混凝土缺陷原因及预防措施.docx
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混凝土缺陷原因及预防措施
混凝土缺陷原因及预防措施
(一)混凝土强度不足,匀质性差
1.现象:
(1)同批混凝土试块的抗压强度的平均值低于1.15设计强度(试块组数小于10组);或mfcu一λ1sfcu<0.9设计强度(试块组数大于10组)。
(2)同批混凝土中最低一组试块强度值低于0.95设计强度(混凝土抗压强度试块组数小于10组);或低于0.90没计强度(试块组数为10~14)。
(3)同批混凝土中,个别试块强度值过高或过低,出现异常。
(4)同批混凝土中,个别最低一组试块强度值低于0.85设计强度(混凝土抗压强度试块组数大于14组)。
2.危害:
按试配及设计混凝土配合比拌制的混凝土成品达不到强度要求时,强度保障率达不到标准要求95%而造成不合格工程。
3.原因分析:
(1)混凝土原材料不符合要求。
1)水泥过期或受潮结块,水泥未经试验就使用;单方水泥用量少于最低值。
2)砂、石骨料级配不好,空隙率大,含泥量大。
3)外掺剂使用不当,掺量不准确。
(2)混凝土配合比不准确。
1)不用试验室规定的配合比,随便套用经验配合比。
2)计量工具陈旧或维修管理不善,精度不合格。
3)砂、石、水泥不认真过磅,计量不准确。
4)混凝土加水不准,和易性不好就随便加水,使混凝土水灰比增大,影响强度。
(3)搅拌混凝土时加料顺序颠倒,搅拌时间不够,拌合物不均匀。
(4)混凝土在冬施期间,拆模过早或早期受冻。
(5)混凝土试块没有代表性:
1)试模保管不善,经多次使用产生变形,未及时更换,试模尺寸和混凝土石子粒径大小不相适应。
2)不按规定时间取料装模或试块未振捣密实。
3)试块标养管理不善或养护条件不符合要求。
4.预防措施:
(1)确保混凝土原材料质量。
(2)严格控制混凝土配合比,保证计量准确。
(3)按试件有代表性的要求,应在搅拌后第三盘至结束前半小时之间取样装试模,每组三块用同一盘料,并应加强对试块的养护及管理。
(4)防止混凝土早期受冻。
冬季条件下养护的混凝土,在遭受冻结以前,硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土,应达设计强度30%,矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土,为设计强度的40%,但C10以下的混凝土不得低于5MPa。
5.治理方法:
(1)当试压结果与要求相差悬殊时,或试块合格,而对混凝土结构实际强度有怀疑,或有试块丢失、编号搞乱,忘记做试块等情况,可采用非破损检验方法,来测定混凝土的强度;如果测定的混凝强度不符合要求,应经有关人员研究,查明原因,米取必要措施处理。
(2)如混凝土强度不合格,可直接从混凝土结构中钻取试块,仔细磨平,放在试验机上,加载试压,测定混凝土实际强度。
钻取试块的部位,应为营运和安全所允许,并应对结构强度具有代表性。
(二)内部空洞、蜂窝
1.现象:
混凝土结构或构件内部,出现大小不等空腔。
在钢筋密集、预埋件及预留孔洞处,有大小不等的地方,只有骨料,无水泥砂浆成蜂窝状;或在预应力混凝土的锚固区,预埋导管较多处,存在混凝土不密实情况。
2.危害:
由于内部空洞及蜂窝易被忽视,因此危害极大。
不少断裂、倒坍的结构物,都因存在内部空洞或蜂窝,没有得到正确处理,最后钢筋锈蚀,或截面承载面积不足而发生事故。
3.原因分析:
(1)混凝土搅拌不均,或浇注中产生南衔,砂浆分离,石子成堆。
(2)漏振或振捣间距过大,往往在表面蜂窝处,其内部漏振形成孔洞。
(3)浇注一次下料过多或分条、分层不清,振捣力达不到处形成大孔洞蜂窝;或在高温、大风条件下施工早期硬结,形成蜂窝。
(4)由于特殊情况(如停电、交通堵车、设备坏),造成浇注停歇时间超过1h,又未按留施工缝处理的部位,易产生蜂窝空洞。
(5)在钢筋密集处或预留孔洞和埋件处,混凝土浇注流动不畅通。
不能充满(如立墙根部、箱梁边角、封锚区),形成孔洞。
4.预防措施:
(1)严格控制搅拌投料顺序和最小搅拌时间,保证混凝土拌合物均匀:
控制好下料数量和方法,使混凝土浇筑中不产生离析。
(2)采用正确的振捣方法,严防漏振:
1)振人式振捣器应采用垂直振捣方法,即振捣棒与混凝土表面垂直或成40°~45°角的斜向振捣。
2)插入式振捣棒振捣时,其插点应排列均匀,可采用行列方格式或交错式顺序移动,不应混用,以免漏振,每次移动距离不应大于振捣棒作用半径的1.5倍,振捣棒操作应快插,慢拔,上下抽动5~10cm。
(3)完善混凝土浇注出现特殊情况的应付措施和相应备用设施,保证混凝土连续浇注,按最坏情况做准备,组织好人力、物力。
(4)预留孔洞处应在两侧同时下料,为防下部浇注不满,振不实,可采取在侧面临时开口浇注振密后再封死模板,继续往上浇注;在钢筋密集、预埋件、封锚区等不易浇注处。
可采用豆石混凝土浇注,并用人工插捣配合;如有管道横穿时,应先浇到管道F20cm处,再用振捣棒在管道两侧斜向插入,使管下及管间充满。
5.治理方法:
发现内部空洞、蜂窝,经有关单位共同研究。
制定方案补强或炸掉重建。
(三)混凝土“碱一骨料反应”引起膨胀开裂
1.现象:
在混凝土硬化过程中,最先是在混凝土表面个别点上出现凝胶体,该凝胶体开始是透明分泌物。
然后在干燥时转变为白色的陶瓷体。
这些凝胶体会从其周围吸取水分,使其体积膨胀为原来的数倍。
当位于混凝土内部的凝胶体吸水膨胀时,引起混凝土的开裂,这种开裂出现的时间约为混凝土硬化后的30个月至72个月。
当这种膨胀开裂发展至表面时,会在混凝土表面出现由一个中心点向外辐射的短裂缝,随时间的推移,裂缝发展为地图状,伴有明显的透明液体渗出,混凝土表面泛白面积扩大,混凝土将丧失强度和硬度。
在我国、前苏联、加拿大、丹麦、新西兰、日本、德国、南非、印度、巴西、冰岛等国都发生过此类工程事故。
2.危害:
“碱一骨料反应”是发生于混凝土结构内部的膨胀、开裂,且当工程竣工后5~10年后才被发现。
因此,其潜在危害极大。
由于是发生在混凝土内集料中的吸水、反应、膨胀,会从混凝土内部开花裂缝,因此被人们称为混凝土结构的“癌症”。
混凝土结构一旦发生“碱一骨料反应”,只能报废。
3.原因分析:
水泥混凝土中的碱溶液与混凝土集料中含活性组分(如 SiO2)骨料发生化学反应,引起混凝土的膨胀、开裂。
目前,发现有碱一硅酸反应(简称为ASR)和碱一碳酸反应(简称为ACR)两大类型。
这两大类型反应生成物,均吸收周围介质中的水分而体积膨胀,造成混凝土开裂。
虽然碱一骨料反应是十分复杂的反应,影响反应的因素很多。
但调查研究成果表明,发生碱——骨料反应有以下三个必要条件:
(1)混凝土中的骨料具有碱活性。
即骨料中含有蛋白石(类似我国南京雨花台的雨花石)、火山玻璃体、玉髓、玛瑙、蠕石英、磷石英、结晶细小的泥质石灰石质白云石等碱活性组分。
(2)混凝土中具有一定量的可溶性的碱。
混凝土中碱含量是以等当量Na2O表示,等于Na2O+0.658K2O的含量,以百分数表示。
混凝土中的碱主要来源于水泥,其次是外加剂。
(3)具有一定相对湿度的环境。
研究表明“碱一骨料反应”是一种液固相反应。
为使反应能持续进行。
混凝土孔隙中必须充满碱液。
试验表明,ASR当温度为23C时,其停止膨胀的相对湿度大约为85%,而ACR,只有相对湿度低于50%时,才不产生膨胀。
4.预防措施:
(1)对混凝土使用的集料,进行碱活性检测。
目前我国建设部行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ53)和《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52)中规定用岩相法、化学法、砂浆长度法和岩石柱法来检测集料的碱活性。
南京化工学院的唐明述教授等学者,近来提出的小砂浆棒快速膨胀法,选择了高温、高压、高碱条件下测定骨料碱活性,可将砂浆棒法的测试时间由三个月缩短为两天,提供了更快捷的检测方法。
在有条件时,不使用碱活性集料,是最好的预防措施。
(2)当不可避免使用碱活性骨料时,限制混凝土中的碱含量。
如使用碱含量不大于0.6%的低碱水泥;控制混凝土中外加剂产生的碱增量。
不超过每立方米混凝土1kg的标准。
(3)尽量采用混合水泥或在硅酸盐水泥中掺入混合材。
试验表明,如果水泥中掺入硅灰、沸石粉、火山灰、矿渣等混合材,可以降低碱骨料反应的破坏程度。
这是因为混合材中都含有SiO2,可在混凝土硬化前,消化掉水泥中的碱,从而可抑制碱—骨料反应的发生。
(4)加强施工管理,严格控制工程的质量。
如确保混凝土的密实;减少混凝土的裂缝,特别是温度裂缝、施工因素裂缝等。
(5)要重视结构的防水和排水功能的完善和有效。
为混凝土提供相对湿度较低的工作环境,北京立交桥中出现的碱骨料反应损坏,在十分潮湿环境下的仅有6年时间。
而相对湿度较低环境的立交桥,虽然同样使用碱活性骨料,同样是碱含量较高的混凝土,出现碱一骨料反应时间达13年。
(四)保护层保护性能不良
1.现象:
桥梁结构保护层混凝土遭受破坏,或其保护层过薄时,钢筋将发生锈蚀而引起混凝土开裂。
2.危害:
不能保证结构钢筋在50年内不发生锈蚀,甚至有的连10年均达不到。
3.原因分析:
(1)桥梁结构或构筑物施工中形成外观缺陷,没处理或处理不善;
(2)混凝土内掺入过量氯盐类外掺剂,造成钢筋锈蚀,致使混凝土沿着钢筋位置产生裂缝。
4.预防措施:
(1)及时修补混凝土外观缺陷,并保证修补质量合格。
(2)冬施时,含钢筋的混凝土中,不得掺用氧盐类及氯离子含量较大的外掺剂。
5.治理方法:
(1)混凝土裂缝可用环氧树脂灌缝。
(2)对已经锈蚀的钢筋,必须彻底清除铁锈,凿除与钢筋结合不良的混凝土,用清水冲洗干净并充分湿润后,再用比设计高一级的豆石混凝土填实,认真养护。
(3)大面积钢筋锈蚀引起混凝土裂缝,必须会同设计部门,共同研究制定处理方案,经审批后进行处理。
混凝土裂缝的分类及防治
混凝土的裂缝,是由于混凝土内部应力作用和外部荷载作用,以及温差、干缩变化等因素作用下形成的。
一般桥梁结构,构件中,裂缝宽度小于或等于0.05mm的那部分,对使用没多大危害,因此有关结构设计规范中明确规定。
允许存在一定宽度的裂缝。
但大于0.05mm的裂缝,终究会影响结构物的耐久性,因此,施工中仍应尽可能控制裂缝的数量和宽度。
同时,有些裂缝,随时间的延长而减少发展;有些裂缝,随时间延长而继续扩展,对前者,采用封闭措施即可,而后者,关系结构安全度,而不可简单处治。