第三讲：混凝土构造事故案例分析第三讲：混凝土构造事故案例分析 一、混凝土受冻或养护温度过低事故案例|某工程为三层砖混构造，现浇钢筋混凝土楼盖，纵墙承重、灰土根底〔图2.13〕施工后于当年10月浇灌二层楼盖混凝土全部主体构造于第二年1月完工在4月间进展装修工程时，发现各层大梁均有斜裂痕其景象：| 裂痕多为斜向，倾角50°～60°，且多发生在300mm的钢箍间距内近梁中部为竖向裂痕| 斜裂痕两端密集，中部稀少〔值得留意的是在纵筋截断处都有斜裂痕〕；其沿梁高度方向的位置较多地在中和轴以下，个别贯穿梁高 裂痕宽度在梁端附近约0.5～1.2mm，近跨中约0.1～0.5mm；裂痕深度普通小于1/3，个别的两端穿通；裂痕数量每根梁少那么4根，多那么22根，普通为10～15根 混凝土受冻或养护温度过低事故案例图片 事故分析及缘由|施工缘由：浇灌二层梁板时，未采用专门养护措施，浇灌后2h就在板面铺脚手板、堆放砖块进展砌墙11月初浇灌三层现浇板时，室内温度为0～1°C，未采取保温措施根据实验资料，混凝土在21d后的强度只达28d实际强度值的42.5%，一个月后才到达52%因此混凝土早期受冻是这起质量事故的重要缘由。
另外，混凝土的水泥用量偏低〔只需210kg/m3,略少于225kg/m3的最低值〕也是要素之一设计缘由：其一是箍筋间距过大<混凝土构造设计规范>7.2.7条规定，“当梁高为500mm且V﹥0.07fcbh0时，梁中箍筋的最大间距为200mm〞而本工程箍筋间距却为300mm，这就是斜裂痕多发生在箍筋之间的缘由其二是是纵筋在梁跨中间截断<混凝土构造设计规范>6.1.5条规定，“纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断〞而本工程梁中部分纵向受拉钢筋在跨中截断，截断处都出现斜裂痕，这阐明受拉钢筋对梁截面的抗剪才干起到一定作用，也阐明规范的规定是最适宜的比较施工和设计缘由，显然可见，施工中混凝土早期受冻是产生本工程质量事故的 主要缘由 事故加固方案|由于梁上有大量斜裂痕，很容易发生脆性截面破坏，引起梁的断裂，故必需进展加固加固方案是在原大梁外包一U形截面梁，该梁按接受原来梁的的全部弯矩和剪力进展设计，并在U形截面梁的端部沿墙设置钢筋混凝土柱和根底，作为加固梁的支承 二、混凝土初期收缩事故案例|某办公楼为现浇钢筋混凝土框架构造在到达预定混凝土强度撤除楼板模板时，发现板上有无数走向不规那么的微细裂纹，如图2.16所示。
裂痕宽0.05～0.15mm，有时上下贯穿，但其总体特征是板上裂纹多于板下裂纹 事故缘由分析及处置措施|查得施工时的气候条件是：上午9时气温13°C，风速7m/s，相对湿度40%；中午温度15°C，风速13m/s〔最大瞬时风速达18m/s〕，相对湿度29%；下午5时温度11°C，风速11m/s，相对湿度39%灌注混凝土就是在这种非常枯燥的条件下进展的由于异常枯燥加上强风影响，故使得混凝土在凝结后不久即出现裂纹根据有关资料记载：当风速为16m/s时，混凝土的蒸发速度为无风时的4倍；当相对湿度10%时，混凝土的蒸发速度为相对湿度90%时的9倍以上根据这些参数推算，本工程在上述气候条件下的蒸发速度可达通常条件的8～10倍因此，可以以为与大气接触的楼板上面受枯燥空气和强风的影响成为产生较多失水收缩裂纹的主因，而曾受模板维护的楼板下面这种失水收缩裂纹会比较少一点经过对灌注楼板是预留的试块和对楼板承载才干进展实验，均能到达设计要求这阐明具有失水收缩的混凝土初期裂纹对楼板的承载力并无影响但是为了建筑物的耐久性，还应运用树脂注入法进展补强 三、混凝土麻面掉角蜂窝露筋和空洞事故案例|某剧场挑台平面和柱截面配筋如图2.19〔a〕、〔b〕所示。
在14根钢筋混凝土柱子中有13根有严重的蜂窝景象详细情况是：柱全部侧面面积142m2,蜂窝面积有7.41 m2，占5.2%；其中最严重的是K4，仅蜂窝中露筋面积就有0.56 m2露筋位置在地面以上1m处，正是钢筋的搭接部位〔图2.19c〕. 事故缘由分析|混凝土灌注高度太高7m多高的柱子在模板上未留灌注混凝土的洞口，倾倒混凝土时未用串筒、留管等设备，违反施工验收规范中关于“混凝土自在倾落高度不宜超越2m〞及“柱子分段灌注高度不应大于3.0m〞的规定，使混凝土在灌注过程中已有离析景象灌注混凝土厚度太厚，捣固要求不严施工时未用振捣棒，而采用6m长的木杆捣固，并且错误地规定每次灌注厚度以一车混凝土为准〔约厚40cm〕，灌注后捣固30下即可此规定违反了施工验收规范中关于“柱子灌注厚度不得超越20cm〞的界限柱子钢筋搭接处的设计净距太小，只需31～37.5mm，小于设计规范规定柱纵筋净距应≥50mm的要求实践上有的露筋处净距为0或10mm 事故处置方案|剔除全部蜂窝周围的松散混凝土；用湿麻袋塞在凿剔面上，经24h使混凝土湿透厚度至少40～50mm；按照蜂窝尺寸支以有喇叭口的模板，如图2.19〔e〕；灌注加有早强剂的C30〔旧混凝土为C20〕豆石混凝土；养护14昼夜；拆模后将喇叭口上的混凝土凿除。
除以上补强措施外，还应对柱进展超声波探伤，查明能否还有隐患 四、混凝土施工缝处置不当事故案例|某会议室门厅，屋面板为预制楼板，而大梁、圈梁、雨罩均为现浇C20钢筋混凝土构件〔图2.27〕施工时，大梁混凝土先灌筑，圈梁、雨罩混凝土因故后浇灌，但却不适当地将施工缝留在大梁梁端与圈梁交接处〔图2.27甲〕，而且施工缝处的混凝土没有妥善处置，又由于该处混凝土没有侧向限制而无法振捣，实践上构成松散的一堆 事故缘由分析|施工缝留在梁端剪力最大部位；|施工缝处混凝土强度等级显然不满足设计要求，甚至缺乏C10，严重影响梁端抗剪才干和粘着力强度；|新旧混凝土无法衔接 事故处置措施|将梁端混凝土用工小心地凿成如图2.27乙所示外形，并将部分预制楼板，以加强梁端的抗剪才干 五、混凝土受腐蚀事故案例|北京某旅馆的某区为一6层两跨延续梁的现浇钢筋混凝土内框架构造，上铺预应力空心楼板，房屋周围的底层和二层为490mm厚承重砖墙，二层以上为370mm厚承重砖墙全楼底层5.0m高，用作餐馆，底层以上层高3.60m，用作客房底层中间柱截面为圆形，直径550mm，配置9根直径为22的二级钢筋纵向受力钢筋，￠6200箍筋，如图2.35所示。
柱根底的底面积为3.50m×3.50m的单柱钢筋混凝土阶梯形根底；周围承重墙为砖砌大放脚条形根底，底部宽度1.60m，二者均以地基承载力fk=180Kn/m2(持力土层为粘性土)，并思索根底宽、深度修正后的地基承载力设计值算得该房屋的一层钢筋混凝土工程在冬季进展施工，为混凝土防冻而在浇筑混凝土时掺入了水泥用量3%的氯盐该工程建成运用两年后，某日，忽然在底层餐厅A柱柱顶附近处，掉下一块约40mm直径的混凝土碎块为防止房屋倒塌，餐厅和旅馆不得不暂时停顿营业，检查事故缘由 事故缘由分析 在该建筑物的构造设计中，对两跨延续梁施加于柱的荷载，均是按每跨50%的全部恒活荷载传送给柱估算的〔另50%由承重墙接受〕，与实际上准确的两跨延续梁传送给柱的荷载相比，少算25%的荷重 柱根底和承重墙根底虽均按fk=180Kn/m2设计，但经复核，两侧承重墙下条形根底的计算沉降估计45mm左右，显然大于钢筋混凝土柱下根底的计算沉降量〔估计在34mm左右〕虽然，他们间的沉降差为11mm﹤0.002l=0.002×7000=14mm,是允许的；但是，由于支承延续梁的承重墙相对“软〞〔沉降量相对大〕而支承延续梁的柱相对“硬〞〔沉降量相对小〕，致使楼盖荷载往柱的方向调整，使得中间柱实践接受的荷载比设计值大而两侧承重墙实践接受的荷载比设计值要小。
〔1〕和〔2〕项累计，柱实践接受的荷载将比设计值要大得多 事故缘由分析|柱虽按￠550圆形截面钢筋混凝土受压构件设计，配置9根直径为22的二级钢筋纵向钢筋，AS=3421mm2，含钢率1.44%，从截面承载力看是足够的，但箍筋配置不合理，表现为箍筋截面过细、间距太大、未设置附加箍筋，也未按螺旋箍筋思索，致使箍筋难以约束纵向受压力后的侧向压屈 事故缘由分析|底层混凝土工程是在冬季施工的，混凝土在浇筑是掺加了氯盐防冻剂，对混凝土有盐污染作用，对混凝土中的钢筋腐蚀起催化作用实践上，从底层柱破害处的钢筋实况分析，纵向钢筋和箍筋均已生锈，箍筋直径原为￠6，锈后实为￠5.2左右，截面损失率约为25%如此细又如此稀的箍筋难以接受柱端截面上9根直径为22的二级钢筋纵筋侧向压屈所产生的横拉力，起结果必然是箍筋在其最薄弱处断裂，此断裂后的混凝土维护层剥落，混凝土碎块下掉 六、钢筋配置不当事故案例|某百货大楼一层橱窗上设置有挑出1200mm通长现浇钢筋混凝土雨篷，如图2.36〔a〕待到达混凝土设计强度拆模时，忽然发生从雨篷根部折断的质量事故，呈门帘状如图2.36〔b〕 事故分析|受力筋放错了位置〔离模板只需20mm，如图2.36c〕所致。
原来受力筋按设计布置，钢筋工绑扎好后就分开了打混凝土前，一些“好心人〞看到雨篷钢筋浮搁在过梁箍筋上，受力筋又放在雨篷顶部〔传统的概念总以为受力筋就放在构件底面〕，就把受力筋暂时改放到过梁的箍筋里面，并贴着模板打混凝土时，现场人员没有对受力筋位置进展检查，于是发生上述事故 七、施工时因钢筋位置配置引起事故案例 |某工程框架柱的原设计截面及配筋如上图a，在绑扎柱基插筋时，错误地将两排5 25变成3 25(图b)此失误在柱基混凝土浇筑终了后才发现 事故案例处置方法|在柱的短边各补上2 25插筋为保证新加插筋的锚固，在两个短边上各用3 25横筋与短边3 25焊成一体，并将第二步台阶加高500mm加高台阶时将原根底面凿毛、清洗、支模、浇筑提高一级的混凝土，并在新台阶面层铺设￠6200钢筋网一层原设计在柱底500mm高度内加密箍筋，现增至1000mm 八、水泥和骨料含有害物质事故案例|山西某厂有9幢4层砖混构造住宅，均采用预制空心楼板该工程1984年5月开工，同年底完成主体工程，翌年内部装修在1985年6月进展工程质量检查时，发现其中一幢〔12号楼〕有多处预制楼板起鼓、酥裂情况。
随后，该楼楼板损坏愈来愈严重，其它四幢〔11、13、16、17号楼〕也有相继不同程度地出现破坏迹象 事故案例分析 及缘由|从预制板普遍破坏迹象看，主要是由于混凝土资料质量不良引起的，而且显然是由于混凝土内含有害物使资料逐渐发生物理化学变化引起体积膨胀所呵斥的于是，从破坏最严重的楼板以及尚未出厂的楼板上取样2000余个，挑选10％，再从中抽出部分样品作资料的化学分析和岩相分析检验检验时按粗骨料的不同颜色分类 |由此可见，过量的游离SO3〔大大超越规定的含量规范1％~3.5％，且SO3﹥1％的占总分析样的78.9％〕在混凝土凝结硬化后继续与水化铝酸钙作用构成水化硫铝酸钙，未耗尽的石膏也能够在混凝土硬化后继续生成水化硫铝酸钙，而水化硫铝酸钙生成时的体积约达原体积的2.5倍，这就是呵斥预制板混凝土膨胀、酥裂、破坏乃至倒塌的主要内在缘由 九、混凝土碱-骨料反响事故案例|北京某厂受热车间，建于1960年，建成后年年处于40~50 °C的 高温环境中，后发现其混凝土墙面上有许多网状裂纹经查当年混凝土所用原料为400号矿渣水泥，混凝土水泥用量410Kg/m3配合比为水泥︰沙︰石︰水=1︰1.099︰3.58︰0.39，粗骨料为粒径5～30mm的卵石，掺2％CaCl2(氯盐)和2％CaSO4·2H2O(石膏)的外加剂。
事故案例分析背景|一、什么是水泥混凝土的碱骨料反响 碱骨料反响是混凝土原资料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱(Na2O或K2O)与骨料中的活性成分反响，在混凝土浇筑成型后假设干午(数年至二、三十年)逐渐反响，反响生成物吸水膨胀使混凝土产生内部应力， 膨胀开裂、导致混凝土失去设计性能由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布所以一旦 发生碱骨料反响、混凝土内各部分均产生膨胀应力，将混凝土本身胀裂、开展严重的只能撤除，无法补救，因此被称为混凝土的癌症 二、碱骨料反响的分类和机理 1．碱硅酸反响 1940年美国加利尼亚州公路局的斯坦敦，首先发现碱骨料反响问题，引起全世界混凝土工程界的注重，这种反响就是碱硅酸反响碱硅酸反响是水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅成分反响产生碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶，碱硅凝胶固体体积大于反响前的体积，而且有剧烈的吸水性，吸水后膨胀引起混凝土内部膨胀应力，而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱骨料反响的开展、使混凝土内部膨胀应力增大，导致混凝土开裂开展严重的会使混凝土构造解体 能与碱发生反响的活性氧化硅矿物有蛋白石、玉髓、鳞石英、方英石、火山玻璃及结晶有缺欠的石英以及微晶、隐晶石英等，而这些活性矿物广泛存在于多种岩石中。
因此迄今为止世界各国发生的碱骨科反响绝大多数为碱硅酸反响 事故案例分析|为了确定此墙面的严重网状裂纹能否为碱—骨料反响所致，在裂纹处钻不断径70mm、长120mm的混凝土圆柱芯体将此芯体横向锯成假设干磨光薄片，在反光显微镜下察看，发现内部有许多网状裂痕〔图2.6〕将此磨光薄片进展岩相分析，发现每个薄片含有6～11枚粗骨料中有1～3枚粗骨料含微晶石英和玉髓将磨光薄片在扫描电镜下察看并进展能谱分析，发现骨料边缘的钾含量明显添加阐明碱在骨料边缘富集但是，对芯体中的细骨料鉴定阐明没有活性矿物存在，为非活性矿物〔它与粗骨料来自不同产地〕|该长露天堆场钢筋混凝土柱的混凝土维护层也严重剥落，钢筋严重锈蚀,从剥落的混凝土中获得一些骨料进展岩相分析，其中也含有典型的活性矿物玉髓和微晶石英因此，此柱的混凝土剥落和钢筋锈蚀可视作是碱-骨料反响导致混凝土开裂，从而加剧钢筋锈蚀，而钢筋锈蚀又促使混凝土剥落这两方面综协作用的结果根据上述分析，可以证明上述墙面严重裂纹是由于碱-骨料反响所引起的 谢谢 谢！谢！ 。