某高層住宅樓混凝土爆裂鑒定分析與處理對策

來源：砼話

0　引　言

隨著經濟建設的高速發展，我國工程建設量呈爆炸式增長，而與此同時，建筑材料出現短缺，混凝土組份砂、石等地材質量難以保證，部分商品混凝土供應商開始想辦法尋找替代性的粗、細骨料，而工業生產產生的廢料無法消耗掉，因此，出現了以工業廢料（如鋼渣）取代部分石子作為粗骨料的工程。部分使用了工業廢料的工程，其混凝土在后期使用過程中出現混凝土斑點式爆裂的現象，在江蘇省、河北省和山東省均有類似案例，給工程帶來很大的安全隱患，本文通過工程實例對此現象做了鑒定分析，提出了處理對策，希望對類似工程處理提供一些有價值的參考。

1　工程概況

某高層住宅樓為地下2層、地上33層剪力墻結構，基礎采用后注漿灌注樁加承臺梁基礎，樓屋面為鋼筋混凝土現澆板。該工程設計使用年限為50年，結構安全等級為二級，抗震設防烈度為6度（設計基本地震加速度值為0.05g），設計地震分組為第三組，抗震設防類別為標準設防類，其地基基礎設計等級為甲級。該工程混凝土設計強度等級：基礎墊層為C20，承臺、承臺梁、防水板、基礎頂~標高14.39m剪力墻及框架柱為C40，標高14.39m～標高28.89m剪力墻及框架柱、基礎頂～標高14.39m梁板梯為C35，其余墻柱、梁板土爆裂引起業主的不安。

2　現場調查情況

接收到委托任務后，及時對現場進行了調查和檢測，根據現有的條件，依據我國相關現行規范和標準、規程，以及目前國內現有的檢測技術水平，抽取出現爆裂現象的典型混凝土構件進行調查。主要內容為外觀檢查、鋼筋配置情況、混凝土強度等。

2.1　外觀檢查

經現場檢查，該工程部分剪力墻及頂板混凝土底表面有爆裂現象，部分板底爆裂點已進行修補。爆裂部位混凝土內部有棕黑色塊體，該暗色塊體呈粉化狀或塊狀，而且顏色也不完全相同，混凝土爆裂點平面尺寸在20～50mm，深度5～20mm。具體情況如圖1～圖3所示。

均為C30。該工程2015年12月竣工，2016年8月中旬，發現剪力墻和樓板底面混凝土局部出現爆裂脫落現象。目前小區已經交付使用，部分已入住，墻板混凝另外，現場檢查發現同一面墻體，一側采用水泥砂漿進行抹灰找平，未發現爆裂點，而另一側由于較為平整，未進行抹灰找平而直接刷內墻漆，則爆點數量較多，這說明水泥砂漿面層對爆裂點出現有抑制作用。

2.2　鋼筋配置情況

該工程剪力墻分布鋼筋設計間距均為200mm，樓板鋼筋設計間距均為180mm，剪力墻、樓板最外側鋼筋保護層厚度均為15mm。采用鋼筋位置測定儀，現場選取部分剪力墻、樓板對其鋼筋保護層厚度和鋼筋間距進行檢測。經檢測，該工程所檢剪力墻、樓板的保護層厚度在12～20mm，其鋼筋間距符合設計及規范允許偏差的要求，鋼筋綁扎、安裝質量滿足要求。

2.3　混凝土強度檢測

業主懷疑摻加的塊體對混凝體強度有不良影響，因此，依據DB37/T2366－2013《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》，現場隨抽取部分樓板、剪力墻，采用回彈法對其混凝土強度進行檢測。經檢測，所檢頂板及剪力墻混凝土強度推定值均在C35以上，滿足設計強度等級C30要求，摻加的塊體對混凝體強度沒有不良影響。

3　爆裂處塊體分析

經現場詢問，混凝土廠商承認在混凝土中摻加了10%的鋼渣，即混凝土中黑色塊體，并且提供部分同批的塊體樣品進行掃描電子顯微鏡（SEM）測試與X射線能譜（EDS）分析，現場亦從混凝土中取出部分未爆裂塊體。將該塊體分別在100、500、5000倍和12000倍的掃描電子顯微鏡（SEM）進行測試，發現該塊體表面存在大量的孔洞，材料組織結構較為疏松。將現場取出的未爆裂的塊體在5000倍、12000倍放大時，可以發現表面有凝膠狀水化產物的出現，表明這些摻加在混凝土中的塊體可能與混凝土中的水泥漿體發生了一定程度的化學反應，該塊體表面具有可水化礦物成分以及可參與火山灰反應的成分。

對其提供的塊體進一步進行X射線能譜（EDS）分析，以確定其中化學組成部分。從能譜分析結果可以看出，該塊體主要的化學元素為鈣、硅、鋁和氧等成分，其中還含有少量的鎂及部分其他微量元素。從該塊體表面具有鐵銹顏色、多孔，表面具有可水化礦物成分和可參與火山灰反應的成分，且塊體中含有鈣、硅、鋁和氧、鎂等元素，以及該塊體可以產生體積膨脹等特征，可基本推斷該塊體為替代部分粗骨料的鋼渣骨料。這與混凝土供應商承認在該工程混凝土內摻加了10%的鋼渣作為粗骨料使用的說法一致。

4　爆裂鑒定分析

4.1　混凝土爆裂原因

經鑒定分析，該工程部分頂板、剪力墻混凝土在攪拌過程中混入部分鋼渣，鋼渣內含有CaO、MgO成分，具有遇水膨脹的特性。雖然在攪拌、運輸過程中該種塊體已經部分遇水膨脹粉化，但由于混凝土從攪拌到終凝相對時間較短，部分大體積的塊體未完全反應，但仍有未來得及反應的塊體存在于混凝土中，混凝土澆筑終凝后靠近板底及剪力墻表面部分殘留鋼渣繼續與空氣中滲入的水分反應而體積膨脹，產生內應力，超過了板底及剪力墻表面混凝土承受能力，出現表面混凝土爆裂現象，特別是在雨季，空氣濕度比較大，出現爆裂的部位比較多。而內部離表面較深處塊體基本不與空氣中水份接觸，同時受到鋼筋及混凝土的約束作用，未出現脹裂現象。

4.2　爆裂對工程的影響

從爆裂的情況看，該工程爆裂點比較分散，深度基本上未超過保護層厚度，目前所檢剪力墻、頂板混凝土局部爆裂情況尚不顯著影響結構安全，但對工程耐久性和正常使用有一定影響，應進行處理。且塊體水化速度比較慢，持續時間較長，需要進行長期的監測，根據爆裂情況的發展及時采取必要的措施。

5　處理措施及對策

由于爆裂點比較分散，爆裂持續時間比較長，一次性解決問題比較困難，提出了以下的處理建議：

1）將爆裂部位脫落混凝土清除干凈（含暗色斑點），并用花錘打毛，保證板底及剪力墻混凝土堅硬、潔凈、粗糙；

2）在板底及剪力墻爆裂部位涂刷一道滲透性修補膠液（如碳纖維A級配套底膠）；

3）修補膠液未完全硬化前（時間具體根據所選修補膠液的硬化時間確定，保證修補膠液與加固專用砂漿界面粘結牢固性），采用M30混凝土修補砂漿抹平壓實。

4）砂漿硬化并干燥后涂刷飾面層。

經過一年的觀察，爆裂情況有所減輕，按上述方案處理后，構件使用正常。但仍不斷有少量的爆裂點出現，建議仍進行監測，根據爆裂情況繼續采取上述的處理措施。

6　結　語

雖然目前地材短缺，質量難以得到保證，需要找到替代品，但鋼渣骨料未經過預處理是不可以直接應用到混凝土中的。而且在實際操作中一般預處理過程較短、鋼渣中游離氧化鈣（f-CaO）、游離氧化鎂（f-MgO）不完全陳化消解。因此，在目前的條件下，不建議使用鋼渣替代部分石子作為混凝土的粗骨料。混凝土生產企業為了降低生產成本，使用的骨料來源、種類琳瑯滿目，存在一定的安全質量隱患，建設主管部門要加強質量監督，對于不能滿足要求的材料，要堅決杜絕使用，并引導企業加強技術研究，對于可以使用的新材料，及時編制規范、標準指導生產。