关于建设工程混凝土施工强度的若干问题解析-建

关于建设工程混凝土施工强度的若干问题解析

倪雪民 刘智鑫
【摘 要】
现浇钢筋混凝土或配装配式钢筋混凝土结构强度随时间而变化，不同施工阶段对混凝土强度都有相应的不同的要求。在混凝土浇筑施工、拆模、施加预应力、构件安装和运输、滑模施工时混凝土出模等7类混凝土施工过程中，采取相应措施满足混凝土强度要求，是保证混凝土结构工程质量的关键。
【关键词】
混凝土强度、拆模、预应力、构件、运输、安装。
【正 文】
在建设工程领域中，混凝土设计强度等级是主体结构工程中重要的质量指标，其重要性也是众所周知的，“结构混凝土的强度等级必须符合设计要求”。这是《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002，下称“规范”）规定的强制性条文，必须严格执行：但对混凝土施工强度，至今还有不少施工技术人员认识模糊。混凝土强度随龄期发展等因素而随之相应的改变；尽管有的工程混凝土交工时试件的强度达到设计和有关规范的规定；但因忽视了不同时间、不同施工阶段的混凝土施工强度，未能满足一定的要求，仍难免出现工程质量缺陷或工程事故。这是混凝土结构工程质量问题不断产生的重要原因之一。特别是现行施工质量验收规范中，不少施工技术要求的内容并未收编为规范条文，而其中有些内容（如混凝土施工强度要求等）是保证施工质量必不可少的。因此，正确认识混凝土施工强度的有关规定更显重要。
一、分项工程继续施工时混凝土必须的强度
当混凝土浇筑完成，在新浇筑面上继续施工时，混凝土应有足够的强度，以防止施工的各种作用对新浇混凝土造成伤害。这类施工强度的要求包括两方面内容，一是施工规范中的相关的有关规定；二是防止施工荷载超载而造成事故所必须注意的一些问题。
1、新浇筑的混凝土最低强度必须达到1.2N/mm2方可继续作业；且在我国历次颁布的施工验收规范中均有类拟的明确的规定。例如GB50204-2002规范第7.47条规定，在已浇筑的混凝土强度达到1.2N/ mm2以前，不得在其上上人踩踏和作业施工，更不能安装模板和支撑系统及支架，堆放荷载。其目的的保护新浇混凝土表面及内部结构不受破坏；保证混凝土的早期强度。
2、混凝土施工缝处理及重新浇筑混凝土时，已浇筑混凝土的最低强度保证在1.2N/mm2。规范虽未明确写明此项规定，但在7.4.5条中已规定，施工缝的处理应按施工技术方案执行，而确定此施工技术方案是必然离不开我国历年颁发的施工及验收规范的有关规定。例如GB50204-1992第4.4.19条规定，在施工缝处继续浇筑混凝土时，已浇筑的混凝土的抗压强度不应该小于1.2N/mm2 。此项施工强度规定的必要性在于：一是处理施工缝应清除已浇混凝土的表面的水泥薄膜、松动石子和软弱层，规定1.2N/mm2的最低强度可以保证正常施工的情况下，已浇混凝土在处理时不受损伤；二是以防止新浇混凝土时的强烈振捣影响已浇筑混凝土的工程质量。
3、混凝土构件采用平卧、重叠法预制时，浇筑上层构件必须满足的施工条件之一是，下层构建的混凝土强度应达到5 N/mm2。同样值得注意的是规范并无此条规定。这是因为规范是验收规范；坚持“强化验收”的原则，而对有些施工技术措施并未做详尽的规定。5 N/mm2混凝土施工强度的规定，是一些建筑科研单位实验结果和生产单位实践经验总结的成果，这是重叠生产构件保证构件质量必须遵循的一项规定。
4、结构承受施工荷载必须的混凝土施工强度涉及多种因素。继续施工必然带来施工荷载，新浇筑的混凝土结构件内，因施工荷载而产生的内力和变形，往往不是1.2N/mm2强度的混凝土所能承受的，因此而造成的混凝土结构裂缝、甚至结构毁坏的工程实例屡见不鲜。因为施工荷载及其工作效应设计施工技术方案等多种因素，所以施工规范并无这方面的具体规定。但是，施工中必须十分重视，防止在混凝图强度较低的情况下，因施工荷载作用出现结构损害。
二、混凝土工程的拆模强度
1、侧模拆除时的混凝土的强度要求
规范规定，侧膜拆除时的混凝土强度应能保证其表面及棱角不受损伤。
2、底模及其支架拆除时的混凝土的强度要求：规范规定，按同条件养护试件的强度达到设计强度等级的50%~100%（不同构件有区别，详见GB50204-2002第4.3.1条）时方可拆除底模及支架。其目的是为防止拆模过早、混凝土强度还较低时，结构受荷而产生裂缝，影响混凝土强度增长以及混凝土使用寿命。值得注意的是，有的工程为了加快模板的周转次数，在混凝土实际强度尚未达到规范要求时，就先拆除模板及支撑，然后再加部分顶撑，这种做法是不可靠的。因在加顶撑前，混凝土结构构件已产生挠度的变形且甚至开裂，后加的顶撑不可能消除已出现的挠度和裂缝；给工程的质量留下了隐患的种子。
3、预应力构件拆模的规定：规范规定，对后张法预应力混凝土结构构件，底模及支架不应在结构构件建立预应力前拆除。也就是说，即使混凝土强度达到设计值，但尚未建立预应力时不能拆模。这是因为预应力筋是构件的主筋，主筋尚未起作用时就拆模，很可能造成严重的质量问题。
三、在施加预应力时的混凝土强度要求
规范规定，预应力筋张拉或放张时，混凝土强度应符合设计要求；当设计无具体要求时，不应低于设计的混凝土立方体抗压强度标准值得75%。此项规定不仅是为防止施加预应力时，混凝土被压碎或开裂，而且可以减少混凝土收缩和徐变带来的预应力损失，保证预应力构件的质量。
此外对先张法预应力构件，若混凝土强度不足时就放张（施加预应力），因为混凝土与钢筋的粘结力低下可能造成预应力筋滑移，或造成构件端部沿预应力筋方向出现混凝土裂缝，从而影响构件质量。
四、结构构件运输安装时的混凝土强度要求
1、构件运输安装时混凝土强度要求：为防止出现过大的变形、裂缝等质量缺陷，混凝土构件运输安装中，混凝土实际强度不应低于设计要求，当设计无具体要求时，不应小雨设计的混凝土强度标准值的75%。新规范中虽无此项规定，但以往所有的施工及验收规范中均有此类规定。这对保证混凝土结构工程质量十分重要，不可忽视。
2、装配式或结构接头和拼缝的混凝土强度要求：结构接头和拼缝的混凝土的强度较低时，结构尚未形成完整的设计要求的受力体系，其承载性能较差，不但不能承受设计荷载，而且连承载上一层构件的自重都可能有问题。此为，规定承受内力的接头和拼缝，当其混凝土强度未达到设计要求时，不得吊装上一层结构构件但涉及无具体要求时，应在混凝土强度不小于10N/mm2或具体足够的支承时方可吊装上一层构件。
五、结构承受荷载的混凝土强度要求
1、结构承受设计荷载的混凝土强度要求：不论是现浇还是装配式结构，只有在构件以及结构接头和拼缝的混凝土强度全部达到设计强度时，方可承受100%的设计荷载。
2、结构承受施工荷载的混凝土强度要求：除本文前述内容外，要特别注意现浇梁板在拆模后承受施工荷载的混凝土强度要求。例如美国一栋26层现浇混凝土结构住宅楼，在浇筑完24层楼盖后因过早拆除23和22层楼盖下的部分支撑，造成整体垮塌。我国江西省安义县的一幢7层混合结构商品楼，在浇筑7楼面混凝土时发生整体倒塌，其主要原因是拆模过早的楼盖承受不了施工荷载，加上其他分项工程施工质量低劣而在成的，所以，拆除梁板下的支撑前，须认真验算混凝土强度，保证施工结构安全。
六、混凝土允许受冰冻的强度
在冬期施工阶段，新浇混凝土早期受冻后，对混凝土强度、钢筋粘结力及抗渗、抗冻性能等均有十分明显的不利影响。新浇混凝土经正常养护达到一定强度后再受冰冻，开冻后的后期强度损失在5%以内时通常将此强度值称为混凝土的受冻临界强度。许多国家对混凝土受冻临界强度具有不同的规定，一般为3.5~7.0 N/mm2。我国的施工及验收规范对此也有明确的规定，例如Gb50204-1992中规定混凝土受冻前的抗压强度不得低于下列规定，硅酸盐水泥配制的混凝土，为设计的混凝土强度标准值的30%；矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，为设计的混凝土强度标准值的40%，但不大于C10的混凝土，不小于5 N/mm2。新规范虽无此规定，但在北方地区的混凝土冬期施工中，仍应注意执行这类规定。
七、滑模施工时的混凝土出模强度
当采用液压滑动模板施工时，控制混凝土的出模强度十分重要。滑升速度过快，会造成混凝土出模后出现坍塌、裂缝、变形；滑升速度过慢，混凝土与模板粘结力增大，会导致滑升困难，严重时会将混凝土拉裂。现行国家标准《液压滑动模板施工技术规范》（GBJ113-1987）规定，混凝土出模强度宜控制在0.2~0.4N/ mm2。实践证明，在正常气温下施工，按此要求控制是可行的和有效的；但在秋末冬初气温较低时须谨慎施工，因为我国曾发生两次烟囱滑膜施工的倒塌事故。分析两次事故，总结出与混凝土出模强度直接有关的经验教训主要有以下三点：一是应防止气温较低条件下混凝土出现假凝现象造成混凝土早期强度的错判；二是应注意掺加早强剂时混凝土出现假凝现象的影响；三是施工气温较低时，出模后的混凝土强度增长缓慢，不能对滑膜支撑杆起到有效的嵌固约束作用。上述三个因素均可导致支撑杆失稳而引发滑膜平台、支架倒塌。
八、结束语
经过多年的施工实践证明，我认为混凝土强度指标值直接影响施工质量；且混凝土结构强度最大特点是随龄期而增长的，只要在施工过程中严格按设计图纸要求和施工操作规程精心组织施工，混凝土强度就能满足使用功能要求，工程质量就能达标。

【参考文献】
1、王赫，贺玉仙花篮梁裂缝事故的分析及预防，建筑技术，1990，21（7）：40~44。
2、王赫，建筑工程质量事故分析，第二版，北京：中国建筑工业出版社，1999