綜合版
特別策劃:拆模時間對混凝土結構的影響
編者按:關于混凝土結構拆模的時機,標準規定混凝土結構澆筑后,達到一定強度方可拆模。但實際情況是,為了趕工期,加速模具周轉,有些施工人員會提前拆模;有些管理單位沒有按照施工規范的要求,強行要求施工單位延長拆模時間。提前或推遲拆模的做法,會給混凝土結構帶來怎樣的影響?混凝土結構各部位都在什么時候拆模,才既能夠保證混凝土結構的質量,又能提高施工效率?有沒有比標準規定的強度檢測方法更直接、簡便的拆模時間確定方法?本期特別策劃誠邀大家參與討論。
結構混凝土構件分為兩部分,其一是豎向構件,其二是水平構件。豎向構件(包括水平構件的側模)在拆模時只要考慮混凝土具有一定的強度(1.2MPa 以上),在拆模時不掉角,不去楞為原則。可是有些施工單位為了趕工期,在混凝土終凝后即行拆模,造成構件出現缺角掉棱現象。更有甚者,有的木工師傅憑著以往的施工經驗,到時候就拆模,結果造成了部分墻柱坍塌,也有的墻柱在箍筋下出現水平裂縫,還有的出現表皮粘接現象。這些都說明了混凝土還沒有達到終凝就拆模了。由于混凝土終凝時間是與自身的入模溫度、環境溫度、養護條件有關,再說混凝土自身的終凝時間也在隨著環境溫度在調整。由于上述影響的存在,混凝土的終凝時間就不可能是一個定值,它特別容易在大風降溫后明顯地延長混凝土的終凝時間。因此,當遇到大風降溫時,在拆模前一定要先查看混凝土是否終凝。最簡便的方法是用手指用力摁壓混凝土表面,若不出現指印即為終凝,再用手指蓋劃混凝土表面,不出現明顯的痕跡方可拆模。否則,不要拆模,等一段時間再拆。
水平構件在拆模時要按照施工規范的規定執行。特別是要根據梁板實際的跨度和強度符合規范規定時方可拆模。在測量混凝土的實際強度時可采用制作同條件試件或回彈法。制作同條件試件時應多做幾組,以便于早期試壓,若達到規范要求的強度,即可拆模;若達不到規范要求時,可待幾天再行試壓,直至達到規范要求的強度后方可拆模。當采用回彈法測試混凝土強度時,應當根據當時的氣溫和混凝土設計強度預測混凝土實際強度達到拆模要求的時間,達到預測時間后即可拆除少量模板,用回彈儀測試混凝土表面(在測試前應對回彈儀進行率定,檢查回彈值是否在 (80±2)MPa 范圍內,否則,應對回彈儀進行維修保養,合格后方可使用),根據平均回彈值換算出混凝土的強度。該強度符合拆模要求,即可大面積拆模;否則,應待幾天再行回彈。直到該強度達到規范要求。注意:在回彈過程中一定要嚴格按照《回彈規程》的要求操作,其準確率在 90%以上。
隨著高層建筑的興起,現澆鋼筋混凝土結構工程不斷增多,施工所需的模板也越來多,為了加強模板的循環利用,確定混凝土結構拆模的時機,就顯得十分重要。如何科學地確定達到上述拆模強度所需的時間,是日常施工中經常遇到的難題,長期以來一直未得到很好地解決,這對生產進度安排、質量控制造成極大盲目性。盡管《混凝土結構工程施工質量驗收規范》規定,混凝土結構澆筑后,達到一定強度方可拆模。但多年來,對違規拆除模板造成的質量安全事故并不少見,也多有報道,那么在施工中為什么還有那么多違規現象發生呢?
1 違規拆模的原因
施工單位為了追求利潤,降低成本,減少投入,模板與支架數量配置往往不足,隨意拆模的現象十分普遍,對工程質量、施工安全造成隱患。有的工程或構件占用模板量較大,施工單位為急于周轉模板而忽視了規范或設計的要求,為了趕工期,加速模具周轉,有些施工人員會過早拆除模板。當施工流水段較小,使施工流水作業出現怠工、窩工現象時,施工單位為急于創造工作面,不得已倉促拆除模板來創造工作面。有的施工單位的技術人員素質低,施工經驗欠缺,不熟悉規范規程對模板拆除的要求,意識不到過早拆除模板對混凝土結構帶來的危害和可能造成的隱患。現場操作工人單純追求效率,圖省事,施工單位又疏于管理,助長了操作人員違規操作的風氣,甚至把違規操作當作正常的操作程序進行。
在工程實際施工中,不少施工單位無視《混凝土結構工程施工質量驗收規范》規定的要求,違規拆除模板,輕者給混凝土結構帶來損傷,重者甚至釀成重大的質量安全事故。過早拆除模板對混凝土結構帶來的危害是多方面的。
2 違規拆模的影響
根據多年來的施工經驗,混凝土墻柱部位往往拆模時間早,而梁板部位拆模時間晚。通過大量混凝土強度回彈,我們總結出早拆模的墻柱部位的強度比晚拆模的梁板部位的強度低 10%~30%。下面從論方面分析一下過早拆模對混凝土結構的影響。
過早拆模,混凝土強度低,不能承受自重及施工荷載,易在受拉區出現裂縫,甚至受壓區破壞。過早拆模將會加大混凝土的徐變量。混凝土長期受有外力,其變形具有隨著時間的延續而不斷增加的特性,即混凝土的“徐變”。而且這種變形是塑性變形,即變形是不可恢復的,尤其在混凝土的早期強度階段,徐變量很大。以梁、板為例,過早拆模后,在自重及施工荷載的作用下,混凝土受壓區徐變量增加,將導致較大的結構變形(撓度值增加),有時可增至理論變形的 2~3 倍,這在結構上是不允許的。過早拆模過程中易產生混凝土缺棱掉角或局部坍塌現象,削弱構件斷面。混凝土與鋼筋共同工作能力差,在構件自重、施工荷載和其他振動作用下,易引起鋼筋在混凝土內的滑動,從而降低了混凝土對鋼筋的握裹力。混凝土強度低,不能克服混凝土與模板表面的粘結力,會造成混凝土表面剝落,常稱做“粘模”現象,嚴重影響混凝土的外觀質量。
模板對混凝土結構有變形約束作用。特別是對一些薄壁及墻板類結構,如水池、墻板及護欄類等構件,當混凝土結構尚未達到抗裂應力強度前,這時模板對結構的抗裂起到決定性的約束作用。過早拆除模板,等于解除了混凝土結構的約束,使新澆筑的混凝土結構在無約束狀態下,抵抗混凝土自身收縮和失水干縮同時進行產生的應力變形,給結構帶來開裂的嚴重后果。混凝土強度尚未達到規范要求的強度即拆除模板,混凝土結構會因過早受荷和拆模擾動而受損,輕者會造成混凝土外形的損傷,重者會破壞其內在的結構,給工程帶來質量隱患,影響混凝土的使用壽命,特別是違規拆除底模的,嚴重的會造成垮塌,釀成惡性安全事故。現場施工中,我們常見到對施工的梁、板類結構的混凝土在強度尚未達到要求的情況下,先拆除底模后,然后再加支撐加固的錯誤的做法。此法看似安全合理,但實際上在拆除頂撐及底模時,構件已可能產生下撓或產生裂縫,以后再加頂撐只是部分阻止了下撓損害的繼續,實際上則不能消除對結構的損害。這種拆模方法實際上是一種掩耳盜鈴、自欺欺人的拆模方法,所以此類方法在現場施工操作時也應杜絕使用。
對一些表面系數較大的薄壁結構,模板不僅起支撐的作用,還起著對混凝土結構保水養生的作用。混凝土澆搗后,之所以能逐漸凝結硬化,主要是因為水泥水化作用的結果,而水化作用則需要適當的溫度和濕度條件。過早拆模使混凝土中水分會蒸發過快,形成脫水現象,會使已形成凝膠體的水泥顆粒不能充分水化,不能轉化為穩定的結晶,缺乏足夠的粘結力,從而會在混凝土表面出現片狀或粉狀脫落。此外,在混凝土尚未具備足夠的強度時,水分過早的蒸發還會產生較大的收縮變形,出現干縮裂紋,影響混凝土的耐久性和整體性。所以在風大干燥的季節里,一旦模板被拆除,會使混凝土結構迅速失水,如不能及時覆蓋養護,給混凝土帶來的強度損失將是永久的。
冬期施工,模板對新澆混凝土還起到保溫御寒的作用。大家知道,混凝土強度的增長是隨著時間的增加而增長的,溫度越高增長越快,反之,溫度越低增長也就越慢。如果混凝土尚未達到臨界強度前即拆除模板,又不能及時保溫覆蓋,會給混凝土結構帶來凍害,特別是對那些保溫難度較大的豎向結構,如柱、墻等,和表面系數較大的板類結構,模板對結構的保溫作用更為重要了。因此冬季施工時,如無可靠的保溫措施,混凝土側模的拆除時間應在混凝土強度達到規定的臨界強度后拆模。所以,在不同的施工季節,確定拆模日期和拆模方法,提供拆模混凝土試塊的拆模強度,都是非常重要的,決不可只片面強調工期緊、工序多而掉以輕心。
3 合理拆模的有效措施
現場應配足周轉所需模板數量。在不同結構工程施工中,拆模過早的主要原因是施工單位為了追求利潤,降低成本,減少投入,模板與支架數量配置往往不足。為了保證混凝土結構安全,施工單位不可無限度的降低成本,需要配備足夠的模板數量。
在混凝土強度能保證其表面及棱角不因拆除模板而受損壞后,方可拆除側模。梁板、拱等跨度大于 8 米的構件拆模時要求達到設計強度的 100%,跨度小于 8 米的構件拆模時要求達到設計強度的 75%。薄壁結構、懸臂結構等構件拆模時間要達到設計強度的 100%。
合理制作同條件養護試塊。同條件養護試塊是指混凝土試塊與其對應的混凝土結構在組成成分、養護條件等方面保持基本一致,能有效反映實體混凝土強度。按照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》要求制作同條件養護試塊強度作為拆模的依據,嚴格執行規范的養護要求。同時,具體操作上也要留出富余空間,提前確定具體送檢時間。
混凝土拆模后,需要立即覆膜養護,通過加強混凝土的養護來避免對混凝土強度增長產生不利影響。混凝土養護時間不得少于 14d。