装配整体式混凝土结构桁架钢筋叠合板施工安装的实体质量研究

林惠庭，李晓杰，曹 健

（珠海市斗门区建设工程质量监督检测站 珠海519125）

0 前言

国家近年大力推广装配式建筑，珠海市斗门区为发展装配式建筑的重点推进地区，目前斗门区已经取得施工许可证的装配式建筑项目有近10 个，为珠海市较多的区域。2019 年9 月6 日下午，广东省住建厅组织了2019 年全省住房城乡建设系统“质量月”现场观摩活动，主会场安排在斗门区某装配式建筑项目，全省共1 500 名领导及技术人员参加，极大地推进了装配式建筑技术及质量的发展。

1 叠合楼板应用

1.1 珠海市叠合楼板使用状况

按照珠海市住建局《关于开展装配式建筑项目设计阶段技术认定工作的通知》（珠规建质［2017］166 号文）的要求，单体预制率应不低于20%，装配率不低于40%。叠合板、外挂墙板、预制阳台、预制楼梯、预制内墙条板为常用的几种预制构件［1-5］，其中又以桁架钢筋叠合板（以下简称叠合板）的使用比较广泛。

1.2 叠合楼板优点

装配整体式混凝土结构由预制混凝土构件或部件通过可靠的方式进行连接，并与现场后浇混凝土、水泥基灌浆料形成整体的装配式混凝土结构。装配整体式混凝土结构的楼板宜采用叠合楼板，叠合楼板是一种整体式楼板，预制板和现浇叠合层进行叠加最终形成叠合楼板。其中叠合楼板结构的最重要组成部分是预制板，预制板为钢筋混凝土叠合层提供永久性模板，可以满足施工需求。叠合楼板技术可以保证工程的整体效果，在此技术下预制板的刚度较大而且还可以有效节省施工模板，减少施工成本。施工成本、施工进度、施工质量三者之间联系密切，叠合楼板技术可以有效减少施工时间、保证工程进度、保障工程整体质量。不仅如此，叠合楼板技术还可以有效保证叠合楼板的平整度，提升工程的美观指数，叠合楼板技术适用于高层建筑［6-9］。

珠海市装配式混凝土建筑采用的叠合板底层预制板厚度h1一般不小于60 mm，上部后浇叠合层厚度h2一般不小于70 mm，总厚度不小于130 mm［10］，如图1 所示。叠合板为双向板居多，预制板之间采用双向叠合板整体式接缝［11］，后浇带形式，宽度不小于200 mm，双向叠合板典型平面布置如图2 所示。

图1 叠合板剖面Fig.1 Sectional View of Composite Slab

2 叠合楼板薄弱部位混凝土工程质量分析

与整体现浇混凝土构件相比，叠合楼板容易出现薄弱部位，分别是：①叠合面部位；②双向叠合板整体式接缝部位。叠合板薄弱部位处理达到要求时，其力学性能可以接近于现浇结构，处理不好，相当于冷缝，质量难以保证，因此研究叠合板薄弱部位的质量很有必要。

2.1 叠合面的粗糙面、积灰对混凝土质量的影响

叠合楼板作为装配整体式混凝土结构的一类重要组成部分，其重要的连接关键部位，叠合面的力学性能是其协同受力和共同工作的关键，然而叠合面的施工质量往往是一个重要因素。在预制叠合板的制作过程中，要求对新旧混凝土叠合面进行粗糙处理，采用人工拉毛法、压痕法、冲毛法等工艺形成粗糙面。目前珠海市项目的叠合面主要是采用人工拉毛法（见图3a）、压痕法（见图3b）产生粗糙面。按照《钢筋混凝土设计规范：GB 50010-2010（2015 版）》的要求，预制板叠合面的粗糙面不宜不少于结合面的80%，叠合面形成凹凸状，深度不应小于4 mm，但是该规范对人工拉毛法、压痕法的间距未作出要求，不同厂家制作的预制板质量有偏差。根据张新江［12］的研究，总结出φ12 带肋钢筋压痕面粘结性能最好。

叠合面的积灰在施工过程中普遍存在，但也容易解决，一般在混凝土浇筑前，要对楼面进行冲洗并清除杂质。现在模板普遍采用铝模施工，如有受冲洗影响的铝模，表面刷涂的脱模剂应为油性脱模剂。

图3 对新旧混凝土叠合面进行粗糙面处理方法Fig.3 Rough Surface Treatment Method for New and Old Concrete Composite Surface

2.2 双向叠合板整体式接缝粗糙面质量分析

预制板侧面和后浇带之间的结合面应设置人工粗糙面，预制板侧面目前采用冲毛法（水洗面），水洗面即为混凝土预制完成24 h 后，采用高压水枪将粗骨料间的砂浆剔除，使叠合面形成凹凸状，凹凸厚度不小于4 mm，粗糙面的面积不小于结合面的80%（见图4a）。部分项目首个标准层的双向叠合板整体式接缝部位未能做成粗糙面，不满足规范要求（见图4b），容易形成冷缝，影响双向叠合板整体式接缝的混凝土结合质量，要求施工单位现场人工凿毛整改［13］。

图4 双向叠合板整体式接缝部位设置粗糙面Fig.4 Rough Surface of the Joint of the Two-way Composite Slab

2.3 双向叠合板整体式接缝混凝土强度试验

为了进一步研究双向叠合板整体式接缝薄弱部位在使用目前施工方法时的质量状况，在斗门区的第一批装配式建筑项目中，抽出项目A、项目B、项目C共3 个项目进行双向叠合板整体式接缝处钻芯检测，项目概况如表1 所示。

表1 3 个项目概况Tab.1 Three Project Profiles

2.3.1 试验目的

3 个不同项目分别为3 家不同施工单位，3 个不同预制构件生产厂家，3 个不同商品混凝土厂家。在项目A、项目B、项目C 中随机各挑选一个单体，检测双向叠合板整体式接缝交界处的薄弱部位混凝土质量，包括外观质量及混凝土强度，如图5 所示。

2.3.2 试验方法

图5 预制板间双向叠合板整体式接缝钻芯Fig.5 Two-way Composite Slab between Precast Plate Integral Joint drilling Core

在1～10 层选一块板，11～20 层选一块板，20 层以上选一块板，每块板在双向叠合板整体式接缝薄弱部位处钻取3 个芯样，如表2 所示。抽取芯样直径为100 mm，高径比为1∶1，做抗压强度试验，研究双向叠合板整体式接缝薄弱部位处强度的变化。

表2 钻芯检测概况Tab.2 Drill Core Testing Overview

2.3.3 试验数据分析

经过芯样外观检查，发现：①预制板与叠合层结合面结合较好，没有蜂窝、孔洞等外观缺陷，可以看到明显的预制板与叠合层混凝土水平分界线，如图6 所示；②双向叠合板整体式接缝处连接较好，可以看到明显的预制板与后浇接缝混凝土竖向分界线，如图7 所示。

图6 预制板与叠合层水平结合面Fig.6 The Horizontal Joint Surface of the Prefabricated Plate and the Laminated Layer

图7 双向叠合板整体式接缝竖向结合面Fig.7 Vertical Joint Surface of Bidirectional Composite Slab

本次钻取7 组，共21 个芯样，芯样高度100 mm，加工时取预制板、叠合层各50 mm 高，混凝土设计强度为C30，混凝土龄期均达到28 d，按《钻芯法检测混凝土强度技术规程：JGJ/T 384-2016》要求，由斗门区建设工程质量监督检测站进行芯样试件抗压强度检测，结果如表3 所示。

表3 芯样试件抗压强度检测结果Tab.3 Test Results of Compressive Strength of Core Specimen

从表3 可以看出，全部21 个芯样混凝土强度均达到设计强度，芯样破坏形态较好，如图8 所示，表明：①珠海市目前采用人工拉毛法、压痕法等工艺形成预制板面的粗糙面，薄弱部位新旧混凝土结合较好，混凝土强度没有明显下降，芯样破坏后叠合面没有明显分离现象，叠合楼板能达到整体式楼板效果；②目前预制板侧采用冲毛法等工艺形成粗糙面，与双向叠合板整体式接缝之间薄弱部位新旧混凝土结合较好，混凝土强度没有明显下降，芯样破坏后的双向叠合板整体式接缝处没有明显分离现象，双向叠合板整体式接缝连接做法能达到整体性要求。

图8 芯样破坏形态Fig.8 Core Failure Pattern

3 叠合楼的板面钢筋工程质量分析

3.1 叠合楼板与现浇楼板面筋钢筋保护层质量比较

项目A、项目B、项目C 的板面筋钢筋保护层厚度设计均为15 mm，叠合楼板与传统现浇楼板相比，由于建造方式不一样，引起板面筋钢筋保护层施工质量不一样，分别对上述3 个项目进行板面筋钢筋保护层检测。挑选的板为客厅双向板，既有叠合板又有现浇板，如图9 所示。3 个检测项目叠合楼板、传统现浇楼板的板面筋钢筋保护层厚度数据如表4 所示。

根据《混凝土结构工程施工质量验收规范：GB 50204-2015》［15］钢筋保护层的允许偏差为+8 mm，-5 mm，通过上述数据分析可以得出：①每个项目均是叠合楼板的板面筋钢筋保护层厚度数值比传统现浇楼板小，因为叠合板的桁架钢筋对板面筋的定位起到重要作用；②按照目前的施工水平，叠合楼板的板面筋钢筋保护层厚度容易出现过小而不合格，现浇楼板的钢筋保护层厚度容易出现过大而不合格。

图9 钢筋保护层检测Fig.9 Steel Protection Layer Inspection

表4 板面筋钢筋保护层厚度检测数据Tab.4 Test Data of the Thickness of Plate Gluten Reinforcement Protection Layer（mm）

3.2 叠合板桁架钢筋的高度设计过高

从上述叠合楼板的板面筋钢筋保护层厚度检测数据可以得出，板面筋容易出现钢筋保护层厚度偏小的情况。原因是部分项目的预制构件深化设计阶段没有考虑局部钢筋过密的问题，还有预埋线管影响，采用的桁架钢筋高度过高，过于理想化，导致出现钢筋保护层厚度偏小、露筋或楼板超厚这些质量通病。项目A、项目C 的原深化设计图，130 mm 厚叠合板桁架钢筋高度均为85 mm，导致楼板浇筑时要超厚才能覆盖钢筋，增加了楼面的恒荷载（见图10）。项目A 部分板块出现板面筋露筋现象，需现场敲打桁架钢筋才能满足设计板厚要求（见图11），而现场敲打桁架钢筋容易对预制板造成损伤。项目A、项目C 后来调整设计图纸，把桁架钢筋高度改为70 mm，才得以满足要求。

图10 桁架钢筋设计高度修改Fig.10 Modification of Steel Bar Design Height of Truss

叠合板面筋钢筋网在施工时，应特别注意将与桁架钢筋平行的板面筋与桁架钢筋错开，避免板面筋与桁架钢筋碰撞而增加板厚［14］。

图11 现场敲打桁架钢筋Fig.11 Steel Trusses are knocked on site

4 叠合楼板其它质量分析

4.1 预制板预留胡子筋与梁面钢筋碰撞

预制板预留的胡子钢筋，特别是双向板，容易与周边梁面钢筋产生碰撞，项目C 的部分预制板钢筋需要往下弯45°，才能安装，安装完后又把预制板的钢筋调直，这样对钢筋的力学性能产生影响（见图12）。解决方法是梁的面筋先不要绑扎，放置在远离叠合板的一边，从上往下安装叠合板，再绑扎梁的面筋，才能较好地避免预制板的钢筋碰撞问题［15-17］。

4.2 叠合板与交叉线管处理

项目A 的电气设计未能与结构专业协同，预埋在后浇叠合层的电线导管管径过大，交叉布置导致后浇叠合层要超厚浇筑才能覆盖（见图12）。根据现场情况，桁架钢筋的净空不足35 mm，因此预埋在后浇叠合层的线管管径不宜大于φ20，且尽可能不要交叉布置。如果是配电箱下面的楼板，电线导管很密，应采用现浇板［18］。

图12 钢筋碰撞及电线导管过密Fig.12 Reinforced Collision and Wire Conduit is too Dense

5 结语

通过对装配整体式混凝土结构桁架钢筋叠合板施工安装的实体质量研究，得出结论如下：

⑴目前采用人工拉毛法、压痕法等工艺形成预制板面的粗糙面，薄弱部位新旧混凝土结合较好，叠合楼板能达到整体式楼板效果；预制板侧采用冲毛法等工艺形成粗糙面，与双向叠合板整体式接缝之间薄弱部位新旧混凝土结合较好，双向叠合板整体式接缝连接做法能达到整体性要求。

⑵叠合楼板的面筋容易出现钢筋保护层厚度不足的质量问题。

⑶应考虑施工现场实际情况，叠合板桁架钢筋高度不应过高，防止叠合板出现面积露筋。

⑷应采用BIM 技术进行施工模拟，组织首个标准层验收，掌握合理的预制板安装、钢筋绑扎顺序，防止预制板预留钢筋与梁面钢筋碰撞，影响施工质量。

⑸优化后浇叠合层的电线导管设计，防止电线导管交叉设置过密，影响叠合板的施工质量。