某高層住宅樓混凝土爆裂鑒定分析與處理對策

來源：砼話

0　引　言

隨著經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，我國工程建設(shè)量呈爆炸式增長，而與此同時，建筑材料出現(xiàn)短缺，混凝土組份砂、石等地材質(zhì)量難以保證，部分商品混凝土供應(yīng)商開始想辦法尋找替代性的粗、細骨料，而工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢料無法消耗掉，因此，出現(xiàn)了以工業(yè)廢料（如鋼渣）取代部分石子作為粗骨料的工程。部分使用了工業(yè)廢料的工程，其混凝土在后期使用過程中出現(xiàn)混凝土斑點式爆裂的現(xiàn)象，在江蘇省、河北省和山東省均有類似案例，給工程帶來很大的安全隱患，本文通過工程實例對此現(xiàn)象做了鑒定分析，提出了處理對策，希望對類似工程處理提供一些有價值的參考。

1　工程概況

某高層住宅樓為地下2層、地上33層剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用后注漿灌注樁加承臺梁基礎(chǔ)，樓屋面為鋼筋混凝土現(xiàn)澆板。該工程設(shè)計使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震設(shè)防烈度為6度（設(shè)計基本地震加速度值為0.05g），設(shè)計地震分組為第三組，抗震設(shè)防類別為標準設(shè)防類，其地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級。該工程混凝土設(shè)計強度等級：基礎(chǔ)墊層為C20，承臺、承臺梁、防水板、基礎(chǔ)頂~標高14.39m剪力墻及框架柱為C40，標高14.39m～標高28.89m剪力墻及框架柱、基礎(chǔ)頂～標高14.39m梁板梯為C35，其余墻柱、梁板土爆裂引起業(yè)主的不安。

2　現(xiàn)場調(diào)查情況

接收到委托任務(wù)后，及時對現(xiàn)場進行了調(diào)查和檢測，根據(jù)現(xiàn)有的條件，依據(jù)我國相關(guān)現(xiàn)行規(guī)范和標準、規(guī)程，以及目前國內(nèi)現(xiàn)有的檢測技術(shù)水平，抽取出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象的典型混凝土構(gòu)件進行調(diào)查。主要內(nèi)容為外觀檢查、鋼筋配置情況、混凝土強度等。

2.1　外觀檢查

經(jīng)現(xiàn)場檢查，該工程部分剪力墻及頂板混凝土底表面有爆裂現(xiàn)象，部分板底爆裂點已進行修補。爆裂部位混凝土內(nèi)部有棕黑色塊體，該暗色塊體呈粉化狀或塊狀，而且顏色也不完全相同，混凝土爆裂點平面尺寸在20～50mm，深度5～20mm。具體情況如圖1～圖3所示。

均為C30。該工程2015年12月竣工，2016年8月中旬，發(fā)現(xiàn)剪力墻和樓板底面混凝土局部出現(xiàn)爆裂脫落現(xiàn)象。目前小區(qū)已經(jīng)交付使用，部分已入住，墻板混凝另外，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)同一面墻體，一側(cè)采用水泥砂漿進行抹灰找平，未發(fā)現(xiàn)爆裂點，而另一側(cè)由于較為平整，未進行抹灰找平而直接刷內(nèi)墻漆，則爆點數(shù)量較多，這說明水泥砂漿面層對爆裂點出現(xiàn)有抑制作用。

2.2　鋼筋配置情況

該工程剪力墻分布鋼筋設(shè)計間距均為200mm，樓板鋼筋設(shè)計間距均為180mm，剪力墻、樓板最外側(cè)鋼筋保護層厚度均為15mm。采用鋼筋位置測定儀，現(xiàn)場選取部分剪力墻、樓板對其鋼筋保護層厚度和鋼筋間距進行檢測。經(jīng)檢測，該工程所檢剪力墻、樓板的保護層厚度在12～20mm，其鋼筋間距符合設(shè)計及規(guī)范允許偏差的要求，鋼筋綁扎、安裝質(zhì)量滿足要求。

2.3　混凝土強度檢測

業(yè)主懷疑摻加的塊體對混凝體強度有不良影響，因此，依據(jù)DB37/T2366－2013《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》，現(xiàn)場隨抽取部分樓板、剪力墻，采用回彈法對其混凝土強度進行檢測。經(jīng)檢測，所檢頂板及剪力墻混凝土強度推定值均在C35以上，滿足設(shè)計強度等級C30要求，摻加的塊體對混凝體強度沒有不良影響。

3　爆裂處塊體分析

經(jīng)現(xiàn)場詢問，混凝土廠商承認在混凝土中摻加了10%的鋼渣，即混凝土中黑色塊體，并且提供部分同批的塊體樣品進行掃描電子顯微鏡（SEM）測試與X射線能譜（EDS）分析，現(xiàn)場亦從混凝土中取出部分未爆裂塊體。將該塊體分別在100、500、5000倍和12000倍的掃描電子顯微鏡（SEM）進行測試，發(fā)現(xiàn)該塊體表面存在大量的孔洞，材料組織結(jié)構(gòu)較為疏松。將現(xiàn)場取出的未爆裂的塊體在5000倍、12000倍放大時，可以發(fā)現(xiàn)表面有凝膠狀水化產(chǎn)物的出現(xiàn)，表明這些摻加在混凝土中的塊體可能與混凝土中的水泥漿體發(fā)生了一定程度的化學反應(yīng)，該塊體表面具有可水化礦物成分以及可參與火山灰反應(yīng)的成分。

對其提供的塊體進一步進行X射線能譜（EDS）分析，以確定其中化學組成部分。從能譜分析結(jié)果可以看出，該塊體主要的化學元素為鈣、硅、鋁和氧等成分，其中還含有少量的鎂及部分其他微量元素。從該塊體表面具有鐵銹顏色、多孔，表面具有可水化礦物成分和可參與火山灰反應(yīng)的成分，且塊體中含有鈣、硅、鋁和氧、鎂等元素，以及該塊體可以產(chǎn)生體積膨脹等特征，可基本推斷該塊體為替代部分粗骨料的鋼渣骨料。這與混凝土供應(yīng)商承認在該工程混凝土內(nèi)摻加了10%的鋼渣作為粗骨料使用的說法一致。

4　爆裂鑒定分析

4.1　混凝土爆裂原因

經(jīng)鑒定分析，該工程部分頂板、剪力墻混凝土在攪拌過程中混入部分鋼渣，鋼渣內(nèi)含有CaO、MgO成分，具有遇水膨脹的特性。雖然在攪拌、運輸過程中該種塊體已經(jīng)部分遇水膨脹粉化，但由于混凝土從攪拌到終凝相對時間較短，部分大體積的塊體未完全反應(yīng)，但仍有未來得及反應(yīng)的塊體存在于混凝土中，混凝土澆筑終凝后靠近板底及剪力墻表面部分殘留鋼渣繼續(xù)與空氣中滲入的水分反應(yīng)而體積膨脹，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，超過了板底及剪力墻表面混凝土承受能力，出現(xiàn)表面混凝土爆裂現(xiàn)象，特別是在雨季，空氣濕度比較大，出現(xiàn)爆裂的部位比較多。而內(nèi)部離表面較深處塊體基本不與空氣中水份接觸，同時受到鋼筋及混凝土的約束作用，未出現(xiàn)脹裂現(xiàn)象。

4.2　爆裂對工程的影響

從爆裂的情況看，該工程爆裂點比較分散，深度基本上未超過保護層厚度，目前所檢剪力墻、頂板混凝土局部爆裂情況尚不顯著影響結(jié)構(gòu)安全，但對工程耐久性和正常使用有一定影響，應(yīng)進行處理。且塊體水化速度比較慢，持續(xù)時間較長，需要進行長期的監(jiān)測，根據(jù)爆裂情況的發(fā)展及時采取必要的措施。

5　處理措施及對策

由于爆裂點比較分散，爆裂持續(xù)時間比較長，一次性解決問題比較困難，提出了以下的處理建議：

1）將爆裂部位脫落混凝土清除干凈（含暗色斑點），并用花錘打毛，保證板底及剪力墻混凝土堅硬、潔凈、粗糙；

2）在板底及剪力墻爆裂部位涂刷一道滲透性修補膠液（如碳纖維A級配套底膠）；

3）修補膠液未完全硬化前（時間具體根據(jù)所選修補膠液的硬化時間確定，保證修補膠液與加固專用砂漿界面粘結(jié)牢固性），采用M30混凝土修補砂漿抹平壓實。

4）砂漿硬化并干燥后涂刷飾面層。

經(jīng)過一年的觀察，爆裂情況有所減輕，按上述方案處理后，構(gòu)件使用正常。但仍不斷有少量的爆裂點出現(xiàn)，建議仍進行監(jiān)測，根據(jù)爆裂情況繼續(xù)采取上述的處理措施。

6　結(jié)　語

雖然目前地材短缺，質(zhì)量難以得到保證，需要找到替代品，但鋼渣骨料未經(jīng)過預(yù)處理是不可以直接應(yīng)用到混凝土中的。而且在實際操作中一般預(yù)處理過程較短、鋼渣中游離氧化鈣（f-CaO）、游離氧化鎂（f-MgO）不完全陳化消解。因此，在目前的條件下，不建議使用鋼渣替代部分石子作為混凝土的粗骨料?；炷辽a(chǎn)企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本，使用的骨料來源、種類琳瑯滿目，存在一定的安全質(zhì)量隱患，建設(shè)主管部門要加強質(zhì)量監(jiān)督，對于不能滿足要求的材料，要堅決杜絕使用，并引導企業(yè)加強技術(shù)研究，對于可以使用的新材料，及時編制規(guī)范、標準指導生產(chǎn)。