摘要:在水利工程中,钢筋混凝土工程占有很重要的地位,贮水和水处理构筑物大多都是用钢筋混凝土建造的,同时也有相当数量的管渠采用钢筋混凝土结构。钢筋混凝土由混凝土和钢筋(或钢丝)两部分材料组成,具有抗压、抗拉强度高的特点,适合于作为构(建)筑物中的承力部分。混凝土具有可塑性,可以在现场进行整体浇筑,也可以是预制构件装配式结构。无论采用哪种形式,钢筋混凝土工程都是由各具特点的钢筋工程、模板工程和混凝土工程所组成。本文主要说的是现浇式钢筋混凝施工。
关键词:钢筋混凝土施工、质量、防治
一、钢筋混凝土一般施工工艺流程:
二、钢筋的制安
钢筋的制备包括钢筋的配料、加工、钢筋骨架的成型等施工过程。下面以横县云表拱村水库除险加固工程的钢筋混凝土施工方案为例。
1、施工准备
⑴材料准备:根据材料计划组织钢材进场,并对进场钢材进行验收,核对钢材材质证明书、合格证,无误后通知试验员按规范规定批量取样复试,复试合格后,质检员负责材料报验。
⑵人员准备:试验员按规范规定抽取试样,经试验合格后方能绑扎施工,并作为质量检查的依据。质检员负责对钢筋半成品检验并标识状态。焊接等操作人员必须执证上岗。
⑶各种机具的准备。
⑷钢筋制作:
钢筋加工制作时,将钢筋加工表与设计图复核,检查下料表是否有错误和遗漏,对每种钢筋要按下料表检查是否达到要求,经过这两道检查后,方可成批制作,加工好的钢筋挂牌堆放整齐有序。
施工中如需要钢筋代换时,必须充分了解设计意图和代换材料性能,严格遵守现行钢筋砼设计规范的各种规定,并不得以等面积的高强度钢筋代换低强度的钢筋。凡重要部位的钢筋代换,须征得甲方、设计、监理单位同意,并有书面通知时方可代换。
①钢筋表面应洁净,粘着的油污、泥土、浮锈使用前必须清理干净,可结合冷拉工艺除锈。
②钢筋调直,可用机械或人工调直。经调直后的钢筋不得有局部弯曲、死弯、小波浪形,其表面伤痕不应使钢筋截面减小5%。
③钢筋切断应根据钢筋号、直径、长度和数量,长短搭配,先断长料后断短料,尽量减少和缩短钢筋短头,以节约钢材。
④钢筋弯钩或弯曲:
A、钢筋弯钩。形式有三种,分别为半圆弯钩、直弯钩及斜弯钩。钢筋弯曲后,弯曲处内皮收缩、外皮延伸、轴线长度不变,弯曲处形成圆弧,弯起后尺寸不大于下料尺寸,应考虑弯曲调整值。
钢筋弯心直径为2.5d,平直部分为3d。钢筋弯钩增加长度的理论计算值:对转半圆弯钩为6.25d,对直弯钩为3.5d,对斜弯钩为4.9d。
B、弯起钢筋。中间部位弯折处的弯曲直径D,不小于钢筋直径的5倍。
C、箍筋。箍筋的末端应作弯钩,弯钩形式应符合设计要求。箍筋调整,即为弯钩增加长度和弯曲调整值两项之差或和,根据箍筋量外包尺寸或内包尺寸而定。
D、钢筋下料长度应根据构件尺寸、混凝土保护层厚度,钢筋弯曲调整值和弯钩增加长度等规定综合考虑。
a、直钢筋下料长度=构件长度-保护层厚度+弯钩增加长度
b、弯起钢筋下料长度=直段长度+斜弯长度-弯曲调整值+弯钩增加长度
c、箍筋下料长度=箍筋内周长+箍筋调整值+弯钩增加长度
⑸钢筋绑扎与安装
钢筋绑扎前先认真熟悉图纸,检查配料表与图纸、设计是否有出入,仔细检查成品尺寸是否与下料表相符。核对无误后方可进行绑扎。
采用20#铁丝绑扎直径12以上钢筋,22#铁丝绑扎直径10以下钢筋。
①墙
A、钢筋有90°弯钩时,弯钩应朝向混凝土内。
B、采用双层钢筋网时,在两层钢筋之间,应设置撑铁(钩)以固定钢筋的间距。
C、墙筋绑扎时应吊线控制垂直度,并严格控制主筋间距。剪力墙上下两边三道水平处应满扎,其余可梅花点绑扎。
D、为了保证钢筋位置的正确,竖向受力筋外绑一道水平筋或箍筋,并将其与竖筋点焊,以固定墙、柱筋的位置,在点焊固定时要用线锤校正。
②梁与板
A、纵向受力钢筋出现双层或多层排列时,两排钢筋之间应垫以直径15mm的短钢筋,如纵向钢筋直径大于25mm时,短钢筋直径规格与纵向钢筋相同规格。
B、箍筋的接头应交错设置,并与两根架立筋绑扎,悬臂挑梁则箍筋接头在下,其余做法与柱相同。梁主筋外角处与箍筋应满扎,其余可梅花点绑扎。
C、板的钢筋网绑扎与基础相同,双向板钢筋交叉点应满绑。应注意板上部的负钢筋(面加筋)要防止被踩下;特别是雨蓬、挑檐、阳台等悬臂板,要严格控制负筋位置及高度。
D、楼板钢筋的弯起点,如加工厂(场)在加工没有起弯时,设计图纸又无特殊注明的,可按以下规定弯起钢筋,板的边跨支座按跨度1/10L为弯起点。板的中跨及连续多跨可按支座中线1/6L为弯起点。(L-板的中对中跨度)。
E、钢筋的绑扎接头应符合下列规定:
a、搭接长度的末端距钢筋弯折处,不得小于钢筋直径的10倍,接头不宜位于构件最大弯矩处。
b、受拉区域内,Ⅰ级钢筋绑扎接头的末端应做弯钩,Ⅱ级钢筋可不做弯钩。
c、钢筋搭接处,应在中心和两端用铁丝扎牢。
d、受拉钢筋绑扎接头的搭接长度,应符合结构设计要求。
e、受力钢筋的混凝土保护层厚度,应符合结构设计要求。
f、板筋绑扎前须先按设计图要求间距弹线,按线绑扎,控制质量。
⑹钢筋焊接
①对焊操作要求
A、Ⅱ、Ⅲ级钢筋的可焊性较好,焊接参数的适应性较宽,只要保证焊缝质量,拉弯时断裂在热影响区就较小。因而,其操作关键是掌握合适的顶锻。
B、采用预热闪光焊时,其操作要点为:一次闪光,闪平为准;预热充分,频率要高;二次闪光,短、稳、强烈;顶锻过程,快速有力。
C、操作焊接的工人必须是持有焊接特殊工种操作证的熟练工人。
②电弧焊
钢筋电弧焊常用的为帮条焊、搭接焊。
A、帮条焊:帮条焊适用于Ⅰ、Ⅱ级钢筋的接驳,帮条宜采用与主筋同级别,同直径的钢筋制作。
B、搭接焊:搭接焊只适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋的焊接,其制作要点除注意对钢筋搭接部位的预弯和安装,应确保两钢筋轴线相重合之处,其余则与帮条焊工艺基本相同。一般单面搭接焊为10d,双面焊为5d。
③竖向钢筋电渣压力焊
电渣压力焊是利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端溶化,然后施加压力使钢筋焊合。
电渣压力焊施焊接工艺程序:
安装焊接钢筋→安装引弧铁丝球→缠绕石棉绳装上焊剂盒→装放焊剂接通电源,"造渣"工作电压40~50V,"电渣"工作电压20~25V→造渣过程形成渣池→电渣过程钢筋端面溶化→切断电源顶压钢筋完成焊接→卸出焊剂拆卸焊盒→拆除夹具。
A、焊接钢筋时,用焊接夹具分别钳固上下的待焊接的钢筋,上下钢筋安装时,中心线要一致。
B、安放引弧铁丝球:抬起上钢筋,将预先准备好的铁丝球安放在上、下钢筋焊接端面的中间位置,放下上钢筋,轻压铁丝球,使接触良好。放下钢筋时,要防止铁丝球被压扁变形。
C、装上焊剂盒:先在安装焊剂盒底部的位置缠上石棉绳,然后再装上焊剂盒,并往焊剂盒满装焊剂。
安装焊剂盒时,焊接口宜位于焊剂盒的中部,石棉绳缠绕应严密,防止焊剂泄漏。
D、接通电源,引弧造渣:按下开头,接通电源,在接通电源的同时将上钢筋微微向上提,引燃电弧,同时进行"造渣延时读数"计算造渣通电时间。
"造渣过程"工作电压控制在40~50V之间,造渣通电时间约占整个焊接过程所需通电时间的3/4。
E、"电渣过程":随着造渣过程结束,即时转入"电渣过程"的同时进行"电渣延时读数",计算电渣通电时间,并降低上钢筋,把上钢筋的端部插入渣池中,徐徐下送上钢筋,直至"电渣过程"结束。
"电渣过程"工作电压控制在20~25V之间,电渣通电时间约占整个焊接过程所需通电时间的1/4。
F、顶压钢筋,完成焊接:"电渣过程"延时完成,电渣过程结束,即切断电源,同时迅速顶压钢筋,形成焊接接头。
G、卸出焊剂,拆除焊剂盒、石棉绳及夹具。
卸出焊剂时,应将料斗卡在剂盒下方,回收的焊剂应除去溶渣及杂物,受潮的焊剂应烘、焙干燥后,可重复使用。
H、钢筋焊接完成后,应及时进行焊接接头外观检查,外观检查不合格的接头,应切除重焊。
三、模板制安
模板制安施工前应先进行模板体系的设计,包括选型、选材、荷载计算、结构计算、拟定制作和拆除方案、绘制模板图等。
1、模板安装的质量要求:
⑴必须按配板图及施工方案循序拼装,以保证模板系统的整体稳定。
⑵配件必须装插牢固,支柱和斜撑底部应加设垫木。
⑶预埋件及预留孔洞的位置必须正确,安设牢固。
⑷基础模板应支设牢固,防止变形,侧模斜撑底部应加设垫木。
⑸墙和柱子模板的底面应找平,下端应与事先做好的定位基准靠紧垫平,墙柱模板的对拉螺栓孔应平直相对,穿插螺拴时不得斜拉硬顶。钻孔应采用机具,严禁用电焊、气焊灼孔。在墙、柱上继续安装模板时,模板应有可靠的支承点,其平直度应进行校正。
⑹多层及高层建筑中的支柱、上下层应对应设置在同一竖向中心线上。
⑺板及支架应妥善保管,钢模板及钢支加应防止锈蚀。
⑻现浇结构模板安装和预埋件、预留孔洞的允许偏差和检验方法应符合规范要求。
四、混凝土浇筑
现浇混凝土工程的施工,是要将拌制良好的混凝土拌合物,经过运输、浇筑入模、密实成型和养护等施工过程,最终成为符合设计要求的结构物。
1、浇筑前的准备工作
砼浇筑前,应需掌握好天气情况,尽量避开雨天施工;检查施工机械设备是否运转正常;检查模板、钢筋安装是否正确、牢固可靠,平面尺寸、高程是否符合设计要求;浇筑工作面是否清洗干净;备料是否充足。自检合格交监理工程师验收认可后方能开工,并严格按监理工程师同意的施工方案进行。
2、砼的拌和
严格遵守规定,按试验确定的混凝土配料单进行配料,严禁擅自更改。入仓砼拌和容量一般不宜超过厂家所作的规定,短期超负荷运行时超额不得大于规定拌和机容量的10%。混凝土拌和过程中采取措施保持骨料含水率稳定。砂的含水率控制在6%以内。如使用外加剂时,外加剂溶液均匀地配入拌合水中。搅拌时间应控制在90~120s/盘。
3、运输入仓
一般包括水平运输、垂直运输和泵送运输等。运输设备应根据构筑物的结构特点、单位时间要求浇筑的混凝土量、水平和垂直运输距离、道路条件以及设备的供应情况、气候条件等因素综合地进行考虑。
运输的要求:
⑴在运输过程中,应保持混凝土拌合物的均匀性,不产生严重的离析、泌水、砂浆流失和坍落度变化等现象,否则灌筑后就容易形成蜂窝或麻面,至少也增加了捣实的困难。
⑵混凝土拌合物运到灌筑地点开始浇筑时,应具有设计配合比所规定的流动性(坍落度)。
⑶应以最少运转次数和最短时间将混凝土拌合物从搅拌地点运至浇筑现场,运输时间应保证混凝能在初凝之前浇入模板内并捣实完毕。
⑷保证混凝土浇筑量尤其是在不允许留施工缝的情况下,混凝土搅合物的运输必须保证浇筑工作能连续进行。
4、平仓振捣
砼浇筑时,人工进行平仓,振捣器振捣。从低处向高处分层进行浇筑,浇入仓内的砼应随浇随平仓,不得堆积,并且严禁在仓内浇水,如发现砼和易性差时,必须采取加强振捣措施,不合格的砼禁止入仓。砼浇筑期间,如表面泌水较多,应及时研究减少泌水措施。
5、养护及保护
在现场浇筑的混凝土,当自然气温高于+5℃的条件下,通常采用自然养护。如覆盖浇水养护和塑料薄膜养护。浇水养护时间应大于7天,有抗渗要求或掺用缓凝型外加剂的养护时间不小于14天。当自然气温低于+5℃时,不得浇水。
五、钢筋混凝土质量通病防治措施
1、砼麻面
现象:砼表面局部缺浆粗糙,或有许多小凹坑,但无钢筋和石子外露。
原因分析:
⑴模板表面粗糙或清理不干净,粘有干硬水泥砂浆等杂物,拆模时砼表面被粘损。
⑵钢模板脱模剂涂刷不均匀,拆模时砼表面粘结模板。
⑶模板接缝拼装不严密,灌注砼时缝隙漏浆。
⑷砼振捣不密实,砼中的气泡未排出,一部分气泡停留在模板表面。
预防措施: 模板面清理干净,不得粘有干硬水泥砂浆等杂物。木模板灌注砼前,用清水充分湿润,清洗干净,不留积水,使模板缝隙拼接严密,如有缝隙,填严,防止漏浆。钢模板涂模剂要涂刷均匀,不得漏刷。砼必须按操作规程分层均匀振捣密实,严防漏捣,每层砼均匀振捣至气泡排除为止。
处理方法:麻面主要影响砼外观,对于面积较大的部位修补。即将麻面部位用清水刷洗,充分湿润后用水泥砂浆或1∶2水泥砂浆抹刷。
2、蜂窝
现象:砼局部酥松,砂浆少石子多,石子之间出现空隙,形成蜂窝状的孔洞。
原因分析:
⑴砼配合比不合理,石、水泥材料计量错误,或加水量不准,造成砂浆少石子多。
⑵砼搅拌时间短,没有拌合均匀,砼和易性差,振捣不密实。
⑶未按操作规程灌注砼,下料不当,使石子集中,振不出水泥浆,造成砼离析。
⑷砼一次下料过多,没有分段、分层灌注,振捣不实或下料与振捣配合不好,未振捣又下料。
⑸模板孔隙未堵好,或模板支设不牢固,振捣砼时模板移位,造成严重漏浆。
预防措施:砼配料时严格控制配合比,经常检查,保证材料计量准确。采用电子自动计量。砼拌合均匀,颜色一致,其延续搅拌最短时间符合规定。砼自由倾落高度一般不得超过2m。如超过,要采取串筒、溜槽等措施下料。砼的振捣分层捣固。灌注层的厚度不得超过振动器作用部分长度的1.25倍。捣实砼拌合物时,插入式振捣器移动间距不大于其作用半径的1.5倍;对细骨料砼拌合物,则不大于其作用半径的1倍。振捣器至模板的距离不大于振捣器有效作用半径的1/2。为保证上下层砼结合良好,振捣棒插入下层砼5cm。砼振捣时,必须掌握好每点的振捣时间。合适的振捣现象为:砼不再显著下沉,不再出现气泡。灌注砼时,经常观察模板、支架、堵缝等情况。发现有模板走动,立即停止灌注,并在砼初凝前修整完好。
治理方法:砼有小蜂窝,可先用水冲洗干净,然后用1∶2或1∶2.5水泥砂浆修补,如果是大蜂窝,则先将松动的石子和突出颗粒剔除,尽量形成喇叭口,外口大些,然后用清水冲洗干净湿润,再用高一级的细石砼捣实,加强养护。
3、孔洞
现象:砼结构内有空隙,局部没有砼。
原因分析:
⑴在钢筋密集处或预埋件处,砼灌注不畅通,不能充满模板间隙。
⑵未按顺序振捣砼,产生漏振。
⑶砼离析,砂浆分离,石子成堆,或严重跑浆。
⑷砼工程的施工组织不好,未按施工顺序和施工工艺认真操作。
⑸砼中有硬块和杂物掺入,或木块等大件料具掉入砼中。
⑹不按规定下料,吊斗直接将砼卸入模板内,一次下料过多,下部因振捣器振动作用半径达不到,形成松散状态。
预防措施:
⑴在钢筋密集处,可采用细石砼灌注,使砼充满模板间隙,并认真振捣密实。机械振捣有困难时,可采用人工捣固配合。
⑵预留孔洞处在两侧同时下料。下部往往灌注不满,振捣不实,采取在侧面开口灌注的措施,振捣密实后再封好模板,然后往上灌注。
⑶采用正确的振捣方法,严防漏振。a. 插入式振捣器采用垂直振捣方法,即振捣棒与砼表面垂直或斜向振捣,即振捣棒与砼表面成一定角度,约40°~45°。b. 振捣器插点均匀排列,可采用行列式或交错式顺序移动,不混用,以免漏振。每次移动距离不大于振捣棒作用半径(R)的1.5倍。振捣器操作时快插慢拔。
⑷控制好下料。要保证砼灌注时不产生离析,砼自由倾落高度不超过2m,大于2m时要用溜槽、串筒等下料。
⑸防止砂、石中混有粘土块或冰块等杂物;基础承台等采用土模施工时,要注意防止土块掉入砼中;发现砼中有杂物,及时清除干净。
⑹加强施工技术管理和质量检查工作。
对砼孔洞的处理,要经有关单位共同研究,制定补强方案,经批准后方可处理。
4、露筋
现象:钢筋砼结构内的主筋、副筋或箍筋等露在砼表面。
原因分析:
⑴砼灌注振捣时,钢筋垫块移位或垫块太少甚至漏放,钢筋紧贴模板。
⑵钢筋砼结构断面较小,钢筋过密,如遇大石子卡在钢筋上,砼水泥浆不能充满钢筋周围。
⑶因配合比不当砼产生离析,浇捣部位缺浆或模板严重漏浆。
⑷砼振捣时,振捣棒撞击钢筋,使钢筋移位。
⑸砼保护层振捣不密实,或木模板湿润不够,砼表面失水过多,或拆模过早等,拆模时砼缺棱掉角。
预防措施:
⑴灌注砼前,检查钢筋位置和保护层厚度是否准确。
⑵为保证砼保护层的厚度,要注意固定好垫块。一般每隔1m左右在钢筋上绑一个水泥砂浆垫块。
⑶钢筋较密集时,选配适当的石子。石子最大颗粒尺寸不得超过结构截面最小尺寸的1/4,同时不得大于钢筋净距的3/4。结构截面较小,钢筋较密时,可用细石砼灌注。
⑷为防止钢筋移位,严禁振捣棒撞击钢筋。在钢筋密集处,可采用带刀片的振捣棒进行振捣。保护层砼要振捣密实。灌注砼前用清水将木模板充分湿润,并认真堵好缝隙。
⑸砼自由顺落高度超过2m时,要用串筒或溜槽等进行下料。
⑹拆模时间要根据试块试验结果确定,防止过早拆模。
⑺操作时不得踩踏钢筋,如钢筋有踩弯或脱扣者,及时调直,补扣绑好。
治理方法:将外露钢筋上的砼残渣和铁锈清理干净,用水冲洗湿润,再用 1∶2或1∶2.5水泥砂浆抹压平整,如露筋较深,将薄弱砼剔除,冲刷干净湿润,用高一级的细石砼捣实,认真养护。
5、缺棱掉角
现象:砼局部掉落,不规整,棱角有缺陷。
原因分析:
⑴木模板在灌注砼前未湿润或湿润不够,灌注后砼养护不好,棱角处砼的水分被模板大量吸收,致使砼水化不好,强度降低。
⑵常温施工时,过早拆除承重模板。
⑶拆模时受外力作用或重物撞击,或保护不好,棱角被碰掉。
⑷冬季施工时,砼局部受冻。
预防措施:木模板在灌注砼前充分湿润,砼灌注后认真浇水养护。拆除钢筋砼结构承重模板时,砼具有足够的强度,表面及棱角才不会受到损坏。拆模时不能用力过猛过急,注意保护棱角,吊运时,严禁模板撞击棱角。加强成品保护,对于处在人多、运料等通道处的砼阳角,拆模后要用槽钢等将阳角保护好,以免碰损。冬季砼灌注完毕,做好覆盖保温工作,加强测温,及时采取措施,防止受冻。
治理方法:缺棱掉角较小时,,清水冲洗可将该处用钢丝刷刷净充分湿润后,用1∶2或1∶2.5的水泥砂浆抹补齐正。可将不实的砼和突出的骨料颗粒凿除,用水冲刷干净湿润,然后用比原砼高一级的细石砼补好,认真养护。
6、施工缝夹层
现象:施工缝处砼结合不好,有缝隙或夹有杂物,造成结构整体性不良。
原因分析:
⑴在灌注砼前没有认真处理施工缝表面;灌注前,捣实不够。
⑵灌注大体积砼结构时,往往分层分段施工。在施工停歇期间常有木块、锯末等杂物积存在砼表面,未认真检查清理,再次灌注砼时混入砼内,在施工缝处造成杂物夹层。
预防措施:
⑴在施工缝处继续灌注砼时,如间歇时间超过规定,则按施工缝处理,在砼抗压强度不小于1.2Mpa时,才允许继续灌注。
⑵在已硬化的砼表面上继续灌注砼前,除掉表面水泥薄膜和松动石子或软弱砼层,并充分湿润和冲洗干净,残留在砼表面的水予清除。
⑶在灌注前,施工缝宜先铺抹水泥浆或与砼相同的减石子砂浆一层。
⑷在模板上沿施工缝位置通条开口,以便清理杂物和冲洗。冬季施工时可采用高压风吹。全部清理干净后,再将通条开口封闭,并抹水泥浆或减石子砼砂浆,再灌注砼。
治理方法:当表面缝隙较细时,可用清水将裂缝冲洗干净,充分湿润后抹水泥浆。对夹层的处理慎重。补强前,先搭临时支撑加固后,方可进行剔凿。将夹层中的杂物和松软砼清除,用清水冲洗干净,充分湿润,再灌注,采用提高一级强度等级的细石砼或砼减石子砂浆,捣实并认真养护。
参考文献:
[1]建筑工程施工中钢筋混凝土质量通病及控制对策[J]. 汪文祥. 绿色环保建材. 2017(10)
[2]建筑工程钢筋混凝土施工技术及质量管理[J]. 何汉全. 江西建材. 2017(07)
作者简者:高文海(1965.2—),男,汉族,广西横县人,工程师,大学专科,
单位:广西横县水电建筑安装工程处。