铝模体系对砼强度的影响及对策

尤鑫鑫

（中建三局（厦门）建设有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

近年来，混凝土结构时常出现质量问题，造成了严重的后果，因此加强对混凝土结构的现场检测是保障建筑物结构安全的重要手段。回弹法通过检测混凝土表层硬度进而反推抗压强度，因其仪器具有构造简单、携带方便、检测效率高等优点，广泛应用于现场工程质量检查和评定。根据国家建立的统一测强曲线，形成了《回弹法检测混凝土抗压强度》（JGJ/T23——2011），为实体工程的质量检测提供依据[1]。

根据目前铝合金模板体系全面替代胶合板模板体系的行业现状，其成型的混凝土质量在进行强度鉴定时，能否仍按照《回弹法检测混凝土抗压强度》（JGJ/T23——2011）的要求采用回弹法进行其检测，是否存在偏差。

1 工程实例

某高层在建工程项目结构形式为剪力墙结构，由两家搅拌站供应商品混凝土。地下室、首层为竖向结构及地下室顶板、二层梁板水平结构为胶合板模板系统成型，二层以上竖向及三层以上水平结构为铝合金模板成型体系，负一层至七层剪力墙混凝土设计强度等级为C50，8~12层剪力墙混凝土设计强度等级为C45，地下室顶板及以上梁板混凝土设计强度为C30。项目根据该区域主体结构验收要求设置两段进行主体结构验收，第一段为十二层以下，第二段为十二层以上。同时按照主体结构验收要求，监督站将根据现场验收楼层抽取部位，按照回弹检测法对混凝土强压强度进行鉴定，因此混凝土回弹强度将直接影响项目实际进度。

1.1 混凝土回弹强度

项目按照GB 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》附录D和本地区DBJ/T13-71-2015《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》的要求按照龄期对C50及C45强度混凝土强度抽取进行检测，每层剪力墙、梁板各选取5个构件，每个构件选择10个测区，累计回弹数据41600个。混凝土构件抗压强度检测结果见表1和表2（C50）、表3和表4（C45）、表5（C30）。

表1 剪力墙构件混凝土抗压强度回弹法检测推定值（C50）（单位：MPa）

表2 剪力墙构件混凝土碳化情况（单位：MPa）

表3 剪力墙构件混凝土抗压强度回弹法检测推定值（C45）（单位：MPa）

表4 剪力墙构件混凝土碳化情况

表5 梁、板构件混凝土抗压强度回弹法检测推定值（C30）（单位：MPa）

回弹检测数据表明，地下室、首层剪力墙构件（为胶合板模板系统成型）及梁板在龄期为30d左右碳化情况较稳定抗压强度换算基本能全部达到设计强度，二层及以上剪力墙设计强度C50在龄期为140d以上碳化情况上升明显抗压强度换算能全部达到设计强度，C45回弹值在龄期为120d以上碳化情况上升明显，抗压强度换算能全部达到设计强度，期间混凝土抗压强度均不能达到设计强度。

1.2 混凝土钻芯取样强度

项目根据回弹情况，按照《钻芯法检测混凝土强度技术规程》委托有资质的专业检测机构，采用构件钻芯检测法对龄期28d及以上构件分别进行钻芯取样试压鉴定，混凝土抗压强度检验结果见表6。

表6 剪力墙构件混凝土取芯试压法检测鉴定强度值

结果表明混凝土自身内部实体强度符合设计要求。

1.3 数据对比分析

通过对上述表一至表四的数据，进行综合对比分析，可以得出以下2点结论：1）采用回弹法检测构件混凝土强度与试压混凝土强度存在明显差异；2）采用胶合板模板体系与采用铝合金模板体系在28d龄期采用回弹法检测混凝土表面强度存在很大差别。

2 工程试验

根据胶合板模板体系与铝合金模板体系采用回弹法检测混凝土差异情况，为进一步锁定影响因素，项目采用1∶1比例进行实体试验，以此来进一步验证2种体系模板，采用回弹检测法对混凝土抗压强度进行对比，具体内容如下。

2.1 试验原材料

试验原材料包括配合比C50混凝土、钢筋、铝合金模板、胶合板模板。

2.2 试验方案

按照原结构配合比调配C50强度混凝土，采用两组38cm×38cm×60cm铝合金模板，为方便对比铝合金模板与胶合模板混凝土拆模后数据，每组试件各两面分别采用铝合金模板及胶合板模板配模（详图1铝模、木模（铝模内衬模板）内配直径Ф14间距200mm钢筋的成型构件制作图），内配直径Ф14间距200mm钢筋。浇筑完成后按同条件进行养护，28d后对构件进行回弹法检测强度并记录数据。

图1 铝模、木模（铝模内衬模板）内配直径Ф14间距200mm钢筋的成型构件制作图

2.3 试验方法

2.3.1 试件制备

具体步骤如下：①模板安装。准备2组38cm×38cm×60cm铝合金模板，完成模板拼装[2]；②木模板内衬安装。在拼装完铝模板后，在内侧增加胶合板模板；③钢筋制安。采用直径Ф14间距200mm的钢筋，制作并安装进制作好的模板中；④混凝土浇筑。采用与该工程同配合比的C50强度的混凝土进行浇筑；⑤拆模并养护。拆模，并在对应的混凝土与木模和铝模实际接触面进行标识后，进行养护。

2.3.2 测试指标

根据DBJ/T13-71-2015《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》附录B 福建省泵送混凝土测区抗压强度换算表推定混凝土强度，见表7。

表7 胶合板模板体系与铝合金模板体系构件混凝土抗压强度回弹法检测推定值（单位：MPa）

2.4 试验结果

数据表明，采用胶合板模板体系与铝合金模板体系在混凝土浇筑完成标准养护完成至28d龄期采用回弹法检测构件强度胶合板模板较铝合金模板推定强度有很大差异。

在一定龄期内铝合金模板最终回弹法检测强度（未扣除碳化值的影响）也能达到设计强度，因此铝合金模板体系对结构安全不存在影响[3]。

3 铝合金模板体系下回弹法测得的混凝土强度出现严重偏差和失真的原因

3.1 铝合金模板的气密性和不吸水性

铝合金模板因其气密性较好，具有不吸水性，混凝土中除水化反应外多余水份在模板表面聚集和混凝土振捣时产生的气泡无法排除，从而导致混凝土结构构件表面泛白和出现大量气泡。1）由于混凝土振捣密实后出现的泌水及铝合金模板不吸水，泌水在墙柱构件和铝合金模板界面处聚集，使剪力墙结构构件表层水灰比大幅增加，构件表层强度明显低于内部强度；2）表面存在数量众多的孔隙，再度降低结构构件表面强度，也导致构件表层的混凝土空间结构与内部明显不一致。

3.2 混凝土碳化的影响

混凝土的碳化速度一般早期大，到后期碳化速度会明显降低。混凝土构件表面实质性碳化层会增加表层硬度，增大回弹值，由此提高测区混凝土强度推定值。但铝合金模板成型的混凝土表面存在数量众多的大孔隙，提高了混凝土表层的碳化速度，但它不仅没有增大回弹值，还因《回弹法检测混凝土抗压强度》（JGJ/T23—2011）的规定根据碳化层深度对回弹值进行折减，所以大幅度降低构件表面测区混凝土强度换算值。

4 铝合金模板体系下回弹法测得的混凝土强度出现严重偏差和失真的解决措施

4.1 铝合金模板体系下混凝土测强曲线的建立

C50剪力墙构件混凝土抗压强度推定值折线，C45剪力墙构件混凝土抗压强度推定值折线。如图2、图3所示。

图2 C50剪力墙构件混凝土抗压强度推定值折线图

图3 C45剪力墙构件混凝土抗压强度推定值折线图

4.2 施工工艺的优化

由于混凝土浇筑过程的起泡难以引导和排放等问题，而导致表面存在大孔隙，根据铝模特性，对实验数据进行分析，产生混凝土强度推定值偏差的主要原因为铝模的气密性较好，且具有不吸水性，采用优化措施解决上述问题，具体如下：1）分层浇筑、分层振捣，每层厚度不宜超过1500mm，振好一层后再浇筑下一层；2）在铝合金模板上开设透气孔，排除空气和水分，孔径不宜过大，避免模板漏浆[4]。

5 结论

通过系列实验和数据分析，得出以下2点结论：1）基于铝合金模板体系，混凝土的回弹值、抗压强度与碳化深度之间的相互关系，建立铝合金模板体系混凝土测强曲线，较准确地反映了混凝土回弹测强规律；2）铝合金模板体系下混凝土测强曲线与国家统一测强曲线存在一定的差异，尤其是当碳化深度较大时，前者推定强度值比后者推定强度值小25MPa~30MPa，因此国家统一测强曲线不适用于推断碳化程度较大的混凝土强度。