法
对施工过程中发现的混凝土强度不足问题，应当继续加强养护，并用同条件试块、回弹等方法检测强度，满足要求方可继续施工;对最终强度达不到设计要求的，应当根据最终值提请设计院和监理工程师洽商，是否可以降低标准使用(让步接收)，确实无法满足结构要求的，构件报废，结构返工重做。
钢筋或结构预埋件尺寸偏差过大
问题描述
PC 构件钢筋或结构预埋件(灌浆套筒、预埋铁、连接螺栓等)位置偏差过大 (见图 1-1) ，轻则影响外观和构件安装，重则影响结构受力。
原因分析
构件深化设计时未进行碰撞检查;钢筋半成品加工质量不合格;吊运、临时存放过程中没有做防变形支架;钢筋及预埋件未用工装定位牢固;混凝土浇筑过程中钢筋骨架变形、预埋件跑位;外露钢筋和预埋件在混凝土终凝前没有进行二次矫正;过程检验不严格，技术交底不到位。
预防措施
深化设计阶段应用BIM 技术进行构件钢筋之间、钢筋与预埋件预留孔洞之间的碰撞检查;采用高精度机械进行钢筋半成品加工;结合安装工艺，考虑预留钢筋与现浇段的钢筋的位置关系;钢筋绑扎或焊接必须牢固，固定钢筋骨架和预埋件的措施可靠有效;浇筑混凝土之后要专门安排工人对预埋件和钢筋进行复位;严格执行检验程序。
处理方法
对施工过程中发现的钢筋和预埋件偏位问题，应当及时整改，没有达到标准要求不能进入下一道工序;对已经形成的钢筋和预埋件偏位，能够复位的尽量复位，不能复位的要测量数据，提请设计和监理洽商，是否可以降低标准使用(让步接收)，确实无法满足结构要求的，构件报废，结构返工重做。
钢筋保护层厚度不合格
问题描述
构件钢筋的�；げ闫畲�(过小或过大) (见图 1-2) ，从外观可能看不出来，但通过仪器可以检测出，这种缺陷会影响构件的耐久性或结构性能。
原因分析
钢筋骨架合格但构件尺寸超差;钢筋半成品或骨架成型质量差;模板尺寸不符合要求;�；げ愫穸鹊婵椴缓细�(尺寸不对或者偏软);混凝土浇筑过程中，钢筋骨架被踩踏;技术交底不到位;质量检验不到位。
预防措施
应用 BIM 技术进行构件钢筋�；げ愫穸饶Ｄ�，将不同保护层厚度进行协调，便于控制;采用符合要求的保护层厚度垫块;加强钢筋半成品、成品�；�;混凝土浇筑过程中应采取措施，严禁砸、压、踩踏和直接顶撬钢筋;双层钢筋之间应有足够多的防塌陷支架;加强质量检验。
处理方法
钢筋�；げ愫穸炔缓细�，如果是由于钢筋偏位导致的，经设计、监理会商同意可使用，但要有特殊保障措施，否则报废;如果是由于构件本身尺寸偏差过大，则要具体分析是否可用。钢筋�；げ愫穸瓤此菩∥侍�，但一旦发生很难处理，而且往往是大面积系统性的，应当引起重视。
裂缝
问题描述
裂纹从混凝土表面延伸至混凝土内部，按照深度不同可分为表面裂纹、深层裂纹、贯穿裂纹。贯穿性裂缝或深层的结构裂缝 (见图1-3) ，对构件的强度、耐久性、防水等造成不良影响，对钢筋的�；び绕洳焕�
原因分析
混凝土开裂的成因很复杂，但最根本的原因就是混凝土抗拉强度不足以抵抗拉应力�；炷恋目估慷冉系停话阒挥屑父稣着�，而产生拉应力的原因很多，常见的有：干燥收缩、化学收缩、降温收缩、局部受拉等。直接原因可能来自养护期表面失水、升温降温太快、吊点位置不对、支垫位置不对、施工措施不当导致构件局部受力过大等等�；炷猎谡鏊不讨星慷瘸中龀�，当混凝土强度增长不足以抵抗所受拉应力时，出现裂纹。拉应力持续存在，则裂纹持续开展。压应力也可能产生裂纹，但这种裂纹伴随的是混凝土整体破坏，一般很少见。
预防措施
合理的构件结构设计(尤其是针对施工荷载的构造配筋);优化混凝土配合比，控制混凝土自身收缩;采取措施做好混凝土强度增长关键期(水泥水化反应前期)的养护工作;制定详细的构件吊装、码放、倒运、安装方案并严格执行;对于清水混凝土构件，应及时涂刷养护剂和�；ぜ痢�
处理方法
裂纹处理的基本原则是首先要分析清楚形成的原因，如果是长期存在的应力造成的裂纹，首先要想办法消除应力或者将应力控制在可承受范围内;如果是短暂应力造成的裂纹，应力已经消除，则主要处理已形成的缝。表面裂纹(宽度小于 0.2mm，长度小于 30mm，深度小于10mm)，一般不影响结构，主要措施是将裂纹封闭，以免水汽进入构件肌体，引起钢筋锈蚀;对于宽度较宽、较深甚至是贯通的裂纹，要采取灌注环氧树脂的方法将内部裂纹填实，再进行表面封闭。超过规范规定的裂纹，应制定专项技术方案报设计和监理审批后执行。已经破坏严重的构件，则已无修补必要。
灌浆孔堵塞
问题描述
当采用灌浆套筒进行钢筋连接时，会出现灌浆孔(管道)被堵塞的情形，严重影响套筒灌浆质量，应当引起重视。
原因分析
封堵套筒端部的胶塞过大;灌浆管在混凝土浇筑过程中被破坏或折弯;灌浆管定位工装移位;水泥浆漏浆进入套筒;采用坐浆法安装墙板时坐浆料太多，挤入套筒或灌浆管;灌浆管�；ご胧┎坏轿�，有异物掉入。
预防措施
优化套筒结构，便于施工质量保证;做好灌浆管固定和�；�，工装应安全可靠;混凝土浇筑时避免碰到灌浆管及其定位工装;严格执行检验制度，在灌浆管安装、混凝土浇筑、成品验收时都要检验灌浆管的畅通性。
处理方法
对堵塞的灌浆管，要剔除周边混凝土，直到具备灌浆条件，待套筒灌浆完成后采用修补缺棱掉角的方法修补。剔凿后仍然不能确保灌浆质量的构件，制定补强方案提请设计和监理审核处理。
尺寸偏差通病
构件尺寸偏差、平整度不合格
问题描述
PC 构件外形尺寸偏差 (见图2-1) 、表面平整度 (见图2-2) 、轴线位置超过规范允许偏差值。
原因分析
模板定位尺寸不准，没有按施工图纸进行施工放线或误差较大;模板的强度和刚度不足，定位措施不可靠，混凝土浇筑过程中移位;模板使用时间过长，出现了不可修复的变形;构件体积太大，混凝土流动性太大，导致浇筑过程模具跑位;构件生产出来后码放、运输不当，导致出现塑性变形。
预防措施
优化模板设计方案，确保模板构造合理，刚度足够完成任务;施工前认真熟悉设计图纸，首次生产的产品要对照图纸进行测量，确保模具合格，构件尺寸正确;模板支撑机构必须具有足够的承载力、刚度和稳定性，确保模具在浇筑混凝土及养护的过程中，不变形、不失稳、不跑模;振捣工艺合理，模板不受振捣影响而变形;控制混凝土坍落度不要太大;在浇筑混凝土过程中，及时发现松动、变形的情形，并及时补救;做好二次抹面压光;做好码放、运输技术方案并严格执行;严格执行“三检”制度。
处理方法
预制构件不应有影响结构性能和使用功能的尺寸偏差;对超过尺寸允许偏差要求且影响结构性能、设备安装、使用功能的结构部位，可以采取打磨、切割等方式处理。尺寸超差严重的，应由施工单位提出技术处理方案，并经设计单位及监理(建设)单位认可后进行处理。对经处理后的部位，应重新验收。
预埋件尺寸偏差
问题描述
复合在 PC 构件中的各种线盒、管道、吊点、预留孔洞等中心点位移、轴线位置超过规范允许偏差值。这类问题非常普遍，虽然对结构安全没有影响，但严重影响外观和后期装饰装修工程施工。
原因分析
设计不够细致，存在尺寸冲突;定位措施不可靠，容易移位;工人施工不够细致，没有固定好;混凝土浇筑过程中被振捣棒碰撞;抹面时没有认真采取纠正措施。
预防措施
深化设计阶段应采用 BIM 模型进行埋件放样和碰撞检查;采用磁盒、夹具等固定预埋件，必要时采用螺丝拧紧;加强过程检验，切实落实“三检”制度;浇筑混凝土过程中避免振动棒直接碰触钢筋、模板、预埋件等;在浇筑混凝土完成后，认真检查每个预埋件的位置，及时发现问题，进行纠正。
处理方法
混凝土预埋件、预留孔洞不应有影响结构性能和装饰装修的尺寸偏差。对超过尺寸允许偏差要求且影响结构性能、装饰装修的预埋件，需要采取补救措施，如多余部分切割、不足部分填补、偏位严重的挖掉重植等。有的严重缺陷，应由施工单位提出技术处理方案，并经设计单位及监理(建设)单位认可后进行处理。对经处理后的部位，应重新验收。
缺棱、掉角
问题描述
构件边角破损(见图 2-4)，影响到尺寸测量和建筑功能。
原因分析
设计配筋不合理，边角钢筋的�；げ愎�;施工(出池、运输、安装)过程混凝土强度偏低，易破损;构件或模具设计不合理，边角尺寸太小或易损;拆模操作过猛，边角受外力或重物撞击;脱模剂没有涂刷均匀，导致拆模时边角粘连被拉裂;出池、倒运、码放、吊装过程中，因操作不当引起构件边角等位置磕碰。
预防措施
优化构件和模具设计，在阴角、阳角处应尽可能做倒角或圆角，必要时增加抗裂构造配筋;控制拆模、码放、运输、吊装强度，移除模具的构件，混凝土绝对强度不应少于 20Mpa;拆模时应注意保护棱角，避免用力过猛;脱模后的构件在吊装和安放过程中，应做好�；すぷ�;加强质量管理，有奖有罚。
处理方法
对崩边、崩角尺寸较大(超过 20mm)位置，首先进行破损面清理，去除浮渣，然后用结构胶涂刷结合面，使用加专用修补剂的水泥基无收缩高强砂浆进行修补(修补面较大应加构造配筋或抗裂纤维)，修补完成后保湿养护不少于48小时，最后做必要的表面修饰。超过规范允许范围要报方案经设计、监理同意，不能满足规范要求的报废处理。
孔洞、蜂窝、麻面
问题描述
孔洞 (见图 2-5)是指混凝土中孔穴深度和长度均超过�；げ愫穸�;蜂窝 (见图 2-6) 是指混凝土表面缺少水泥砂浆而形成石子外露;麻面(见图 2-7) 是指构件表面上呈现无数的小凹点，而无钢筋暴露的现象。
原因分析
混凝土欠振，不密实;隔离剂涂刷不均匀，粘模;钢筋或预埋件过密，混凝土无法正常通过;边角漏浆;混凝土和易性差，泌水或分离;混凝土拆模过早，粘模;混凝土骨料粒径与构件配筋不符，不易通过间隙。
预防措施
深化设计阶段应认真研究钢筋、预埋件情况，为混凝土浇筑创造条件;模板每次使用前应进行表面清理，保持表面清洁光滑;采用适合的脱模剂;做好边角密封(不漏水);采用最大粒径符合规范要求的混凝土;按规定或方案要求合理布料，分层振捣，防治漏振;对局部配筋或工装过密处，应事先制定处理措施，保证混凝土能够顺利通过;严格控制混凝土脱模强度(一般不低于15MPa)。
处理方法
对于表面蜂窝、麻面，刷洗干净后，用掺细砂的水泥砂浆将露筋部位抹压平整，并认真养护。对于较深的孔洞，将表面混凝土清除后，应观察内部结构，如果发现空洞内部空间较大或者构件两面同时出现空洞，应引起重视。如果缺陷部位在构件受压的核心区，应进行无损检测，确�；炷量寡骨慷群细穹侥苁褂谩１匾苯凶晷救⊙觳�，检查后认为密实性不影响结构的，也要进行注浆处理，检查后不能确定缺陷程度或者不密实范围超过规范要求的，构件应该报废处理。内部填充密实后，表面用修补麻面的办法修补。
表观质量通病
色差
问题描述
混凝土为一种多组分复合材料，表面颜色常常不均匀 (见图3-1) ，有时形成非常明显的反差。
原因分析
形成色差的原因很多，总的来说有几方面：不同配合比颜色不一致;原材料变化导致混凝土颜色变化;养护条件、湿度条件、混凝土密实性不同导致混凝土颜色差异;脱模剂、模板材质不同导致混凝土颜色差异。
预防措施
保持混凝土原材料和配合比不变;及时清理模板，均匀涂刷脱模剂;加强混凝土早期养护，做到保温保湿;控制混凝土坍落度和振捣时间，确保混凝土振捣均匀(不欠振，不过振);表面抹面工艺稳定。
处理方法
养护过程形成的色差，可以不用处理，随着时间推移，表面水化充分之后色差会自然减弱;对于配合比、振捣密实性、模板材质变化引起的色差，如果是清水混凝土其实也不用处理，只是涂刷表面�；ぜ�。实在是影响观感的色差，可以用带胶质的色浆进行调整，调整色差的材料不应影响带后期装修。
砂斑、砂线、起皮
问题描述
混凝土表面出现条状起砂的细线 (见图 3-2) 或斑块，有的地方起皮，皮掉了之后形成砂毛面 (见图 3-3) 。
原因分析
直接原因是混凝土和易性不好，泌水严重。深层次的原因是骨料级配不好、砂率偏低、外加剂保水性差、混凝土过振等。表面起皮的一个重要原因是混凝土二次抹面不到位，没有把泌水形成的浮浆压到结构层里;同时也可能是蒸汽养护升温速度太快，引起表面爆皮。
预防措施
选用普通硅酸盐水泥;通过配合比确定外加剂的适宜掺量;调整砂率和掺合料比例，增强混凝土粘聚性;采用连续继配和二区中砂;严格控制粗骨料中的含泥量、泥块含量、石粉含量、针片状含量;通过试验确定合理的振捣工艺(振捣方式、振捣时间);采用吸水型模具(如木模)。表面起皮的构件，应当加强二次抹面质量控制，同时严格控制构件养护制度。
处理方法
对缺陷部位进行清理后，用含结构胶的细砂水泥浆进行修补，待水泥浆体硬化后，用细砂纸将整个构件表面均匀地打磨光洁，如果有色差，应调整砂浆配合比。
污迹
问题描述
由于混凝土表面为多孔状，极容易被油污、锈迹、粉尘等污染，形成各种污迹 (见图 3-4) ，难以清洗。
原因分析
模具初次或停留时间长不用时清理不干净，有易掉落的氧化铁红铁黑;脱模剂选择不当，涂刷太厚或干燥太慢，沾染灰尘过多;模具使用过程中清理不干净，粘有太多浮渣;构件成品�；げ坏轿唬饫丛喽魑廴镜奖砻�。
预防措施
模具初次使用时清理干净，使用过程中每次检查;优选脱模剂，宜选用清油、蜡质或者水性钢模板专用脱�；�，不能用废机油、色拉油等;制定严格的成品�；ご胧辖忍�、污水泼洒等。
处理方法
构件表面的污迹要根据成因进行清洗：酸性物质宜采用碱性洗涤剂;碱性(铁锈)物质宜采用酸性(草酸)洗涤剂;有机类污物(如油污)宜采用有机洗涤剂(洗衣粉)。用毛刷轻刷应该就可以清洗干净。用钢丝刷容易形成新的色差。
气孔
问题描述
混凝土表面分布有0.5~5mm 左右的小气孔 (见图 3-5) ，有的地方还特别密集，影响观感。
原因分析
配合比不当，混凝土内部粘滞力大，气泡不能溢出;外加剂与水泥和掺合料不匹配，引气多;脱�；≡癫坏�，粘滞气泡;脱模剂涂刷太多且不均匀，对模板表面气泡形成粘滞作用;混凝土坍落度过小，气泡没有浆体浮力助推;振捣时间不够，气泡没有被振出;混凝土表面粘模(拆模太早或脱�；挥蟹⒒幼饔�)，被粘下一层皮来。
预防措施
优选外加剂、脱模剂、模板;根据需要做好配合比试验;试验确定合理的振捣工艺(振捣方式、时间等);严格清理模板和涂刷脱模剂;严格控制拆模时混凝土的强度(一般不小于 15MPa)。
处理方法
对表面局部出现的气泡，采用相同品种、相同强度等级的水泥拌制成水泥浆体，修复缺陷部位，待水泥浆体硬化后，用细砂纸将整个构件表面均匀地打磨光洁，并用水冲洗洁净，确保表面无色差。
案例介绍
深圳裕璟幸福家园项目 (见图3-6) 是深圳市首个采用 EPC 工程总承包模式建造的装配式住宅项目，是华南地区装配率最高的装配式建筑，预制率超过 50%。项目由 3 栋 31 层住宅及裙房、2 层地下室组成，3 栋住宅楼均为装配整体式剪力墙结构，裙房、地下室以及地上二层部位采用传统现浇方式施工，3 层以上标准层采用装配式施工，装配部分包括部分内外墙板 (见图 3-7) 、梁 (见图 3-8)和楼板 (见图 3-9) 、所有的楼梯 (见图 3-10) 和阳台 (见图 3-11) 。项目由中国建筑股份有限公司EPC总承包，中建科技有限公司深圳分公司提供技术和管理支持，PC构件由广东中建新型建筑构件有限公司生产。在生产初期，由于技术工人和管理人员对项目生疏，出现了很多小的质量问题。这些质量问题总结起来都是本文分析的一些质量通病，采取一定措施之后完全可以避免。经过公司与工厂技术质量管理团队的共同努力，以及深化设计和施工项目技术人员的配合，PC构件生产逐步走入正轨，生产质量得到彻底改善，取得了良好的社会和经济效益。
结论
PC 构件在装配式建筑发展过程中具有重要地位，在我国 PC 构件行业蓬勃发展的形势下，加强质量管理具有很现实的意义。通过本文的分析，我们可以进一步识别 PC 质量通病，优化质量控制措施，针对性地处理质量问题。但归根结底，PC 质量问题还是企业管理的综合性问题，一定要从系统的、全面的角度去看待和解决。
质量管理“鱼刺图”：
尤其重视做好以下几方面的工作：
1、明确质量标准：因地制宜制定企业、项目、产品的质量标准体系，确保质量标准的可实施性;
2、建立质量管理体系：学会用ISO 质量管理体系的方法系统地管理质量;
3、持续改进生产工艺：坚持“计划、实施、检查、处理”(PDCA)循环工作方法，持续改进的生产工艺和质量;
4、确保资源投入：企业管理层应树立正确的质量意识，确保质量管理的资源投入。
