现浇混凝土结构工程常见施工质量缺陷浅析

贾伟超，彭海燕，张狄龙，马文丽

（中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

现浇混凝土结构工程常存在不同程度的质量缺陷，如蜂窝、麻面、孔洞、裂缝等。当结构出现以上质量问题后，需要投入大量人力、物力对结构进行返修或加固。为了避免事后返修与加固，本文将从施工角度探究现浇混凝土结构工程的潜在质量风险点，并提出关键技术控制要点，以达到施工中事前工程质量风险预防和事中质量风险管理的目的。

1 混凝土结构潜在质量风险分析

排除混凝土结构设计问题，在施工中，存在大量不可靠的质量控制措施，导致实体工程达不到设计的质量要求，常出现混凝土强度低，产生超出设计要求的裂缝、变形等现象。一般裂缝分为受力裂缝和变形裂缝，受力裂缝是外部荷载在结构构件中产生内力或应力而引起的裂缝，变形裂缝是由于温度变化、体积胀缩、不均匀沉降等间接作用引起的裂缝［1］。

论文将分别从材料质量风险、施工质量风险、混凝土养护质量风险等方面分析混凝土结构工程质量控制的关键点。

1.1 材料质量风险

1.1.1 水泥质量

在混凝土结构工程中，水泥是最重要的原材料之一，水泥的质量直接影响着混凝土结构工程的质量。而在之前很长一段时间内，生产商为追求经济利益，在水泥生产中，常存在违标使用、超标掺加混合材的现象，同时，不断降低水泥细度，使水泥比表面积不断提高，以使水泥的早期强度达到规范要求，这也给工程质量造成了潜在的质量风险。

水泥过细会使需水量增加，导致早期强度发展快而后期发展不足。随着水泥比表面积的提高，水泥标准稠度用水量会呈线性增加、强度呈对数增加、干缩率呈线性增加，当比表面积超过 380 m2/kg 时，强度增长缓慢，而干缩增加显著，对混凝土的影响较为明显。

水泥中的黏土会延长水泥凝结时间、降低水泥强度，当使用聚羧酸减水剂时，还会加剧水泥与减水剂的相容性，国际上一般用亚甲基蓝值来表征和限定黏土量，我国也正逐步采用这一表示方法［2］。

另外，当水泥的安定性不合格时，也将导致工程结构被破坏。

为优化和改善水泥性能，应拓宽水泥的颗粒分布，使水泥同时存在较多的微粉含量和粗颗粒含量，以保证水泥的后期强度增长［3］。

以上指标都是影响水泥质量关键因素，应作为水泥出厂及进场复试的必检项目。

1.1.2 钢筋质量

目前，我国的一般工程都通过中间供货单位提供钢筋，并非生产厂家直供，而钢筋价格一直随市场情况波动，很多供贷单位为抵消价格变动带来的风险，会选择合适的时机进行屯货。这就导致供货单位手中的钢筋并非同批次或邻近批次生产的，而送至施工现场的同牌号、同规格钢筋，可能存在多个批次。根据规范要求，当取样代表数量超过 60 t 时，只可包含一个炉罐号；当采用混合批时，对各炉罐号含碳量及含锰量差异有严格规定，并且混合批代表重量不得大于 60 t。但施工单位的同检验批钢筋复试报告通常只有一组，存在漏检的风险［4］。

钢筋的质量是影响混凝土结构工程最主要的因素之一，应严格按规范的组批原则进行复试。

钢筋的质量问题通常表现在抗拉强度不足、屈服强度不足、伸长率不合格、强屈比、屈标比不合格等，也是目前钢筋检测的必检项目。这些指标的不合格将直接导致混凝土结构工程承载能力降低，破坏形式改变，从而给人们的生命和财产安全造成潜在的风险。

随着生产水平的进步，目前越来越多的工程开始提高钢筋强度等级，如 HTRB600、HTRB630 钢筋。而钢筋强度越高，脆性越大，钢筋在弯曲和连接时，经常发生细微裂纹，导致结构存在脆性破坏的风险。因此，对于此类高强钢筋，一般要求必检最大力总伸长率，此指标包含了钢筋弹性阶段和塑性阶段的伸长率，是较为科学的指标。同时，弯曲试验的不合格率有所提升，对施工中和检测中的弯芯直径应严格按相关规范执行。

另外，存在颗粒状或片状老锈的钢筋力学性能会有所降低，一般不得用于结构，对存在一般锈迹的钢筋，如不进行除锈，或保护层偏小，会导致钢筋进一步锈蚀，并出现因钢筋体积膨胀造成的混凝土胀裂现象。

1.1.3 混凝土质量

混凝土的性能是混凝土结构工程的重要影响因素。流动性影响着混凝土浇筑的密实程度，黏聚性影响着混凝土的均匀程度，保水性又影响着混凝土的强度和耐久性。但现在普遍采用的是商品混凝土，施工中对原材料的控制难度大，所以对混凝土进场后的验收非常关键。高坍落度的普通混凝土往往会伴随着严重的泌水与离析风险，直接影响混凝土成型后的密实性和强度，如图1 所示，而低坍落度的普通混凝土又存在泵送难度，增大了施工人员后期加水的可能性。随着混凝土加水量的增多，混凝土会逐渐出现泌水、离析、粘底、浆体与骨料分离的现象，后期强度逐渐降低。一般情况下，普通混凝土坍落度超过 200 mm 时，均匀性会越来越差，随之，泌水与离析现象越来越明显［5］。

图1 离析混凝土成型效果

1.2 施工质量风险

1.2.1 钢筋连接质量

钢筋连接从锥螺纹套筒和挤压套筒，到现在常用的直螺纹套筒，在施工的方便性、可靠性上都有了进一步的提升，但施工中仍常发生钢筋连接试验不合格的情况。钢筋连接的不合格，将导致结构在破坏时，钢筋连接过早脱离，从而造成连接部位混凝土结构脆性断裂，减少人员逃生时间，给人的生命和财产安全造成潜在风险。

为保证钢筋连接的质量，首先应保证钢筋套筒的质量。钢筋连接用套筒表面应刻印清晰、持久性标志，达到质量性能可追溯的目的。

对镦粗型、剥肋滚轧型和直接滚轧型直螺纹套筒的套丝，应采用套筒配套机械加工，若采用小直径套筒连接大直径钢筋，过分加工丝头，或因不配套加工，使套筒与丝头无法紧密贴合，都将导致钢筋连接不合格。对于套丝的钢筋端头，很多施工单位未切割平整，无法保证钢筋连接后的有效丝扣数量，也是钢筋连接不合格的原因。

对现场连接后的钢筋套筒应进行拧紧扭矩检查，而施工现场很少见到数显扳手，多数施工单位只是将钢筋套筒进行拧紧，至于是否合格无法保证。对钢筋连接的取样送检，也普遍存在非实体取样的现象，因此，实体的钢筋连接质量是混凝土结构工程质量控制的关键点。

1.2.2 钢筋锚固质量

因钢筋锚固问题导致的开裂、破坏，常出现在水平构件或斜撑构件与竖向构件的交接处，如阳台板、悬挑梁等部位。此部位的开裂还会由于临时支撑、混凝土质量、上部荷载问题引起，但如果没有可靠的钢筋锚固措施，后期使用过程中也会成为结构承载力的薄弱部位。

钢筋锚固部位一般由钢筋横肋与横肋间混凝土齿状物的粘结强度和两者间的剪切应力形成握裹力，当构件变形、破坏时，钢筋与混凝土相对滑移量增加，剪切应力逐渐增大，最终因齿状突起部位拉应力集中而产生裂缝。对于此种裂缝，钢筋保护层越小、锚固钢筋越密、混凝土强度越低越明显，钢筋锚固长度越小，裂缝的生成越早。为防止钢筋的锚固破坏，也可增加钢筋锚固范围内的配箍率，箍筋可以阻碍和限制混凝土的环向变形，因此可以限制或推迟锚固裂缝的产生［6］。

1.2.3 钢筋代换

在混凝土结构工程施工过程中，经常因钢筋计划不准、损耗过大等问题，导致某一型号的钢筋短缺，为不影响工期，则需要进行钢筋代换。但往往这种钢筋代换需要有一定的即时性，施工单位常存在未经设计同意而私自代换的现象。

钢筋代换时，应了解设计意图。当构件受强度控制时，可按强度相等原则代换；当构件按最小配筋率配筋时，可按面积相等原则；当构件受裂缝宽度或挠度控制时，应在代换后进行相应验算。因此，随意的代换存在导致构件开裂、变形、破坏的风险［7］。

1.2.4 混凝土浇筑质量

施工中混凝土质量控制点主要表现在以下几点。1）施工过程中加水。混凝土后期加水的危害在材料部分已进行阐述，加水会使混凝土的施工性和强度都受到严重的影响。这也包括在雨雪天气中施工，如果没有遮雨措施，就等于向混凝土中加水，最终导致混凝土出现泌水、离析、强度低等质量问题。

2）混凝土倾落高度过大。当混凝土倾落高度过大时，由于混凝土中石子与钢筋的冲击作用较为明显，会导致混凝土产生离析现象。因此，混凝土浇筑过程中，应减小石子与钢筋的冲击力，如限制混凝土的倾落高度。当构件钢筋极为密集时，还应增加措施防止混凝土离析。

3）混凝土标号浇筑错误。混凝土结构工程最重要的控制点就是混凝土强度，强度不足会导致结构承载力不足，给工程造成严重的质量风险。所以混凝土浇筑前应确保商品混凝土的配制强度等级满足设计要求。实际施工中，混凝土标号浇筑错误的案例屡见不鲜，尤其是同次浇筑存在多个标号的时候。

4）混凝土过振、漏振。在混凝土浇筑过程中，对混凝土的振捣是混凝土成型质量的关键控制点，漏振、少振会导致混凝土结构产生不同程度的蜂窝、麻面等质量问题，过振又会导致混凝土泌水、离析现象，从而使混凝土强度增长缓慢，并引发混凝土表面开裂。

1.2.5 堆载

施工中的堆载破坏问题，不单单是工程建设中的施工活荷载超设计值问题，还存在当混凝土强度未达到设计要求时过早拆除临时支撑而导致的破坏，但其最终原因都是现有结构抗力小于结构自重和上部荷载的共同作用导致。

2014 年 12 月 29 日，海淀区清华附中体育馆及宿舍楼工程基坑底板钢筋发生坍塌（见图2），主要原因是施工现场堆料过多，且局部堆料过于集中，导致马凳失稳，最终致使钢筋整体倒塌。

图2 堆载导致钢筋倒塌

1.3 混凝土养护质量风险

混凝土强度的增长离不开适宜的温度与湿度，尤其是混凝土早期的强度增长。而施工中普遍存在混凝土早期养护不到位的情况，导致出现混凝土早期强度增长缓慢，水分流失严重，后期强度达不到设计要求的现象。

除环境的因素，混凝土养护时间也应充足，对于地下室底层墙、柱和上部结构首层墙、柱，以及停工较长时间后重新开工部位的墙、柱，应进行不少于 3d 的带模养护。这是因为施工间歇时间过长时，底层结构已基本完成收缩，刚度较大，对新施工的混凝土结构会产生很大的约束力，过早的拆模存在导致新施工混凝土结构产生竖向裂缝的风险［8］，如图3 所示。

图3 后浇混凝土竖向裂缝

2 混凝土结构质量风险控制

2.1 材料风险控制

1）对水泥的质量控制，应检查水泥的出厂检测报告、进场复试报告或商品混凝土原材料检测报告。检测报告除应包含凝结时间、安定性、胶砂强度和氯离子含量外，还应保证亚甲基蓝值和 45μm 方孔筛余量符合相关规范及设计要求。

2）对钢筋的质量控制，应规范钢筋进场复试的组批原则，防止钢筋少检、漏检。对超强钢筋的检测应重点关注钢筋的脆性断裂问题。当施工中发现钢筋存在裂缝、断裂等现象后，应增加本批钢筋的弯曲试验和伸长率试验，并在施工中适当增大钢筋的弯芯直径。

3）商品混凝土进场浇筑前，应检测混凝土的坍落度。在满足施工要求的前提下，尽可能采用较小的坍落度，泵送混凝土拌合物坍落度设计值不宜＞180 mm，现场实测值不应＞200 mm，不得离析或泌水。对于坍落度过大或离析的混凝土应退场处理，对于坍落度过小的混凝土，应由供应单位技术人员加减水剂搅拌，不得私自加水。

2.2 施工风险控制

2.2.1 钢筋连接质量

1）钢筋套丝端头应切割平整，以保证钢筋连接的有效丝扣数量。

2）钢筋连接完成后，应全数检查钢筋连接的拧紧扭矩，合格后再做标记，未检查和检查不合格的钢筋连接不得标记，并应及时对不合格处进行整改。检查合格后，应在工程原位进行取样送检。

2.2.2 钢筋锚固质量

当锚固钢筋的保护层厚度≤5d时，锚固钢筋长度范围内应设置横向构造钢筋，其直径不应＜d/4（d为锚固钢筋的最大直径）；对梁、柱等构件间距不应＞5d，对板、墙等构件间距不应＞10d，且均不应＞100 mm（d为锚固钢筋的最小直径）［9］。

对钢筋后锚固施工时，应保证钢筋的锚固深度、结构胶质量、清孔质量等，并在强度未达到设计要求前，不得对钢筋造成扰动。

2.2.3 钢筋代换

当不知设计意图时，钢筋的代换应进行构件裂缝宽度和挠度的验算，但由于钢筋代换对换算截面面积影响不大，所以一般可不做变形验算。在裂缝宽度成为必考虑的关键点时，可基于“裂缝相当”原则进行钢筋代换。

钢筋混凝土构件最大裂缝宽度计算见式（1）。

式中：acr为构件受力特征系数；ψ为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；σs为纵向受拉普通钢筋应力；Es为钢筋的弹性模量；cs为最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离；ρte为纵向受拉钢筋配筋率；deq为受拉区纵向钢筋的等效直径［10］。

其中，acr对同一类构件取值相同，ψ与钢筋品种、数量无关，而目前工程均常以 HRB400 级钢筋为主筋，代换一般为同强度等级钢筋，因此Es不变，σs只与ρte相关。对于常涉及的带肋钢筋，deq=d。按照ωmax2≤ωmax1的原则对上式计算得式（2）。

按此式计算出配筋率后，即可按现有钢筋截面面积选用合适的钢筋数量及间距［7］。

2.2.4 混凝土浇筑

1）当混凝土坍落度较小时，应加入适量与原配合比相同成分的减水剂。减水剂加入量应事先由试验确定。所以当坍落度较小时，应通知混凝土生产单位技术人员，不得随意处理。

在混凝土浇筑时，应避开雨雪天气，当无法避开时，应采取随打随抹平随铺塑料薄膜等措施，减少雨水对混凝土的影响。

2）一般情况下，当粗骨料粒径＞25 mm 时，倾落高度不应超过 3 m，当≤25 mm 时，倾落高度不应＞6 m［8］。

3）混凝土浇筑应有专人旁站，避免施工人员为追求进度，不分标号部位而随意浇筑混凝土。

4）混凝土的振捣应参照振动棒产品说明的作用半径，当无说明或产品老旧时，可观察振捣效果确定。为避免漏振，振动棒与模板的距离不应大于作用半径的 50 %，插点间距不应大于作用半径的 1.4 倍。为避免过振，当混凝土表面无明显塌陷、有水泥浆出现 、不再冒泡时，应结束该部位振捣［8］。

2.2.5 堆载

为防止堆载造成的结构破坏，首先应严格按规范规定进行临时支撑的拆除。其次，对于一般层施工，应避免荷载集中堆放，对材料的堆放应限制堆放高度，密度较大的材料堆放时，还应验算集中荷载的大小。对于地下室顶板施工使用中，应考虑机械、货车、堆土等因素的影响。一般的机械在设计中会计算考虑，施工中应重点注意装载货车及临时堆土，宜在施工方案中计算可承受的最大车重及堆土高度，避免结构因超载产生破坏。

2.3 混凝土养护风险控制

高温时，混凝土早期强度增长较快，但后期强度增长缓慢，最终强度明显低于较低温度下养护的混凝土，因此，混凝土在养护时，不宜过分追求高温养护，在夏季时，尚应对早期混凝土进行洒水降温［11］。

另外，湿度对早期混凝土的影响更为重要，混凝土拆模后若不及时进行保湿养护，混凝土内部的自由水流失较快，水化反应不充分，强度增长较慢。因此，对于水平构件，应及时进行洒水、覆膜或蓄水养护。对于竖向构件，宜在拆模后，立即覆膜或喷涂养护剂进行养护。当采用洒水养护时，应保证构件表面一直处于潮湿状态，夏季高温时，应增加洒水频次，或采用机械化措施进行自动喷水。

对于养护时间，应从混凝土终凝开始，一般不得少于 7 d，当采用缓凝剂或大掺量矿物掺合料时，及浇筑抗渗、高强度、后浇带混凝土时，不应少于 14 d，对间歇时间较长，重新浇筑混凝土时，竖向构件带模养护时间不得少于 3 d［8］。

3 结语

材料是基础，施工是关键。对材料的质量控制应做到产品可溯源，资料可溯源，取样送检真实，复检报告有效。对施工的质量控制，首先是依照图纸施工，采取可靠措施保证钢筋位置、截面尺寸、混凝土强度等；其次是工艺要求，采取有效措施保证钢筋连接质量、混凝土强度增长、混凝土外观质量等；最后是成品保护，施工与使用中，应尽可能少地对混凝土结构造成扰动。本文列举的混凝土结构工程潜在质量风险宜按第 2 章节原则采取控制措施。Q