鋁模體系對砼強度的影響及對策

尤鑫鑫

（中建三局（廈門）建設(shè)有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

近年來，混凝土結(jié)構(gòu)時常出現(xiàn)質(zhì)量問題，造成了嚴重的后果，因此加強對混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場檢測是保障建筑物結(jié)構(gòu)安全的重要手段。回彈法通過檢測混凝土表層硬度進而反推抗壓強度，因其儀器具有構(gòu)造簡單、攜帶方便、檢測效率高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場工程質(zhì)量檢查和評定。根據(jù)國家建立的統(tǒng)一測強曲線，形成了《回彈法檢測混凝土抗壓強度》（JGJ/T23——2011），為實體工程的質(zhì)量檢測提供依據(jù)[1]。

根據(jù)目前鋁合金模板體系全面替代膠合板模板體系的行業(yè)現(xiàn)狀，其成型的混凝土質(zhì)量在進行強度鑒定時，能否仍按照《回彈法檢測混凝土抗壓強度》（JGJ/T23——2011）的要求采用回彈法進行其檢測，是否存在偏差。

1 工程實例

某高層在建工程項目結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，由兩家攪拌站供應(yīng)商品混凝土。地下室、首層為豎向結(jié)構(gòu)及地下室頂板、二層梁板水平結(jié)構(gòu)為膠合板模板系統(tǒng)成型，二層以上豎向及三層以上水平結(jié)構(gòu)為鋁合金模板成型體系，負一層至七層剪力墻混凝土設(shè)計強度等級為C50，8~12層剪力墻混凝土設(shè)計強度等級為C45，地下室頂板及以上梁板混凝土設(shè)計強度為C30。項目根據(jù)該區(qū)域主體結(jié)構(gòu)驗收要求設(shè)置兩段進行主體結(jié)構(gòu)驗收，第一段為十二層以下，第二段為十二層以上。同時按照主體結(jié)構(gòu)驗收要求，監(jiān)督站將根據(jù)現(xiàn)場驗收樓層抽取部位，按照回彈檢測法對混凝土強壓強度進行鑒定，因此混凝土回彈強度將直接影響項目實際進度。

1.1 混凝土回彈強度

項目按照GB 50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》附錄D和本地區(qū)DBJ/T13-71-2015《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》的要求按照齡期對C50及C45強度混凝土強度抽取進行檢測，每層剪力墻、梁板各選取5個構(gòu)件，每個構(gòu)件選擇10個測區(qū)，累計回彈數(shù)據(jù)41600個?；炷翗?gòu)件抗壓強度檢測結(jié)果見表1和表2（C50）、表3和表4（C45）、表5（C30）。

表1 剪力墻構(gòu)件混凝土抗壓強度回彈法檢測推定值（C50）（單位：MPa）

表2 剪力墻構(gòu)件混凝土碳化情況（單位：MPa）

表3 剪力墻構(gòu)件混凝土抗壓強度回彈法檢測推定值（C45）（單位：MPa）

表4 剪力墻構(gòu)件混凝土碳化情況

表5 梁、板構(gòu)件混凝土抗壓強度回彈法檢測推定值（C30）（單位：MPa）

回彈檢測數(shù)據(jù)表明，地下室、首層剪力墻構(gòu)件（為膠合板模板系統(tǒng)成型）及梁板在齡期為30d左右碳化情況較穩(wěn)定抗壓強度換算基本能全部達到設(shè)計強度，二層及以上剪力墻設(shè)計強度C50在齡期為140d以上碳化情況上升明顯抗壓強度換算能全部達到設(shè)計強度，C45回彈值在齡期為120d以上碳化情況上升明顯，抗壓強度換算能全部達到設(shè)計強度，期間混凝土抗壓強度均不能達到設(shè)計強度。

1.2 混凝土鉆芯取樣強度

項目根據(jù)回彈情況，按照《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》委托有資質(zhì)的專業(yè)檢測機構(gòu)，采用構(gòu)件鉆芯檢測法對齡期28d及以上構(gòu)件分別進行鉆芯取樣試壓鑒定，混凝土抗壓強度檢驗結(jié)果見表6。

表6 剪力墻構(gòu)件混凝土取芯試壓法檢測鑒定強度值

結(jié)果表明混凝土自身內(nèi)部實體強度符合設(shè)計要求。

1.3 數(shù)據(jù)對比分析

通過對上述表一至表四的數(shù)據(jù)，進行綜合對比分析，可以得出以下2點結(jié)論：1）采用回彈法檢測構(gòu)件混凝土強度與試壓混凝土強度存在明顯差異；2）采用膠合板模板體系與采用鋁合金模板體系在28d齡期采用回彈法檢測混凝土表面強度存在很大差別。

2 工程試驗

根據(jù)膠合板模板體系與鋁合金模板體系采用回彈法檢測混凝土差異情況，為進一步鎖定影響因素，項目采用1∶1比例進行實體試驗，以此來進一步驗證2種體系模板，采用回彈檢測法對混凝土抗壓強度進行對比，具體內(nèi)容如下。

2.1 試驗原材料

試驗原材料包括配合比C50混凝土、鋼筋、鋁合金模板、膠合板模板。

2.2 試驗方案

按照原結(jié)構(gòu)配合比調(diào)配C50強度混凝土，采用兩組38cm×38cm×60cm鋁合金模板，為方便對比鋁合金模板與膠合模板混凝土拆模后數(shù)據(jù)，每組試件各兩面分別采用鋁合金模板及膠合板模板配模（詳圖1鋁模、木模（鋁模內(nèi)襯模板）內(nèi)配直徑Ф14間距200mm鋼筋的成型構(gòu)件制作圖），內(nèi)配直徑Ф14間距200mm鋼筋。澆筑完成后按同條件進行養(yǎng)護，28d后對構(gòu)件進行回彈法檢測強度并記錄數(shù)據(jù)。

圖1 鋁模、木模（鋁模內(nèi)襯模板）內(nèi)配直徑Ф14間距200mm鋼筋的成型構(gòu)件制作圖

2.3 試驗方法

2.3.1 試件制備

具體步驟如下：①模板安裝。準備2組38cm×38cm×60cm鋁合金模板，完成模板拼裝[2]；②木模板內(nèi)襯安裝。在拼裝完鋁模板后，在內(nèi)側(cè)增加膠合板模板；③鋼筋制安。采用直徑Ф14間距200mm的鋼筋，制作并安裝進制作好的模板中；④混凝土澆筑。采用與該工程同配合比的C50強度的混凝土進行澆筑；⑤拆模并養(yǎng)護。拆模，并在對應(yīng)的混凝土與木模和鋁模實際接觸面進行標識后，進行養(yǎng)護。

2.3.2 測試指標

根據(jù)DBJ/T13-71-2015《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》附錄B 福建省泵送混凝土測區(qū)抗壓強度換算表推定混凝土強度，見表7。

表7 膠合板模板體系與鋁合金模板體系構(gòu)件混凝土抗壓強度回彈法檢測推定值（單位：MPa）

2.4 試驗結(jié)果

數(shù)據(jù)表明，采用膠合板模板體系與鋁合金模板體系在混凝土澆筑完成標準養(yǎng)護完成至28d齡期采用回彈法檢測構(gòu)件強度膠合板模板較鋁合金模板推定強度有很大差異。

在一定齡期內(nèi)鋁合金模板最終回彈法檢測強度（未扣除碳化值的影響）也能達到設(shè)計強度，因此鋁合金模板體系對結(jié)構(gòu)安全不存在影響[3]。

3 鋁合金模板體系下回彈法測得的混凝土強度出現(xiàn)嚴重偏差和失真的原因

3.1 鋁合金模板的氣密性和不吸水性

鋁合金模板因其氣密性較好，具有不吸水性，混凝土中除水化反應(yīng)外多余水份在模板表面聚集和混凝土振搗時產(chǎn)生的氣泡無法排除，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面泛白和出現(xiàn)大量氣泡。1）由于混凝土振搗密實后出現(xiàn)的泌水及鋁合金模板不吸水，泌水在墻柱構(gòu)件和鋁合金模板界面處聚集，使剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件表層水灰比大幅增加，構(gòu)件表層強度明顯低于內(nèi)部強度；2）表面存在數(shù)量眾多的孔隙，再度降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面強度，也導(dǎo)致構(gòu)件表層的混凝土空間結(jié)構(gòu)與內(nèi)部明顯不一致。

3.2 混凝土碳化的影響

混凝土的碳化速度一般早期大，到后期碳化速度會明顯降低?；炷翗?gòu)件表面實質(zhì)性碳化層會增加表層硬度，增大回彈值，由此提高測區(qū)混凝土強度推定值。但鋁合金模板成型的混凝土表面存在數(shù)量眾多的大孔隙，提高了混凝土表層的碳化速度，但它不僅沒有增大回彈值，還因《回彈法檢測混凝土抗壓強度》（JGJ/T23—2011）的規(guī)定根據(jù)碳化層深度對回彈值進行折減，所以大幅度降低構(gòu)件表面測區(qū)混凝土強度換算值。

4 鋁合金模板體系下回彈法測得的混凝土強度出現(xiàn)嚴重偏差和失真的解決措施

4.1 鋁合金模板體系下混凝土測強曲線的建立

C50剪力墻構(gòu)件混凝土抗壓強度推定值折線，C45剪力墻構(gòu)件混凝土抗壓強度推定值折線。如圖2、圖3所示。

圖2 C50剪力墻構(gòu)件混凝土抗壓強度推定值折線圖

圖3 C45剪力墻構(gòu)件混凝土抗壓強度推定值折線圖

4.2 施工工藝的優(yōu)化

由于混凝土澆筑過程的起泡難以引導(dǎo)和排放等問題，而導(dǎo)致表面存在大孔隙，根據(jù)鋁模特性，對實驗數(shù)據(jù)進行分析，產(chǎn)生混凝土強度推定值偏差的主要原因為鋁模的氣密性較好，且具有不吸水性，采用優(yōu)化措施解決上述問題，具體如下：1）分層澆筑、分層振搗，每層厚度不宜超過1500mm，振好一層后再澆筑下一層；2）在鋁合金模板上開設(shè)透氣孔，排除空氣和水分，孔徑不宜過大，避免模板漏漿[4]。

5 結(jié)論

通過系列實驗和數(shù)據(jù)分析，得出以下2點結(jié)論：1）基于鋁合金模板體系，混凝土的回彈值、抗壓強度與碳化深度之間的相互關(guān)系，建立鋁合金模板體系混凝土測強曲線，較準確地反映了混凝土回彈測強規(guī)律；2）鋁合金模板體系下混凝土測強曲線與國家統(tǒng)一測強曲線存在一定的差異，尤其是當(dāng)碳化深度較大時，前者推定強度值比后者推定強度值小25MPa~30MPa，因此國家統(tǒng)一測強曲線不適用于推斷碳化程度較大的混凝土強度。