办公楼混凝土开裂原因分析及加固处理.pdf

第 4 4卷第 5期 2 0 1 3 年 5月 Vo 1 ． 4 4 No ． 5 Ma y ．2 0 1 3 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g v 4 21 办公楼混凝土开裂原 因分析及加固处理 周广强l ，2 ，盛 乾2 ，冯晓磊2 ，邢 建2 ( 1 ． 山东建筑大学土木工程学院，2 5 0 1 0 1 ，济南； 2 ． 山东建筑大学工程鉴定加固研究所，2 5 0 0 1 3 ，济南) 摘要： 某办公楼主体结构完工后第7 ～ 9 层混凝土构件出现大量顺筋裂缝 ， 检测鉴定结果表明， 混凝土中氯 离子含量过高， 从而导致钢筋锈蚀膨胀是裂缝产生的主要原因。 对于开裂严重部分， 进行混凝土剔除 ， 钢筋除锈， 涂刷界面结合剂， 重新浇筑混凝土等措施。对于轻微裂缝部分外涂渗透迁移型钢筋阻锈剂， 封闭构件表面裂缝， 外侧面抹3 0 r 舯 厚聚合物砂浆。自处理完毕至今 ， 未发现混凝土构件出现新的裂缝。 关键词： 混凝土构件； 钢筋锈蚀； 氯离子； 检测鉴定； 加固； 裂缝 中图分类号 ： T U 7 5 5 ． 7 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 0 — 4 7 2 6 ( 2 0 1 3 ) 0 5 — 0 4 2 1 — 0 3 ANALYS I S ON CONCRETE CRACK AND S TRENGTHENI NG TREATM ENT OF OFFI CE BUI LDI NG ZH OU Gu a n g - q ia n g ’ -一 ，S HEN G Qi a n ，F ENG X i a o — le i ，XI N G J ia n ( 1 ． S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g ，S h a n d o n g J i a n z h u U n i v e r s i t y ，2 5 0 1 0 1 ， J i n a n ，C h i n a ； 2 ．E n g i n e e r i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Ap p r a i s a l a n d S t r e n g t h e n i n g ，S h a n d o n g J i a n z h u U n iv e r s i t y ，2 5 0 0 1 3 ， J i n a n ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Af t e r c o mp l e t i o n o f t h e ma i n s t r u c t u r e c o n s t ruc t i o n o f a n o f f i c e b u i l d i n g ， a g r e a t n u mb e r o f c r a c k s a y e g e n e r a t e d a l o n g t h e s t e e l b a r l a y i n g d i r e c t i o n o n c o n c r e t e c o mp o n e n t s o n flo o r s 7 t o 9 ．I n s p e c t i o n a n d v e rific a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t ma i n r e a s o n s c a u s i n g t h e s e c r a c k s a r e e x c e s s i v e c o n t e n t o f c h l o rid e i o n i n c o n c r e t e ，wh i c h c a u s e s rus t a n d e x p an s i o n o f s t e e l b a r s ． Ma n y r e p a i r me a s u r e s aye a d o p t e d ， s u c h a s r e mo v i n g c o n c r e t e a t p l a c e s wh e r e c r a c k i s s e r i o u s ，d e rus t i n g s t e e l b a r s ，c o a t i n g i n t e r f a c e b i n d e r a n d r e p o u r i n g c o n c r e t e ， e t c ．At p l a c e s wh e r e t h e c r a c k i s s l i g h t ，pe n e t r a t i n g s t e e l b a r r u s t y r e t a r d a n t a g e n t i s c o a t e d o u t s i d e ，c r a c k s o n c o mp o n e n t s u r f a c e aye r e p a i r e d a n d 3 0 mm t h i c k p o l y me r mo r t a r i s p l a s t e r e d o n t h e l a t e r a l s u r f a c e ． S i n c e c o mp l e t i o n o f t h e r e p a i r c o n s t ruc t i o n ，n o n e w c r a c k i s g e n e r a t e d o n c o n c r e t e c o mp o n e n t s ． Ke y wo r d s ： c o n c r e t e c o mp o n e n t ； s t e e l b a r rus t ；c h l o rid e i o n ；i n s p e c t i o n a n d v e r i fic a t i o n ； s t r e n g t h e n i n g ； r a e k 1 工程概况 某现浇钢筋混凝土框架结构办公楼， 地下一层， 地 上1 l 层 ， 主体结构于2 0 0 8 年7 月竣工， 一 1 ～ 5 层设计混凝 土强度等级为C 3 5 ， 其余各层均为C 3 0 。2 0 0 8 年1 0 月发 现第7 ～ 9 层混凝土构件( 混凝土浇筑时间为2 0 0 8 年5 月) 出现不同程度的开裂，为查明裂缝原因并采取相应处 理措施， 于2 0 0 8 年1 1 月进行了现场检测。 2 检测结果 2 ． 1 裂缝调查 现场对该工程混凝土构件裂缝隋况进行了普查， 发现第7 ～ 9 层大部分柱存在不同程度的开裂， 裂缝为长 短不一、 宽度不等的沿纵向钢筋的顺筋裂缝， 部分裂缝 长度较短 ， 部分裂缝贯穿整个柱高， 裂缝宽度为0 ．0 5 — 0 ．6 5 ra m； 部分梁在梁底面及附近侧面存在沿纵向钢筋 的顺筋裂缝 ， 裂缝宽度为0 ． 0 5 ～ 0 ．5 lll m； 少量楼板的板 收稿 日期 ： 2 0 1 3 — 1 — 1 3 作者简介：周广强( 1 9 7 5 一 ) ， 男， 山东茌平人， 讲师， 工学硕士， e — m a i l ： g q z h o u@1 2 6 ． e o ln． 底也存在沿板底钢筋的顺筋裂缝。其余楼层混凝土构 件未见明显裂缝。 2 ． 2 钢筋锈蚀情况 对不同裂缝宽度以及未开裂的情况分别抽取了部 分混凝土构件 ， 剔除混凝土保护层 ， 使钢筋裸露， 检查 钢筋锈蚀情况。结果发现存在顺筋裂缝的混凝土构件 内的钢筋均存在不同程度锈蚀，未开裂混凝土构件中 的钢筋则无明显锈蚀现象，而且钢筋锈蚀程度与混凝 土保护层开裂情况有关， 裂缝宽度越大， 其钢筋锈蚀程 度也越严重。 2 ． 3 混凝土中氯离子含量检验 为确定混凝土中钢筋锈蚀原因，对部分构件混凝 土取样， 以确定混凝土中氯离子含量， 通过化学分析得 出氯离子与混凝土重量比。通过对该工程施工资料进 行调查，发现混凝土全部采用某混凝土公司供应的预 拌混凝土， C 3 0 混凝土配合比为1 ： 1 ．0 2 ：2 ．8 0 ：0 ．4 9 ： 0 ．0 4 ( 水泥：砂：石子：水： W J B 抗渗防冻泵送剂) ， 按该工程C 3 0 混凝土的配合比，并取水化水为水泥用量的2 4 ％ 进行 反算， 得出氯离子与水泥重量比及与胶凝材料( 含~ b D i：l 剂) 重量比， 部分构件检验结果见表1 。 4 2 2 建筑技术 第 4 4 卷第 5 期 表 1 混凝土中氯离子含量检验结果 构件 氯离子占混 氯离子占水 氯离子占胶凝 名称 凝土重量比， ％ 泥重量比／ ％ 材料重量比／ ％ 7 层顶梁 3 一 A — B 0 ．2 1 O 1 ．0 7 1 ． O 3 7 层柱4 一 D 0 ． 2 9 0 1 ．4 8 1 ． 4 2 7 层柱5 一 E O _ 3 8 1 1 ．9 4 1 ． 8 7 7 层柱9 一 B 0 ．2 2 5 1 ． 1 5 1 ． 1 O 7 层构件均值 0 ．2 7 7 1 ．4 1 1 -3 6 8 层顶梁3 一 D — E 0 ． 2 5 2 1 ． 2 9 1 ．2 4 8 层柱5 一 B 0 ． 3 4 8 1 ．7 7 1 ． 7 1 8 层柱7 一 C 0 ． 2 9 0 1 ．4 8 1 ．4 2 8 层柱9 一 E 0 ． 2 8 4 1 ． 4 5 1 ．3 9 8 层构件均值 0 ． 2 9 4 1 ． 5 O 1 ．4 4 9 层顶梁 1 ／ 5 一 D— E 0 ． 2 3 8 1 - 2 1 1 ． 1 7 9 层梁 1 ／ 7 一 D — E 0 ． 2 8 8 1 ． 4 7 1 ．4 1 9 层柱3 ～ E 0 ． 3 9 3 2 ． 0 0 1 ．9 3 9 层柱6 一 C 0 ． 2 3 0 1 ． 1 7 1 ． 1 3 9 层柱8一 B 0 ． 2 3 2 1 ． 1 8 1 ． 1 4 9 层构件均值 0 ． 2 7 6 2 1 ． 4 1 1 ． 3 5 2 ． 4 混凝土强度检测 对7 ～ 9 层混凝土构件的混凝土强度进行了检测， 各 层混凝土强度等级均可评定为C 3 0 ， 满足原设计要求。 3 裂缝原 因分析 一 般可近似认为， 若氯离子含量达到混凝土中胶 凝材料重量 的0 ．2 ％～ 0 ．4 ％，或达到混凝土总重的 0 ．0 5 ％， 钢筋即存在被腐蚀的危险。 《 混凝土结构设计规范》 ( G B 5 0 0 1 0 -- - 2 0 1 0 ) 规定， 设计使用年限为5 O 年的结构混凝土， 一类环境( 室内正 常环境) 中， 其最大氯离子含量允许值为胶凝材料总量 的0 ．3 ％， H ．b 类环境中， 其最大氯离子含量允许值为胶 凝材料总量的0 ． 1 5 ％。由表1 可知， 实测该工程第7 ～ 9 层 混凝土中氯离子含量均大于规范所规定的最大允许 值， 其中处于室外露天环境( 该地区为寒冷地处， 属Z ． b 类环境)的混凝土构件更是远大于规范规定的最大允 许值，抽检最大值已接近 《 混凝土结构设计规范》 ( G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 1 0 ) 最大允许值的1 3 倍。 另外 ， 通过进一步调查得知 ， 该工程在浇筑第7 — 9 层混凝土期间，预拌混凝土供应单位因遇到自来水管 网停水， 搅拌混凝土时曾使用了部分地下水， 而该地区 地下水含氯盐。 通过以上分析可知， 导致该工程第7 — 9 层混凝土构 件出现顺筋裂缝的主要原因是混凝土中氯离子含量过 高． 氯离子与钢筋发生化学反应， 反应后所生成的化合 物体积大于原体积， 从而在钢筋周围产生膨胀应力， 使 混凝土局部产生拉应力而出现裂缝。 4 处理方案 钢筋的锈蚀不仅减小了钢筋的有效面积， 而且锈 蚀产物体积膨胀导致混凝土保护层胀裂， 同时也破坏 了钢筋与混凝土之间的粘结力， 影响结构的承载力及 耐久性能， 应采取处理措施。对钢筋锈蚀的混凝土结 构构件处理方法较多， 但主要考虑两方面问题 ， 若钢 筋锈蚀已明显影响结构的构件承载力， 须进行提高承 载力的加固处理 ， 同时考虑耐久性处理； 若钢筋锈蚀 对结构的构件承载力无明显影响， 可主要考虑耐久性 处理 。 考虑到本工程钢筋的面积锈蚀率较小( 面积损失 率均小于I ．0 ％) ，在不考虑粘结力影响的情况下对构 件承载力影响小， 因此处理时主要解决钢筋与混凝土 间粘结以及避免钢筋继续锈蚀的问题， 针对开裂情况 ( 有无裂缝、 裂缝宽度) 及钢筋锈蚀程度分别采取了处 理措施。 首先对裂缝较宽、 钢筋锈蚀相对较严重的构件部 位， 采取以下措施： ( 1 ) 剔除已开裂、 酥松混凝土 ， 对裸 露钢筋进行除锈； ( 2 ) 清除混凝土表面浮块、 浮渣及粉 末， 用压力水冲洗干净并充分湿润混凝土， 但不得留有 积水； ( 3 )在原有混凝土结合面上涂刷界面结合剂， 以 加强新旧混凝土的整体粘结； ( 4 )浇筑细石混凝土或 分层抹水泥砂浆，强度等级应较原混凝土强度设计值 提高一级且添加适量“ 掺入型钢筋阻锈剂” 。 对所有构件( 含未开裂或裂缝较小、 钢筋锈蚀轻微 的构件) 采取以下措施： ( 1 ) 清理构件表面所有可能削 弱涂料粘结力或阻碍阻锈剂渗透的表面物体 ( 如油脂 及涂层等) ， 做到混凝土表面“ 清洁、 干燥、 坚 固” ； ( 2 ) 喷 涂“ 渗透迁移型钢筋阻锈剂” ， 对柱、 梁类构件要求渗透 深度不低于6 5 m m ，对板类构件要求渗透深度不低于 3 0 In m， 涂刷施工时要求“ 环境通风条件好、 温、 湿度适 宜” ； ( 3 ) 封闭构件表面裂缝。 最后对处于室外的外露环境混凝土构件 ( 框架边 梁、 边柱、 角柱) 外侧面统一抹3 0 m m 厚聚合物砂浆 ， 以 提高其耐久性能。 该工程自处理完毕至今已使用2 年多的时间． 跟踪 监测中未发现混凝土构件出现新的裂缝。 5 结语 混凝土中氯离子含量过高易引起钢筋锈蚀，导致 混凝土保护层胀裂， 呈现顺筋裂缝， 影响结构的耐久J眭 能及承载能力。混凝土结构施工中应严格控制氯离子 最大含量，并根据环境因素控制钢筋的最小混凝土保 第 4 4卷第 5期 2 0 1 3年 5月 Vo 1 ． 4 4 No ． 5 Ma y ．2 0 1 3 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o z v 4 2 3 柔性支护基坑雨后失稳的土工试验研究 卢一凡 ，张胜军2 ，李惠强s ，彭 静2 ( 1 ． 武汉市建筑工程质量监督站， 4 3 0 0 1 9 ， 武汉； 2 ．长江勘测技术研究所， 4 3 0 0 1 1 ， 武汉； 3 ． 华中科技大学土木工程与力学学院， 4 3 0 0 7 1 ， 武汉) 摘要： 使用干湿循环和限制土体膨胀量的方法， 验证粘性土遇水膨胀的特性， 发现土体密度减／ J ~ @ J 某一特 定值时 ， 其抗剪强度会发生急剧下降的规律， 揭示出柔性支护边坡雨后失稳的原因。 关键词： 粘性土； 抗剪强度 ； 边坡； 失稳； 强降雨 中图分类号 ： T U 7 5 1 ． 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 — 4 7 2 6 ( 2 0 1 3 ) 0 5 — 0 4 2 3 — 0 4 S oI L TES T RES EARCH oN I NS TABI LI TY oF FLEXI BLE SUl P oRTI NG FOUNDATI oN PI T AFTER RAI N L U Y i - f a n ， Z H A N G S h e n g - j u n 。 ， L I H u i - q i a n g ， P E N G J i n g ( 1 ． Wu h a n C o n s t r u c t i o n P r o j e c t Q u a l i t y S u p e r v i s i o n S t a t i o n ， 4 3 0 0 1 9 ，Wu h a n ，C h i n a ； 2 ．Y a n g t z e I n s t i t u t e o f S u r v e y T e c h n i q u e ，4 3 0 0 1 I ，Wu h a n ，C h i n a ；3 ． S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d Me c h a n i c s Hu a z h o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e＆ T e c h n o l o g y ，4 3 0 0 7 1 ， Wu h a n ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Th e c h a r a c t e r i s t i c s we r e c h e c k e d t h a t t h e c l a y wo u l d s we l l i n wa t e r ，b y u s i n g t h e me t h o d s o f we t t i n g - d r y i n g c y c l e a n d l i mi t i n g s o i l e x p a ns i o n ．Th e p a p e r f o u n d l a w t h a t t h e s h e a r s t r e n g t h o f c l a y wo u l d d r o p d r a ma t i c a l l y wh i l e i t s d e n s i t y r e d u c e d t o a c e r t a i n v a l u e ， a n d p r o c l a i me d t h e c a u s e s f o r t h e s l o p e i n s t a b i l i t y o f t h e fle x i b l e s u p p o rti n g s l o p e a f t e r r a i n． Ke y wo r d s ：c l a y ；s h e a r s t r e n g t h；s i d e s l o p e ；i n s t a b i l i t y ；t o r r e n t i a l r a i n 某工程基坑采用短土钉挂网支护， 2 0 0 7 年5 月底大 雨后， 其深3 — 5 ． 7 5 m 的坡段出现多处大面积滑塌。 经现 场踏勘论证， 认定边坡没有明显施工质量缺陷， 只是发 现边坡完成后未经有效维护，且土体重新测定为中膨 胀性土( 原勘察结果为无膨胀性) ， 在坡顶排水沟沟底 和安全护栏立杆入土处有多处宽1 0 ～ 2 0 m i ll 的裂缝 ， 滑 坡大多起始于这类区域。 事故地处高强度粘性土地域 。 具有雨后和柔}生 支护等典型特征，事故原因显然与雨 水渗入、 土体强度下降有关。 上述认识仅依据理论 ” ， 相 收稿 日期 ： 2 0 1 3 — 0 2 — 1 3 作者简介： 卢一凡( 1 9 5 8 一 ) ， 男， 山西万荣人， 教授级高级工程师， 博士 e - ma i l ： l y f 5 8 09 2 1 @1 6 3 ． c o rn． 关试验报道较少。且只有重塑土的含水率一 强度试验， 如北京地区非饱和粉质粘土( 变化) 的常规三轴c D 测 试『2 I3 】、 黑山土和梅山土重塑试样试验 [4 1等。然而 ， 雨后 粘f生原位土( 而非重塑土) 抗剪强度的最大下降程度才 是人们最关心的问题 ， 本文对此进行试验， 为柔f生支护 基坑的安全性评估提供参考依据。 1 试验情况 1 ． 1 试验 目的 ( 1 )观察在地表水侵蚀下，牿陛的原位土抗剪强 度下降程度。 ( 2 ) 未经重塑的原位土中含水率能否被提 高及可升高的程度。 j ‘ }夸； }夸- }业业 曹I }j 窜I }夸 宣I j ； }j； }夸‘ }宣； } I ； } I i }jj }jl } 业j I ‘ } ； } 业 I i }夸‘ j ； } 夸 j 业业业 j譬 护层厚度。对于混凝土中氯离子含量过高的既有结构 采取处理措施时。应根据其对结构的构件损伤程度选 择安全、 合理的处理方案。 参考文献 【 1 ]1 G B 5 0 0 1 0 - -- 2 0 1 0 ， 混凝土结构设计规范【 s 1 ． [ 2 】 G B 5 0 2 9 2 --1 9 9 9 ， 民用建筑可靠性鉴定标准[ s ] ． [ 3 ] J G J ／ T 1 5 2 --2 0 0 8 ， 混凝土中钢筋检测技术规程[ s 】 ． 1 4 ] 中国工程院土木水利与建筑学部：混凝土结构耐久性设计与施工 指南【 M 】 ． 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 5 ． 【 5 】 曹琨， 付玉彬， 李伟华， 等． 迁移型阻锈剂对混凝土钢筋的保护作 用[ J 】 _材料保护． 2 0 1 0 ，4 3 ( 6 ) ： 6 8 — 7 1 ． ． 【 6 ] 王嵬， 张大全， 张万友， 等． 国内外混凝土钢筋阻锈剂研究进展【 J ] ． 腐蚀与防护． 2 0 0 6 ， 2 7 ( 7 ) ： 3 6 9 — 3 7 2 ． [ 7 ] 宋晓冰， 孔启明， 刘西拉． 普通硅酸盐混凝土中临界氯离子浓度的 试验研究L 刀 ． 土木工程学报． 2 0 0 7 ， 4 0 ( 1 1 ) ： 5 9 — 6 3 ． 【 8 】 施锦杰，孙 伟． 混凝土中钢筋锈蚀研究现状与热点问题分析【 J 1 ’ 硅酸盐学报． 2 0 1 0 ， 3 8 ( 9 ) ： 1 7 5 3 — 1 7 6 0 ． f 9 】9 赵考重， 刘清阳， 王莉． 工业厂房受氯盐腐蚀的分析与防治对策『 J 1 ． 2 o 0 3 ． 3 3 ( 8 ) ： 6 9 - 7 0 ． [ 1 o ] 李志强， 蔡焕琴． 裂缝综合修补技术试验研究【J ] 建筑技术， 2 0 1 l ， 4 2 ( 1 0 ) ．