關(guān)于現(xiàn)澆混凝土爆裂的成因及處理建議分析

xjyhnt圖書(shū)館 2023-11-19 發(fā)布于天津

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1引言

隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)日益增多，混凝土構(gòu)件也暴露出了很多問(wèn)題。近些年，出現(xiàn)一種新的混凝土缺陷，俗稱混凝土爆裂現(xiàn)象，表現(xiàn)為工程中的柱、梁、板及剪力墻等混凝土構(gòu)件出現(xiàn)不同程度的點(diǎn)狀爆裂，爆裂物質(zhì)已將表層混凝土脹裂并出現(xiàn)混凝土塊狀脫落現(xiàn)象（見(jiàn)圖1、圖2）?；炷帘腰c(diǎn)分布區(qū)域較廣且隨機(jī)無(wú)規(guī)則，爆裂點(diǎn)常呈現(xiàn)以爆裂物質(zhì)為中心輻射狀凹坑，多圍繞在集料周圍，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)混凝土爆裂點(diǎn)細(xì)部特征發(fā)現(xiàn)，爆點(diǎn)處物質(zhì)多為粉化的紅褐色顆粒與黑色顆粒（見(jiàn)圖3、圖4）。

粉化爆裂物質(zhì)主要成分是氫氧化鈣、碳酸鈣、鐵酸鈣與未反應(yīng)的氧化鈣和少量二氧化錳，結(jié)合粉化爆裂物質(zhì)定量礦物分析與熱重分析結(jié)果，粉化爆裂物質(zhì)主要是由混凝土爆裂處摻雜的游離氧化鈣遇水膨脹生成，且其主要化學(xué)組成成分（Ca、Fe、Mn及Mg）與鋼渣特征RO相（由Fe、Mn、Ca等金屬氧化物形成的連續(xù)固溶體）化學(xué)成分相符，符合鋼渣水化產(chǎn)物成分特征。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)及成分分析發(fā)現(xiàn)，造成混凝土爆裂的原因主要是混凝土中引入含有游離氧化鈣的物質(zhì)遇水發(fā)生水化反應(yīng)，反應(yīng)生成Ca(OH)2過(guò)程中產(chǎn)生體積膨脹，引起硬化混凝土中產(chǎn)生局部膨脹應(yīng)力和體積不穩(wěn)定，并以爆裂物質(zhì)為中心形成輻射狀爆裂紋，隨著水化齡期的延長(zhǎng)，水化反應(yīng)不斷發(fā)生，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)爆裂脫落現(xiàn)象。

2某16層商品住宅樓案例分析

2.1工程概況

本工程為某商品住宅樓混凝土爆裂修繕處理項(xiàng)目，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，設(shè)計(jì)使用年限為50年。地上16層、地下2層，地下2層層高5.12m，地下1層層高4.5m，1～16層各層層高2.9m。結(jié)構(gòu)體系為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)。抗震設(shè)防烈度為7度（0.1g），框架抗震等級(jí)為三級(jí)，剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)。

剪力墻、柱及連梁混凝土強(qiáng)度，基礎(chǔ)頂～4層為C35、5～10層為C30、其余樓層為C25。梁板混凝土強(qiáng)度，正負(fù)零以下為C35、1～4層為C30、其余樓層為C25。現(xiàn)場(chǎng)混凝土爆裂照片見(jiàn)圖5～圖8。

2.2檢測(cè)結(jié)論

抽測(cè)的14層、16層剪力墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25，實(shí)測(cè)混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度值在34.3～41.6MPa之間，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求。

抽測(cè)的14層、16層剪力墻混凝土碳化深度在6.4～7.9mm之間，均未超過(guò)構(gòu)件的實(shí)測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度，未見(jiàn)對(duì)鋼筋銹蝕有明顯影響。

經(jīng)檢測(cè)，14層、16層剪力墻混凝土沸煮過(guò)的芯樣和薄片試件出現(xiàn)開(kāi)裂或崩潰現(xiàn)象，且數(shù)量均多于兩個(gè)，沸煮前后試件抗壓強(qiáng)度變化率平均值分別為32.6%和41.0%；依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50344-2019）第G.0.9條規(guī)定，判定所抽檢部位混凝土存在游離氧化鈣的潛在危害。

混凝土中爆裂物質(zhì)主要成分符合鋼渣水化產(chǎn)物成分特征；爆裂原因主要是由于爆裂處混凝土中引入了含有游離氧化鈣成分的物質(zhì)，遇水發(fā)生水化反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物氫氧化鈣過(guò)程中，在凝結(jié)硬化后的混凝土內(nèi)部產(chǎn)生體積膨脹。該工程混凝土構(gòu)件表面的爆裂和脫落點(diǎn)影響構(gòu)件的耐久性及正常使用，建議對(duì)影響區(qū)域混凝土構(gòu)件加強(qiáng)濕養(yǎng)護(hù)，使其充分水化，再進(jìn)行后續(xù)的修繕處理。

2.3處理措施及分析

根據(jù)檢測(cè)報(bào)告及驗(yàn)算，本工程為耐久性加固，針對(duì)不同構(gòu)件的不同環(huán)境，按以下四種處理方法進(jìn)行修繕。

方法1：修復(fù)防護(hù)，鑿除爆裂影響范圍的保護(hù)層+高滲透改性環(huán)氧樹(shù)脂防水涂料+聚合物改性水泥砂漿（有機(jī)型）+膩?zhàn)油苛蠈樱ò丛O(shè)計(jì)）。

方法2：修復(fù)防護(hù)，鑿除爆裂影響范圍的保護(hù)層+有機(jī)硅防水涂料+加固型聚合物水泥砂漿（無(wú)機(jī)型）+膩?zhàn)油苛蠈樱ò丛O(shè)計(jì)）。

方法3：僅防護(hù)，對(duì)裝飾層表面以有機(jī)硅憎水罩面劑防護(hù)。

方法4：修復(fù)防護(hù)，鑿除爆裂影響范圍的混凝土缺陷部分，應(yīng)采用相應(yīng)原構(gòu)件強(qiáng)度等級(jí)的1∶2防水砂漿（內(nèi)摻0.21%密實(shí)劑）進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)后對(duì)裝飾層表面以有機(jī)硅憎水罩面劑進(jìn)行防護(hù)。

對(duì)上述三種修復(fù)防護(hù)方案進(jìn)行綜合比較，見(jiàn)表1。

關(guān)于上述特種材料——環(huán)氧聚合物砂漿乳液、聚合物改性水泥砂漿、改性環(huán)氧砂漿、加固型聚合物水泥砂漿（無(wú)機(jī)型）和有機(jī)硅憎水罩面劑防護(hù)處理性能需要滿足一定要求及指標(biāo)。

本工程案例處理方法的優(yōu)點(diǎn)為單次處理造價(jià)較低，施工較便捷，施工時(shí)間較短，基本不占據(jù)現(xiàn)有空間等；缺點(diǎn)為只能遏制爆裂點(diǎn)的產(chǎn)生頻率及數(shù)量，處理完后會(huì)在一兩年內(nèi)不斷產(chǎn)生爆裂點(diǎn)，特別是夏季較炎熱，是爆點(diǎn)出現(xiàn)的高峰期，一旦出現(xiàn)須再次處理，綜合造價(jià)提高、返修工作量增大。

本工程案例實(shí)施后距今有兩年時(shí)間，期間不斷有局部爆點(diǎn)產(chǎn)生（大部分在板底），施工單位也因此前后維修了三次，但不保證是否還會(huì)有爆點(diǎn)的產(chǎn)生，社會(huì)反應(yīng)一般。據(jù)了解，施工單位處理前未對(duì)爆裂構(gòu)件進(jìn)行充分水化。

3某18層商品住宅樓案例分析

3.1工程概況

本工程為商品住宅樓混凝土爆裂修繕處理項(xiàng)目，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，設(shè)計(jì)使用年限為50年。地上18層，地下1層，地下1層層高5.52m，1層層高3.4m，2～18層各層層高2.9m。結(jié)構(gòu)體系為剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為CFG樁加筏板基礎(chǔ)?？拐鹪O(shè)防烈度為7度（0.1g），抗震等級(jí)為三級(jí)。剪力墻、柱及連梁混凝土強(qiáng)度，基礎(chǔ)頂～4層為C35，其余樓層為C30。梁板混凝土強(qiáng)度，所有樓層均為C30?，F(xiàn)場(chǎng)混凝土爆裂照片見(jiàn)圖9～圖14。

3.2檢測(cè)結(jié)論

抽測(cè)的X#樓13層頂板、Y#樓14層頂板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，實(shí)測(cè)X#樓13層頂板混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度值在37.0～45.9MPa之間，Y#樓14層頂板混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度值在30.9～45.9MPa之間，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求。

抽測(cè)的X#樓13層頂梁混凝土碳化深度在3.5～5.8mm之間，Y#樓14層頂梁混凝土碳化深度在2.0～2.8mm之間，均未超過(guò)構(gòu)件的實(shí)測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度，未見(jiàn)對(duì)鋼筋銹蝕有明顯影響。

經(jīng)檢測(cè)，X#樓13層頂板、Y#樓14層頂板混凝土沸煮過(guò)的芯樣和薄片試件出現(xiàn)開(kāi)裂或崩潰現(xiàn)象，且數(shù)量均多于兩個(gè)，沸煮前后試件抗壓強(qiáng)度變化率平均值分別為34.5%和28.6%；依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50344-2019）第G.0.9條規(guī)定，判定所抽檢部位混凝土存在游離氧化鈣的潛在危害。

混凝土中爆裂物質(zhì)的主要成分與鋼渣水化產(chǎn)物特征成分相符；混凝土爆裂原因主要是由于爆裂處混凝土中游離氧化鈣遇水發(fā)生水化反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物氫氧化鈣過(guò)程中，在凝結(jié)硬化后的混凝土內(nèi)部產(chǎn)生體積膨脹。

該工程混凝土構(gòu)件表面的爆裂和脫落點(diǎn)影響構(gòu)件的耐久性及正常使用，建議對(duì)影響區(qū)域混凝土構(gòu)件加強(qiáng)濕養(yǎng)護(hù)，使其充分水化，再進(jìn)行后續(xù)的處理修繕。請(qǐng)具有資質(zhì)的相關(guān)單位根據(jù)本站報(bào)告提出具體處理方案，根據(jù)檢測(cè)報(bào)告及驗(yàn)算，本工程為耐久性加固。

3.3處理措施及分析

所有豎向構(gòu)件（墻、柱）的粉刷層用M25高強(qiáng)砂漿替代，內(nèi)摻抗裂網(wǎng)格布或鋼絲；所有水平構(gòu)件（梁、板）底部粉刷M25高強(qiáng)砂漿，內(nèi)摻抗裂網(wǎng)格布或鋼絲，不同材料接觸面應(yīng)鑿毛并增加界面劑。

本工程案例處理方法優(yōu)點(diǎn)為綜合造價(jià)較低，能有效遏制爆點(diǎn)的產(chǎn)生，遏制率能達(dá)到85%左右，局部小的爆點(diǎn)即使爆裂也顯現(xiàn)不出來(lái)；缺點(diǎn)為工期較長(zhǎng)，較大爆裂點(diǎn)可能會(huì)頂開(kāi)砂漿層顯現(xiàn)，板底粉刷層處理不當(dāng)可能會(huì)脫落，小業(yè)主裝修吊燈、吸頂燈或吊頂在鉆孔時(shí)可能會(huì)影響其粘貼的牢固性，導(dǎo)致局部脫落，影響房間內(nèi)部?jī)舾摺?/span>

本工程案例實(shí)施后距今有一年半時(shí)間，期間豎向構(gòu)件未見(jiàn)爆點(diǎn)產(chǎn)生，板底爆點(diǎn)也只在局部板產(chǎn)生了一兩個(gè)，效果較明顯，目前未見(jiàn)脫落現(xiàn)象。

4某33層商品住宅樓案例分析

4.1工程概況

本工程為某商品住宅樓混凝土爆裂修繕處理項(xiàng)目，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，設(shè)計(jì)使用年限為50年。地上33層，地下1層，地下1層層高5.3m，1～33層各層層高2.9m。結(jié)構(gòu)體系為剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為樁基筏板基礎(chǔ)?？拐鹪O(shè)防烈度為7度（0.1g），抗震等級(jí)為二級(jí)。剪力墻、柱及連梁混凝土強(qiáng)度，基礎(chǔ)頂～6層為C45、7～12層為C40、13～19層為C35、其余樓層為C30。梁板混凝土強(qiáng)度；正負(fù)零以下為C35、正負(fù)零以上均為C30?，F(xiàn)場(chǎng)混凝土爆裂照片見(jiàn)圖15～圖18。

4.2檢測(cè)結(jié)論

抽測(cè)的8#樓二層墻設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C45的混凝土，實(shí)測(cè)混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度值在45.9～61.8MPa之間，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求。

抽測(cè)的構(gòu)件混凝土碳化深度在2.5～3.5mm之間，未超過(guò)構(gòu)件的實(shí)測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度，未見(jiàn)對(duì)鋼筋銹蝕有明顯影響。經(jīng)檢測(cè)，8#樓2層剪力墻，混凝土沸煮過(guò)的芯樣和薄片試件出現(xiàn)開(kāi)裂或崩潰現(xiàn)象，且數(shù)量多于兩個(gè)，沸煮前后試件抗壓強(qiáng)度變化率平均值為10.7%，依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50344-2019）第G.0.9條規(guī)定，判定所抽檢部位混凝土存在游離氧化鈣的潛在危害。

混凝土爆裂原因主要是由于爆裂處混凝土中引入了含有游離氧化鈣成分的物質(zhì)，遇水發(fā)生水化反應(yīng)，其水化產(chǎn)物氫氧化鈣生產(chǎn)過(guò)程中，在凝結(jié)硬化后的混凝土中產(chǎn)生體積膨脹引起的?；炷林斜盐镔|(zhì)主要成分與鋼渣水化產(chǎn)物特征成分相符。

該工程混凝土構(gòu)件表面的爆裂和脫落點(diǎn)影響構(gòu)件的耐久性及正常使用，建議對(duì)影響區(qū)域混凝土構(gòu)件加強(qiáng)濕養(yǎng)護(hù)，使其充分水化，再進(jìn)行后續(xù)的處理修繕。請(qǐng)具有資質(zhì)的相關(guān)單位根據(jù)本站報(bào)告提出具體處理方案，根據(jù)檢測(cè)報(bào)告及驗(yàn)算，本工程為耐久性加固。

4.3處理措施及分析

所有豎向構(gòu)件（墻、柱）的粉刷層用M25高強(qiáng)砂漿替代，內(nèi)摻抗裂網(wǎng)格布或鋼絲。所有水平構(gòu)件（梁、板）底部及爆裂程度較嚴(yán)重的豎向構(gòu)件表面粉刷高延性混凝土（1.0～1.5cm），不同材料接觸面應(yīng)鑿毛。

本工程案例處理方法優(yōu)點(diǎn)為高延性混凝土具有較高的強(qiáng)度及抗彎、抗裂性能，能有效遏制爆點(diǎn)的產(chǎn)生，遏制率能達(dá)到95%左右，爆點(diǎn)即使爆裂也顯現(xiàn)不出來(lái)。處理方式正確的情況下，能有效地粘貼在板底，不易脫落。缺點(diǎn)為工期較長(zhǎng)、綜合造價(jià)較高、影響房間內(nèi)部?jī)舾摺?/span>

本工程案例實(shí)施后距今有兩年時(shí)間，據(jù)了解未見(jiàn)爆點(diǎn)產(chǎn)生，效果明顯，但因綜合價(jià)格相對(duì)較高，所以實(shí)施的范圍不大。三個(gè)工程案例的處理?xiàng)l件均須在對(duì)爆裂混凝土充分水化（灑水，最好是熱水）后進(jìn)行處理。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)建筑物不同構(gòu)件的使用環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)條件以及業(yè)主方所需達(dá)到的修繕結(jié)果，可根據(jù)以上三個(gè)典型工程案例的修繕?lè)桨笇?duì)該建筑進(jìn)行修繕處理。

比對(duì)三個(gè)典型工程案例的修繕措施，建議采用工程案例二和工程案例三的處理方式進(jìn)行試驗(yàn)，可以以實(shí)施樣板間的形式進(jìn)行觀察再?zèng)Q定最終方式，觀察期根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。

以上案例的修繕?lè)桨富诨炷帘褧何从绊懺Y(jié)構(gòu)安全的前提下，處理前應(yīng)仔細(xì)核對(duì)檢測(cè)報(bào)告，確定爆裂構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度、裂縫狀況、爆裂面大小等因素，由驗(yàn)算來(lái)確定是否需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，做到對(duì)癥下藥。

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