常見的形成鋼筋混凝土缺陷的原因及預(yù)防措施

丁美利

(西山煤電股份公司太原選煤廠)

在建筑結(jié)構(gòu)施工過程中,為了確保鋼筋混凝土工程的質(zhì)量,對(duì)引起鋼筋混凝土工程質(zhì)量缺陷的原因從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了分析,并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 水泥過期和受潮

1)原因。由于對(duì)水泥進(jìn)場(chǎng)控制不嚴(yán),水泥過期或受潮,致使混凝土強(qiáng)度降低,產(chǎn)生裂縫。

2)預(yù)防措施。

a)入庫(kù)水泥應(yīng)按品種、標(biāo)號(hào)、出廠日期分別堆放,并建立標(biāo)志。b)為防止水泥受潮,現(xiàn)場(chǎng)倉(cāng)庫(kù)盡量密閉,存放時(shí)應(yīng)離地300 mm以上,離墻300 mm以上。堆放高度不超過10包。

2 水泥和骨料含過量有害物質(zhì)

水泥和骨料含過量有害物質(zhì),如游離SO3等。

1)原因。由于水泥和骨料中含過量的游離SO3,使隨時(shí)間而增長(zhǎng)的混凝土酥裂,導(dǎo)致構(gòu)件倒塌。

2)預(yù)防措施。

a)對(duì)進(jìn)場(chǎng)水泥進(jìn)行各項(xiàng)物理指標(biāo)的檢查驗(yàn)收,如強(qiáng)度、體積安定性、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間等的檢驗(yàn)(細(xì)度的要求為0.08 mm,方孔篩的篩余量 ≤12%;凝結(jié)時(shí)間的要求為初凝不早于45 min,終凝不遲于12 h)。b)骨料在必要時(shí)應(yīng)做硫化物和硫酸鹽含量檢驗(yàn)。

3 堿—骨料反應(yīng)

1)原因。由于骨料中含活性SiO2,水泥中含堿量過高,使混凝土因后期體積膨脹而開裂,混凝土構(gòu)件發(fā)生附加變形,表現(xiàn)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中則會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低,碳化加快,引起鋼筋銹蝕,大大降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

2)預(yù)防措施。

a)對(duì)于一般混凝土工程,當(dāng)其骨料有堿活性但并不高時(shí),混凝土總含堿量不得超過3 kg/m3;當(dāng)其骨料無堿活性時(shí),混凝土總含堿量不得超過6 kg/m3。b)對(duì)重要工程混凝土使用的骨料進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)。

4 骨料中會(huì)過量雜質(zhì)

1)原因。含泥土過量,隨混凝土凝結(jié)和氣候干燥,產(chǎn)生不規(guī)則網(wǎng)狀干裂縫,使混凝土強(qiáng)度降低;含有機(jī)質(zhì)過量,妨礙水泥的水化,降低混凝土的強(qiáng)度;硫化物和硫酸鹽含量過高,可能對(duì)混凝土產(chǎn)生硫酸鹽腐蝕,即與水泥中的氫氧化鈣作用后生成的結(jié)晶體體積膨脹,致使水泥石嚴(yán)重開裂而破壞;含有石灰石及輕物質(zhì),生石灰遇水會(huì)產(chǎn)生熟化反應(yīng):CaO+H2O→Ca(OH)2+6.5×104J,熟化時(shí)體積膨脹1～2.5倍,并生成大量蒸汽,使石灰松懈為細(xì)粉,導(dǎo)致混凝土崩裂,即人們所稱的“爆瘤”現(xiàn)象。因此,骨料中不得含有生石灰。

2)預(yù)防措施。粗細(xì)骨料在使用前應(yīng)從料堆取樣,嚴(yán)禁在曾堆放過生石灰的場(chǎng)地上堆放水泥混凝土用的粗細(xì)骨料。

5 混凝土受凍或養(yǎng)護(hù)溫度過低

1)原因。因混凝土受凍或養(yǎng)護(hù)溫度過低,使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋或局部剝落,脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。

2)預(yù)防措施。當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5 d穩(wěn)定低于5℃時(shí),混凝土工程即進(jìn)入冬期施工階段,施工時(shí)應(yīng)采用冬期施工法。施工時(shí),水泥應(yīng)優(yōu)先使用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,水泥標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于425號(hào),最小水泥用量不宜少于300 kg/m3,骨料不得含有易凍礦物質(zhì)。水應(yīng)優(yōu)先采用加熱水。水灰比不應(yīng)大于0.6,攪拌時(shí)間比常溫時(shí)延長(zhǎng)50%,拌合物出機(jī)溫度不宜低于10℃,入模溫度不得低于50℃。

6 混凝土初期收縮

1)原因。由于混凝土水分蒸發(fā)而產(chǎn)生收縮裂紋。

2)預(yù)防措施。在澆注混凝土后進(jìn)行澆水自然養(yǎng)護(hù),澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)的平均氣溫 ≥5℃。養(yǎng)護(hù)日期按水泥品種和混凝土性質(zhì)而定。一般硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥不少于7 d?；鹕交宜?、粉煤灰水泥不少于14 d,抗?jié)B混凝土不少于14 d。澆水次數(shù)以能保持混凝土具有足夠的潮濕狀態(tài)為宜。一般混凝土澆筑完最初3天中,白天每隔2 h澆水1次,夜間至少澆2次;以后每晝夜至少澆水4次(干燥和陰雨天適當(dāng)增減)。

7 混凝土麻面、掉角、蜂窩、露筋和空洞

1)原因。麻面是混凝土表面缺漿、起砂、掉皮的缺陷,影響結(jié)構(gòu)的外觀和耐久性;蜂窩往往出現(xiàn)在鋼筋最密集處或混凝土難以搗實(shí)的部位,發(fā)生部位不同,危害也不同,若在其內(nèi)部存在深進(jìn)和貫通的蜂窩,則常常是結(jié)構(gòu)失穩(wěn)定,甚至倒塌的直接原因;在防水混凝土中存在蜂窩是造成滲水、漏水的隱患;漏筋影響鋼筋與混凝土的黏著力,使鋼筋易于生銹,損害構(gòu)件的抗裂度和耐久性;空洞的尺寸通常較大,以致于鋼筋全部裸露,造成構(gòu)件內(nèi)貫通的斷裂使結(jié)構(gòu)發(fā)生整體性破壞。

2)預(yù)防措施。

a)澆筑前準(zhǔn)備:包括模板檢查(位置、標(biāo)高、尺寸、支撐、拼縫、內(nèi)部雜物清理等),鋼筋檢查(位置、規(guī)格、數(shù)量、間距、保護(hù)層墊塊、表面油污、無粘結(jié)筋曲率和外包層等),地基檢查(標(biāo)高、軸線、尺寸、淤泥雜物、平整度、邊坡等)。b)一般插入式振搗作用半徑30～40 cm,其移動(dòng)間距不宜大于作用半徑的1.5倍。每點(diǎn)振搗時(shí)間為20～30 s。振搗上層混凝土?xí)r要在下層混凝土初凝前進(jìn)行,插入下層中5 cm左右。平板式振動(dòng)器在每一位置上連續(xù)振動(dòng)25～40 s,以混凝土面均勻出漿液為準(zhǔn)。移動(dòng)間距宜搭接3～5 cm,以防漏振。

8 混凝土施工縫處理不當(dāng)

1)原因。若施工縫處理不當(dāng),表現(xiàn)為在構(gòu)件中留有可見的縫隙和夾層,其所在部位不同,危害性也不同,且對(duì)結(jié)構(gòu)的受力、整體性和防水都不利。

2)預(yù)防措施。施工縫位置應(yīng)留在結(jié)構(gòu)的次要或受力(主要指剪力)較小而施工又方便的地方,施工縫形成的截面應(yīng)與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的軸向壓力相垂直,以便能直接發(fā)揮混凝土的特長(zhǎng) —傳遞壓力。包括水平施工縫和豎向施工縫。施工縫的處理應(yīng)參照以下要點(diǎn):

a)施工間隙未超過水泥初凝時(shí)間時(shí),可將新混凝土均勻傾入,蓋滿先澆灌的混凝土,用振搗工具穿過新混凝土達(dá)到已澆混凝土層內(nèi)50～100 mm,將新老混凝土一并搗實(shí),結(jié)成整體。b)如施工間歇已超過初凝時(shí)間,則必須等待已澆灌的混凝土強(qiáng)度不少于1.2 N/mm2時(shí)方可繼續(xù)施工。425號(hào)普通水泥的混凝土(C20)達(dá)到1.2 N/mm2的時(shí)間約為:44 h(外界溫度1～ 5℃),28 h(5～10℃),20 h(10～ 15℃),20 h以內(nèi)(15℃以上)。c)在已硬化混凝土表面繼續(xù)澆筑新混凝土前,應(yīng)清除垃圾、浮漿、膜衣、松動(dòng)骨料和軟弱混凝土面層,將舊混凝土鑿毛,用水沖洗充分潤(rùn)濕。但連接鋼筋周圍的混凝土應(yīng)不受影響松動(dòng)和損壞,鋼筋上的油污、砂漿及浮銹也應(yīng)清除。d)澆筑新混凝土前,在接縫面上先鋪一層10～15 mm厚的水泥砂漿,其配比與混凝土內(nèi)砂漿成分相同。澆筑新混凝土?xí)r,應(yīng)避免直接靠近縫邊下料,并應(yīng)加強(qiáng)接縫時(shí)的搗實(shí)工作,使其緊密結(jié)合。必要時(shí)還增設(shè)接頭鋼筋,以加強(qiáng)施工縫的連接。

9 混凝土因水化熱開裂

1)原因。由于水泥水化作用使混凝土內(nèi)部升溫的時(shí)間很短,大約在澆筑后的2～7 d。這時(shí)混凝土的彈性模量很小,約束應(yīng)力很小。但降溫階段很長(zhǎng),混凝土的彈性模量隨時(shí)間提高,約束應(yīng)力隨時(shí)間增長(zhǎng);當(dāng)約束應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),便出現(xiàn)貫穿性裂縫。

2)預(yù)防措施。澆筑大體積混凝土?xí)r,由于水化熱溫度高,凝結(jié)加快,施工時(shí)必需的處理時(shí)間也應(yīng)相應(yīng)縮短,這樣就容易產(chǎn)生接槎不良,而且冷卻時(shí)容積變化也大,使大體積混凝土更易開裂。因此,應(yīng)有以下措施:

a)澆筑應(yīng)在室外氣溫較低時(shí)進(jìn)行,最高澆筑溫度不宜超過28℃。b)選擇合適的水化熱較低的水泥,摻加有緩凝作用的外加劑,選擇合適的砂石級(jí)配,盡量減少水泥用量,降低水灰比。c)澆筑后的大體積混凝土應(yīng)采取控溫措施(如降溫),并測(cè)定混凝土表面和內(nèi)部溫度,溫差不宜超過25℃。d)澆筑方案應(yīng)按體積大小選用三種方式:

(1)全面分層(結(jié)構(gòu)平面不大時(shí),第一層澆筑的混凝土還未初凝即澆第二層);(2)分段分層(適用于面積大但厚度不大的結(jié)構(gòu));(3)斜面分層(適用于長(zhǎng)度)﹥厚度3倍的結(jié)構(gòu))。

10 鋼筋配置不當(dāng)

1)原因。實(shí)際工程中,常常由于配筋不當(dāng)而引發(fā)質(zhì)量問題,比如:受力筋的位置發(fā)生重大失誤或錨固嚴(yán)重不足或者受力筋的混凝土保護(hù)層發(fā)生較大偏差等等,都會(huì)影響結(jié)構(gòu)受力,致使發(fā)生質(zhì)量事故。

2)預(yù)防措施。

a)認(rèn)真審核圖紙,在施工過程中將受力筋的位置擺放正確,尤其在遇到主梁、次梁交接位置時(shí),主筋位置不能顛倒。b)鋼筋工程為隱蔽工程,施工人員在澆混凝土前,必須對(duì)已綁扎的鋼筋進(jìn)行檢查驗(yàn)收,發(fā)現(xiàn)問題必須在澆筑混凝土前處理完畢;主要內(nèi)容包括:鋼筋的鋼號(hào)、直徑、根數(shù)、間距,尤其負(fù)筋的位置;鋼筋接頭、錨固長(zhǎng)度及混凝土的保護(hù)層是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 王 赫.建筑工程質(zhì)量事故分析與防治[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1990:41-43.

[2] 廖代廣.建筑施工技術(shù)[M].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1997:23-26.

[3] 高瓊英.建筑材料[M].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1997:13-15.