某学校混凝土爆裂事故原因分析.pdf

2 0 1 1 年第 l 2期 1 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONC RE T E AND C EME NT P RODUC T S 201 l No l 2 De c e mb e r 某学校混凝土爆裂事故原因分析 王 枫 ， 高 波 ( 1 江苏省建筑结构安全高技术重点实验室 ， 南京 2 1 0 0 2 8 ； 2 江苏科永和工程建设质量检测鉴定中心) 摘要 ： 某学校宿舍楼 梁、 板、 柱构 件混凝 土表 面 出现爆 裂现象 ， 通过对爆 裂部分砂 浆进行化 学分析和 混凝 土安 定性试验 ， 确定混凝土爆 裂是 由于在混凝 土拌 制过 程 中掺入 的钢 渣中过烧氧化钙 、 氧化镁 发生水化反应 ， 体积膨胀 造 成 的 。 关键词 ： 混凝土 ； 爆裂 ； 铜 渣 ； 游 离氧化钙 Abs t r a c t ：rI h e b l o w o u t p h e n o me n o n h a p p e n e d o n t h e s u r f a c e o f c o n c r e t e b e a ms p l a t e s a n d c o l u mn s o f o n e s c h o o l d o r mi t o r y b u i l d i n g T h r o u g h t h e c h e mi c a l a n a l y s i s o f t h e b l o w o u t p a r t mo r t a r a n d t h e s t a b i l i t y t e s t o f c o n c r e t e ， t h e c o n c r e t e b l o w o u t i s c a u s e d b y the v o l u me e x p a n s i o n o f t h e b u r n e d C a O， Mg O o f s t e e l s l a g h a p p e n i n g h y d r a t i o n d u r i n g t h e c o n c r e t e mi x i ng p r o c e s s Ke y wo r d s ： C o n c r e t e ； Bl o wo u t ； S t e e l s l a g ； f - Ca O 中图分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 1 2 5 3 一 O 3 0前言 某学校男生宿舍楼 ， 建筑面积 6 6 0 0 m ， 结构形 式为框架结构 。 梁板混凝土设计强度等级均为 C 2 5 ， 采用商 品混凝土。 2 0 1 0年 3月 1 3日至 2 0 1 0年 8月 2 8日施工 ， 混凝土浇筑后采用洒水养护。拆模后发 现梁 、板构件多处混凝土表面 出现点状爆裂现象 ， 且 随混凝 土龄期 的增长 ，出现爆裂 点有增多 的趋 势 。为确保该建筑安全使用 ， 建设方委托鉴定机构 对该工程混凝 土进行检 测 、 鉴定 ， 分析混凝土爆裂 原 因 。 1 混凝 土爆 裂分 布 及外观 该工程二 、 三 、 四层 柱 、 梁 、 板混凝土构件均 出 现 了不 同程度的爆 裂现象 ，剥开即将爆脱 的混凝 土 ， 爆点处有粉化 的红褐色颗粒 ， 如 图 1和 图 2所 示 图 1 二层楼面板爆脱 图 2 即将爆脱的混凝 土 2混凝 土爆 裂原 因分 析 2 1 X R D、 岩 相分 析 取混凝土爆裂处粗骨料进行 X R D分析 和岩相 分析。 XR D分析表 明， 碎石主要由石英 、 长石和云母 组成 ， 结果如图 3所示。 岩相分析显示 ， 碎石中石英晶体和长石 晶体呈 镶嵌结构 ， 有一些云母分散分布在碎石 中， 局部有 少量微晶质至隐晶质石英 ， 结果如图 4所示 。 通过上述微观分析可知 ， 混凝 土所用碎石 中未 发现导致混凝土爆裂 的可疑物质。 2 2 S E M分析 取爆裂处 混凝土试样 与未爆裂试样进行 S E M 对 比分析 ， 结果如图 4和图 5所示 。 由图 5可知 ， 爆 裂处砂浆形貌与未爆裂处无显 一 53 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 1 2期 混凝土与水泥制品 第 1 8 8期 一 碎 石 Q F n Ijl觚 J Q 一 山 J【jc，觚 、 一 ， 、 i( 2 0 0 0 0 4 0 0 0 0 衍射角 ( 2 0 ) Q一 石英 ； F一 长石 ； B i 一 云母 图 3 碎 石和砂的 X R D谱图 图 4 碎石 中的石英晶体 、 长石 晶体 、 云母和 少量微 晶质至隐晶质石英 著差异 ， 说明在混凝土中未存在影响水泥水化 的物 质。 2 3 化学分析 分别取混凝土爆裂处红褐色粉末和未爆裂处 正常砂浆进行化学分析 ， 结果见表 1 。 由表 1 可知，与未爆脱处正常砂浆相比，红褐 色粉末中 F e z O 3 、 C a O、 Mg O含量较高。 2 4 混凝土安定性检测 在三层楼面梁 1 4 1 5 D、四层楼面梁 5 C D处 各钻取一组芯样 ， 根据 G B 1 5 O 3 4 4 2 0 0 4 ( 建筑结构 检测技术标准 附录 B “ f - C a O对混凝土质量的影响 的检测” 。 制作两组标准薄片进行沸煮试验。 试验结 一 5 4一 ( a ) 爆裂处试样 ( b ) 未爆裂处试样 图 5 混凝 土试件 S E M 图片 表 1 红 褐色粉末 和砂浆化学成分 比较 项 目 一 未爆裂砂浆 爆裂处红褐色粉末 束后 ， 两组薄 片均发生严重破损 ( 以红褐色骨料为 中心层放射性开裂) ， 如图 6所示。此现象符合 G B O 4 3 2 1 d 。 、 麓茛 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王枫 ， 高波 某学校混凝土爆裂事故原因分析 T 5 0 3 4 4 2 0 0 4 4 建筑结构检测技术标准 附录 B 中 B 0 7 1 所述 ， 证明此红褐色颗粒 中所含的游离氧化 钙含量过多 。 图 6沸煮后薄片 2 5 沸煮法强度对 比 在该工程二 、 三层梁钻取直径为 7 5 ra m 的芯样。 同一根芯样制作成两个芯样试件 。通过沸煮法对芯 样试件进行加速反应 ， 冷却后的芯样抗压强度与未 沸煮 的芯样抗压强度 比较结果见表 2 。 表 2 芯样抗压 强度 对比 注 ： 1 1 D - F轴二层梁 、 1 1 D F轴 三层梁 未沸 煮芯样 试 件表 面已发 生爆 脱。其余 未沸煮芯样试件均正常 。 由表 2可知 ， 与正常芯样试件相比 ， 表面 已发 生爆脱的芯样试件抗压强度相对较低。正常芯样试 件在沸煮后大部分都遭破损 ， 未破损的芯样试件抗 压强度也发生 了不 同程度的衰减 ，衰减率最大 为 3 4 3 。 2 6 混凝土爆裂原因分析 由上述试验可知 ， 混凝土爆裂 的原因可以排除 粗骨料和与水泥水化有关的原因。与未爆脱处正常 砂浆相 比，红褐色粉末 中 F e 。 O 。 、f - C a O、 Mg O含量 较高 ， 后经 调查 ， 混凝土生产厂家在混凝 土搅拌过 程中加入 了一定量 的钢渣代替碎石 。在钢渣产生过 程中，钢渣 中的 C a O、 Mg O经过高温煅烧 ，结构致 密 ， 其水化过程十分缓慢并伴 随着体积膨胀。有文 献指出 ， C a O与水反应生成 C a( O H) 时体积膨胀 9 7 9 t 2 1 ， 同样 Mg O与水反应生成 Mg ( O H) 2 过程 中， 一 般可以膨胀 2 2倍 3 。 在混凝土拌合完成后乃至服 役期 内，钢渣 中的 C a O、 Mg O与混凝土内的自由水 或外界渗入 的水分发生水化反应 ， 生成 C a( 0 H) ：、 Mg ( O H) ： ， 导致体积膨胀并 以钢渣为 中心形成径 向 辐射爆裂缝或细裂纹 。如钢渣掺量较小 ， 可以凿开 混凝土后 ， 清除爆裂物 ， 进行混凝土修补 ， 相对较易 处理 ； 如掺量较 大 ， 造成全局性 损害 ， 处理 就较 困 难。一些埋藏较深 、 水化更慢 的钢渣可能在较 晚时 期陆续发生爆裂 ， 应制定相应的、 专 门的处理措施。 3 结论 ( 1 ) 该工程出现 的混凝土爆裂现象是 由于钢渣 中经高温煅烧的 C a O、 Mg O遇水发生水化反应 ， 固 相体积增大 ， 发生局部膨胀引起的。 ( 2 ) 混凝土爆裂对混凝 土的抗压强度有一定影 响。对已发生爆裂 的楼层应加强观测 ， 其他楼层也 应 跟踪观察 ， 及时发现问题 ， 以判定结构是否安全 和采取相应对策 。 参考文献 ： 1 】 建筑结构检测技术标准) G B T 5 0 3 4 4 2 0 0 4 2 】 杨婧 有害骨料的工程病 害及其防 治【 M ， 华 中科技大学学 报 ， 2 0 0 2 ( 6 ) 3 】 朱明 水泥基材料 中的游离氧化钙【 M】 水泥工程 ， 2 0 0 8 ( 2 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 1 1 1 一 O 8 作者简介 ： 王枫 ( 1 9 8 5 一 ) ， 男 ， 助理工程师。 通讯地址 ： 江 苏省南京 市红 山路 1 0 7号 联系 电话 ： 1 3 9 1 2 9 8 4 4 2 5 E ma i l ： j a c k y g o 0 1 6 3 c o rn 一 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m