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混凝土质量事故分析和处理
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从业提醒:预拌混凝土质量事故100例

作者:孙继成

京东

一、绪论

建筑业在我国是一个关系到国计民生的基础性产业,目前正处在快速发展的阶段,全国都在加大基础设施的建设,使建筑业获得前所未有的发展机遇,但同时其发展极不平衡。一方面建筑市场正处在活跃的阶段,市场需求量大,而另一方面是建筑队伍供需严重失衡,技术力量和人员素质参差不齐,建筑领域管理体制缺乏科学性,导致建筑工程质量波动较大,事故频繁发生。当前我国相当多的混凝土工程存有质量问题,在这种情况下及时发现问题,快速的解决问题就尤为重要了。

目前,钢筋混凝土已成为我国十分普遍的结构材料,结构混凝土的质量就成了影响结构工程的最重要的因素。本文想从实际工程出发对结构混凝土质量问题引发的工程质量事故进行分析研究,以期能找出快速准确解决问题的一个技术途径。

二、混凝土质量事故的表象、原因及基本处理方法

(一)混凝土质量事故表象

混凝土的质量事故主要表现在混凝土工程施工中大面积的蜂窝(构件主要受力部位),较大孔洞(构件主要受力部位),严重露筋(纵向受力钢筋),深、长裂缝(构件主要受力部位影响结构性能或使用功能),混凝土强度偏低不满足设计强度等级等,如不及时处理,将减弱结构的承载能力,甚至可能出现工程倒塌等重大事故。

(二)混凝土质量事故的原因

造成结构混凝土质量事故的原因有多方面,由于混凝土是各相异性的多相复合型材料,影响其质量的因素亦是多种多样的,归纳起来有以下几方面:

1材料原因

配制混凝土选用的原材料水泥、细骨料、粗骨料、掺和剂及拌用水等质量不符合要求或使用不当是产生质量事故的重要原因之一。原材料的质量及其波动,对混凝土质量很大影响。

如水泥强度的波动,将直接影响混凝土的强度,各级石子颗粒含量的变化,导致混凝土级配的改变,并将影响新拌混凝土的和易性,骨料含水量的变化,对混凝土的水灰比影响极大,为了保证混凝土的质量,在生产过程中,一定要对混凝土原材料进行质量检验,全部符合技术性能指标方可应用。骨料中含有害物质,超过规范规定的范围内,则会妨碍水泥水化,降低混凝土的强度,消弱骨料与水泥石的粘结,能与水泥的水化合物进行化学反应,产生有害的膨胀的物质。

2混凝土配合比的原因

混凝土施工配合比应该是由有资质机构根据工程情况、材料情况及现场施工情况,通过计算、试配、验证后确定的现场混凝土(或混凝土搅拌站)的配制比例,没有一个正确的、合理的混凝土施工配合比,其所配制的混凝土是达不到设计强度要求的。

3施工过程中的原因

在施工过程中,混凝土入仓未设缓降器,致使混凝土离析,又未分层捣固;模板缝隙不严,致使水泥浆流失;钢筋布置较密,混凝土坍落度偏小,又没有很好振捣,尤其是水平止水带下和闸底板沉陷侧面混凝土漏振等。

在钢筋较密的部位或预留孔洞、预埋件处,混凝土下料被搁住,未振捣就继续浇筑上层混凝土;混凝土离析,砂浆分离,石子成堆,严重跑浆,又未进行振捣;混凝土一次下料过多,过厚,下料过高,振捣器振动不到位,形成松散孔洞;混凝土内掉入木块、泥块等杂物,混凝土被卡住需要现场模板平整、支撑系统牢固可靠,浇筑混凝土时要均匀并振捣密实,混凝土拆模时间、加载时间应当控制在混凝土达到强度后才能进行,只有这样可能保证符合质量要求的混凝土。

浇筑混凝土时,钢筋保护层垫块位移,钢筋保护层厚度不够,致使钢筋紧贴模板外露;保护层处混凝土漏振或振捣不密实;混凝土配合比不当,产生离析,靠模板部位缺浆或模板漏浆;木模板未浇水湿润;吸水粘结或脱模过早,拆模时缺棱、掉角,导致露筋。

混凝土中的胶凝材料———水泥是水硬性材料,必须在潮湿环境中才能充分的发挥水化作用,且混凝土早期表面失水会导致混凝土填缩裂缝。

冻害、高温、高热、腐蚀介质作用,自然风化等也会不同程度的影响混凝土的质量。

(三)混凝土质量事故的处理

混凝土质量事故的处理主要有两种,一是经加固、修复等方法处理后,能够达到设计和规范要求,如混凝土浇捣后的蜂窝、麻面、空洞、露筋等;二是质量事故十分严重,如何处理均无法达到设计和规范要求,必须拆除重建。

对需要进行加固处理的混凝土,通常采用《混凝土结构加固技术规范》及《混凝土结构加固设计规范》相应的方法进行处理。

1混凝土加固的原则

在不影响建筑物使用功能的前提下,通过各种技术手段,且经过加载等试验,达到设计要求。

2混凝土加固方法

1.直接加固法:结构加固的直接加固法就是通过一些技术措施,直接提高结构构件承载力和截面刚度等抗力。主要有以下几种加固方法:加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、外部粘贴加固法、注浆加固法或喷射修补法以及辅助结构加固法、绕丝法、锚栓锚固加固法等。

2.间接加固法:间接加固法是根据原有结构体系的客观条件,通过一些技术措施,改变结构传力途径,减少被加固构件的荷载效应,从而提高结构使用的安全度。根据结构传力途径改变的不同性质,主要有以下几种加固方法:增设构件加固法、增设支点加固法、托梁拔柱加固法、增设支撑体系和剪力墙等构造措施等等。

3.综合加固法:根据结构的受力特征和结构状况等具体条件,综合采用上述加固方法,称为综合加固法。综合加固法可看作是对结构加固方法的优化,因此是加固效果和加固效益最好的一种方法。

3裂缝修补技术

1.表面封法:利用混凝土表层微细独立裂缝或网状裂纹的毛细作用吸附低黏度且具有良好渗透性的修补胶液,封闭裂缝通道。对楼板和其他需要防渗的部位,尚应在混凝土表面粘充填,并巾纤维复合材料以增强封闭作用。

2.注射法:以一定压力将低黏度、高强度的裂缝修补胶液注入裂缝腔内,适用于静止独立裂缝、贯穿性以及蜂窝状局部缺陷的补强和修复。

3.压力注浆法:在一定时间内,经较高压力将修补裂缝用的注浆料压入裂缝腔内,适用于处理大型结构贯空性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷的裂缝。

4.填充密封法:在构件表面沿裂缝走向凿出U型槽,然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料,并贴纤维复合材料以封闭其表面。

三、工程实例

1实例一

某学校教学楼工程总建筑面积3000多平方米,一层为架空层做为活动空间,层高4.50m,二至七层为教学教室,层高3.3m。本工程基础采用人工挖孔桩基础,结构为钢筋混凝土框架结构,设计使用年限为50年。

该工程混凝土采用商品混凝土。混凝土拌合粗骨料使用碎石(粒径4.75~31.5mm),细骨料使用天然砂级配,水泥使用P.S32.5级、P.O42.5级。施工混凝土配合比是经过有资质单位严格试配后提供施工现场的。

基础混凝土(包括垫层、地梁)浇筑后,混凝土的外观和试件检测的结果都比较正常。但是在一层框架柱浇筑完毕一周后(此时二层板混凝土已浇筑、二层框架柱钢筋已制作完毕)开始拆柱模板,发现大部分柱出现孔洞及蜂窝状,特别是个别柱脚出现烂柱脚现象。

鉴于上述情况,相关人员现场进行事故原因分析,详细了解施工情况,发现了施工过程中的问题:混凝土浇筑时泥水班组下料高度过高(高于2m),使混凝土离析,造成石子集中,柱根部未浇筑一层细骨料就直接浇筑混凝土,混凝土未分层下料,振捣时间不够,柱脚模板缝隙未堵严,水泥浆流失等现象。这是一起未严格按照规范标准执行的质量事故。

2加固方案的确定

本工程属于在建工程,上部结构已完成相当部分,为了工程的顺利进行,对出现的问题处理方法必须快速、准确。根据实际情况,经过选择比较,决定采用托梁换柱加固法来处理部分混凝土柱质量不满足要求的问题。按照已确定的加固方案,参照(CECS25:90)《混凝土结构加固技术规范》及(GB50367-2006)《混凝土结构加固设计规范》相关条款进行加固方案的设计。对原构件(二层梁板)必须加以有效的支撑,施工过程中必须对二层混凝土梁板的形进行观测和控制,置换截面混凝土不应出现拉应力,若控制有困难,应采取支撑措施进行卸荷。为考虑新旧混凝土在局部置换部位产生“销栓效应”,故置换用混凝土强度比原构件混凝土提高一个等级,并加入混凝土微膨胀剂,即用C40级膨胀混凝土浇筑。

3处理方法

根据确定的加固方案,首先加强原一层柱和二层梁板的支撑系统,然后清理事故混凝土的表层,再浇筑缺陷部分的混凝土,这部分混凝土等级比原设计C35提高一个等级到C40,新

拌制混凝土时加入混凝土微膨胀剂,使得混凝土具有膨胀性能,以补偿原混凝土的收缩。

经过处理,进行修补的混凝土经过检测,达到合格要求。

到此该工程结构混凝土事故的分析处理工作已全部完成,此项工作完成后,后续工程得以继续进行,工程完工时经相关质量监督部门组织验收一次通过,没有任何异常现象发生,到目前为止都处于正常使用状态。

四、结束语

本文借鉴建筑物结构加固的一些理论、方法,对结构混凝土质量事故的分析和处理,得出以下心得:

1对出现结构混凝土质量事故的工程,应以混凝土结构加固的理论、相应的标准为依据对其进行分析、判断,制定加固处理方案;

2处理结构混凝土质量事故时必须考虑他的特殊性、复杂性等特点,制定针对性强,且切实可行的处理方案;

3质量事故的分析,是判断其性质及采取何种处理措施的前提,其目的是为了防止质量事故化,创造正常的施工条件、排除工程上存在的隐患、预防事故的再次发生、减少损失;

4质量事故的处理是消除质量隐患以达到建筑物的安全可和正常使用各项功能及寿命要求。

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