混凝土表面爆裂鼓包原因分析与处理.pdf

四川建筑第43 卷第4期施工技术与测量技术混凝土表面爆裂鼓包原因分析与处理薛善伦，赵庆生，陈，雷？（1.山东建筑大学工程鉴定加固研究院有限公司，山东济南2 5 0 0 14；2.济南市历城区城乡建设综合服务中心（济南市历城区人防工程服务中心），山东济南2 5 0 19 9）【摘要】某住宅楼，交付使用一年后，现浇板底部表面陆续出现混凝土鼓包，并出现脱落现象。文章通过现场取样分析鼓包处混凝土内部化学成分及含量，根据混凝土原材料和自身特性，对混凝土表面鼓包原因进行分析，提出有针对性的处理措施，消除隐患，确保工程的安全及正常使用。【关键词】混凝土板；鼓包；化学成分；分析；措施【中图分类号】TU746.30引言随着混凝土组成材料的不断发展，人们对材料复合技术认识不断提高，混凝土各项性能指标的要求比以前更明确、细化和具体。更加注重混凝土的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调。但新兴组合材料的混凝土表面经常出现爆裂、鼓包，并出现脱落现象。长时间混凝土鼓包脱落，既影响业主的后续正常使用，又对结构构件的截面尺寸和构件内部钢筋耐久性等结构安全性产生较大影响，后期结构安全评估难、真实性、预判性低，难以做到亡羊补牢。根据实际工程，经现场取样分析鼓包处混凝土内部化学成分及含量，根据混凝土原材料有害元素物质含量和自身特性，对混凝土表面鼓包原因进行分析，提出有针对性的处理措施，消除隐患，确保工程的安全及正常使用。1工程概况某高层住宅楼，钢筋混凝土剪力墙结构，全现浇楼屋面板，所用混凝土均为商品混凝土搅拌站提供的预拌泵送商品混凝土。工程交付使用1年后，业主发现现浇板板底存在不同程度的混凝土鼓包现象，部分鼓包位置呈散点状分布，无明显规律，鼓包点大小不一。大部分鼓包点处混凝土已脱落，鼓包点中心为已粉化的粗骨料，呈棕褐色，一经触碰，粉末状物质即脱落。【文献标志码】A电子显微镜扫描（SEM），扫描结果和选点图像见图2。再通过能谱仪（EDS）对材料微区成分元素种类与含量进行面能谱和点能谱分析：混凝土中主要元素含量总面能谱图像见图3；混凝土中主要元素含量选取点能谱分析图像见图4图6。最后通过X射线衍射（XRD)对混凝土中元素含量进行分析，分析结果见图7。图2 鼓包处混凝土电子显微镜扫描图像及选点口面总洁Ao/hAa/sdsTTTTTT10图3 鼓包处混凝土面能谱元素总谱图口谱图6谱图715图4鼓包处混凝土点5 能谱分析元素谱图谱图7谱图51015LevAa/sds2Fe.15kev图5 鼓包处混凝土点6 能谱图6 鼓包处混凝土点7 能谱分析元素谱图2.2分析结果由骨料部位的面能谱结果可以看出，鼓包处混凝土棕褐图1混凝土鼓包、脱落以及棕褐色骨料样品2化学分析2.1仪器分析过程现场在混凝土爆裂鼓包部位凿取棕褐色骨料样品进行10分析元素谱图定稿日期 2 0 2 2-0 6 -2 4作者简介薛善伦（19 7 7 一），男，本科，工程师，主要从事建筑物检测鉴定和加固工作。22715kev施工技术与测量技术图7 鼓包处混凝土X射线衍射（XRD)分析结果色骨料中所含元素为O、Ca、C、Si、Fe 等,还含有少量的Mg、S、M n、A l、K 和P等元素,从骨料部位的点能谱结果可以看出,骨料中除了含较高Fe外,还含有少量Ti、M n、M g、S、Sr、CI、P 等元素。3混凝土爆裂鼓包原因分析通过对鼓包处混凝土骨料的电镜（SEM）、点面能谱（ED S）以及X射线衍射（XRD）元素分析结果可推断，该棕褐色的骨料含有黄铁矿、方解石和氧化铁等主要成分，初步判断为钢渣骨料。处理不当的钢渣作为骨料，其安定性问题突出，经过漫长时间，混凝土表面碳化后，水、氧气等到达钢渣骨料表面，钢渣骨料中的铁氧化生成氧化铁，体积膨胀引起胀裂。当S和Mn的含量超过一定比例时，钢渣中存在的硫化亚铁、硫化亚锰水化生成Fe（O H)2、M n（O H)2，体积分别增大1.4倍和1.3 倍。此外，当钢渣中含有游离氧化钙、游离氧化镁时,遇水（水汽)反应生成Ca（O H)2 和Mg（O H)2，体积分别增大1.9 8 倍和2.48 倍。从而产生较大的膨胀应力，将周边混凝土撑开，导致表层混凝土爆裂、剥落，而骨料自身则因发生化学反应后变得酥松。4芯样沸煮试验将现场钻取的鼓包处带有棕褐色骨料的芯样，参照水泥安定性试验检测标准GB/T1346-2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法进行高温高湿环境下的沸煮检测 1,观察氧化反应的速度与自然潮湿环境中的水化反应速度的区别，以及沸煮快速水化反应后对混凝土抗压强度的影响。4.1芯样沸煮结果将现场钻取鼓包处带有棕褐色骨料的5 处10 个75mm75mm芯样 2-3 ,5 个芯样放人沸煮箱内高温沸煮,经100的环境下6 h沸煮后，待冷却后取出在自然条件下放置1天。发现有2 个（2 芯样、5 芯样）带有棕褐色骨料的芯样新增爆裂现象，爆裂后的芯样见图8。图8 沸煮后，混凝土芯样新增爆裂点图片228四川建筑第43 卷第4期4.2芯样强度变化将沸煮后，未发现有新增爆裂点的芯样（1芯样、3 芯样、4 芯样）与未经过沸煮的对应位置芯样进行抗压强度值检测，检测结果见表1。表1混凝土芯样抗压强度检测结果实测混凝土芯样抗压强度芯样名称设计值1#芯样C303#芯样C304#芯样C30由表1检测结果对比,3 组未沸煮芯样与沸煮后芯样的抗压强度分别下降2 3.4%2 2.4%2 0.9%,平均值下降2 2.3%4。通过对鼓包处带有棕褐色骨料的芯样沸煮试验发现，经过高温高湿环境，混凝土的体积、内部孔隙、含水率发生变化，使混凝土内含有游离氧化物的粗骨料发生水化反应的速度加快，而且致使混凝土的抗压强度大大降低 5 5混凝土表面鼓包处理措施考虑到混凝土骨料中有害物质发生氧化反应的速度及自身特性，首先使游离氧化物快速发生水化反应，然后隔绝空气中水和氧气表面封闭的方法进行处理6 ，具体措施：（1)首先将板底装饰材料剔除，混凝土表面处理干净,持续喷洒热水的方式让混凝土构件充分润湿，周期不得少于45天（以不出现明显的鼓包、爆裂现象为准），让混凝土中的有害物质充分快速水化。（2）将鼓包位置酥松混凝土剔除、凿毛，将混凝土鼓包爆裂处全部清理干净，且剔除至混凝土密实部分并延伸不小于10 mm。（3）损伤缺陷较小部位或深度不大于40 mm部位采用强度等级不小于M40高强聚合物修复砂浆抹面修复；损伤缺陷深度大于40 mm且面积较大部位采用强度等级比原设计混凝土强度等级提高一级的无收缩高强灌浆料修复。（4）修复完成后，继续洒水保持所有构件表面湿润，待修复材料强度满足要求后，如果没有出现新的鼓包爆裂现象，采用1:2.5 防水砂浆（42.5 级水泥掺3 0 2 胶（3 0 2 胶中掺人水，水与3 0 2 胶比例为1:1)对混凝土表面全部压抹密封，涂刷压抹不少于3 遍，总厚度不应小于15 mm，并于最后一遍压抹耐碱玻璃纤维布一层。6混凝土原材料突出问题混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高、耐久性好、强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，在造船业、机械工业、海洋开发、地热工程等,也是重要的材料。混凝土是一种充满生命力的建筑材料。随着混凝土组成材料的不断发展，人们对材料复合技术认识不断提高。对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度，而是在立足强度单位：MPa未沸煮经沸煮53.340.850.939.547.437.5薛善伦，赵庆生，陈雷：混凝土表面爆裂鼓包原因分析与处理的基础上，更加注重混凝土的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调。混凝土各项性能指标的要求比以前更明确、细化和具体。同时，建筑设备水平的提升，新型施工工艺的不断涌现和推广，使混凝土技术适应了不同的设计、施工和使用要求，发展很快。混凝土材料是一种耐久性材料，但是本质上是一种非均匀的多孔材料，在二氧化碳、水、氯离子、硫酸盐等的介质的侵蚀作用下，不可避免受到外来因素的影响而腐蚀，混凝土会加速破坏，使用寿命大大缩短。混凝土表面多处出现鼓包崩裂这可能是采用增钙粉煤灰、含脱硫石膏配制混凝土，粉煤灰中含有游离氧化钙或石膏，其水化速度慢，当混凝土已经硬化后才发生水化，体积产生膨胀，把混凝土表面崩裂。因此,采用增钙粉煤灰、脱硫灰时一定要进行体积安定性检验，合格后方能使用。钢渣作为骨料应用于房建工程是一种趋势，符合环保要求以及可持续发展，但是钢渣的安定性不良是制约在房建工程中大面推广应用的重要因素,钢渣中游离氧化钙(f-CaO)和游离氧化镁（f-MgO)的含量又是重中之重。游离氧化钙（f-C a O）、游离氧化镁（f-MgO)反应比较缓慢,如果后期游离氧化物进一步反应，水化之后，自身体积膨胀多倍，在骨料表面产生明显膨胀鼓包爆裂现象。对混凝土结构后期持续性影响造成的结构长期损伤潜在危害会进一步加强。钢渣骨料的安定性的离散性也非常大，少量存在严重安定性问题的骨料就可能使硬化混凝土发生表面损伤或结构性破坏。由于钢渣是分散分布于混凝土中，如果后期处理不当，“分散的钢渣引起的破坏最终会导致结构的整体破坏，从而让后期加固失去意义，最后只能拆除。7结束语混凝土并不是一种孤立存在的单一材料。它离不开混凝土用原材料的发展，离不开混凝土的工程应用对象的发展变化，应该从土木工程大学科的角度来认真对待混凝土。混凝土原材料的选用也是这样，首先要分析工程项目的结构、构件特点、设计要求，以及所处环境，预估可能出现的不利情况和风险，若结构构件出现爆裂、鼓包等一些问题十分严重的质量事故，后期结构安全评估难度大，真实性和可预测性低，难以弥补损失。所以立足当地原材料，然后采用科学、合理、可行的技术线路、技术手段，配制出满足设计要求、施工工艺要求和使用环境要求的优质混凝土。【1中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法：GB/T1346-2011S】北京：中国标准出版社，2 0 11：1.2中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局混凝土结构工程施工质量验收规范：GB50204-2015S.北京：中国建筑工业出版社，2 0 15：1.3中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局混凝土结构现场检测技术标准：GB/T50784-2013S.北京：中国建筑工业出版社，2 0 13：1.4中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局混凝土结构设计规范：GB50010-2010【S.北京：中国建筑工业出版社，2 0 11：1.5林文修，王德智，张兴伟，等关于沸煮对芯样试件抗压强度的影响 C./工程质量/2 0 0 2 年增刊（下）.北京：工程质量编辑部，2 0 0 2:12-13.6中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.混凝土结构加固设计规范：GB50367-2013【S】北京：中国建筑工业出版社,2 0 14：1.参考文献（上接第2 2 6 页）定前期开挖断面，及早闭合成环。5总结通过对公路黄土隧道施工技术及控制要点分析，黄土隧道施工隐蔽性强、作业面小、受地质水文不可预见因素影响较大、施工风险大、过程施工组织及技术管理难度大，为提升公路黄土隧道施工质量及安全管理，保证项目建成后的良好社会效益，必须在项目建设中加强技术管理工作，明确施工控制要点，科学合理组织才能更好地实现黄土隧道施工的各项目标，从而为我国交通建设作出贡献。参考文献1鲍燕妮.黄土地区高填方路基病害分析及处理方法 J.城市道桥与防洪,2 0 2 1（8）：10 7-110+118+17.2杨育鸿.公路隧道施工质量检测及评价方法研究 J西南交通大学,2 0 10(3):12 5.3李旭升，陆祖圣.云桂铁路隧道渗漏水的成因与防治分析 J.交通世界,2 0 18(9)：9 0-9 1+111.4王旭.山岭隧道三台阶七步法出洞施工技术与风险分析 J.中南大学,2 0 12(4)：7 3.229