混凝土结构工程施工质量缺陷分析及防治措施ppt.ppt
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1、第三节 混凝土结构工程施工质量 缺陷分析与防治措施,混凝土结构工程施工中常见的质量事故有:(1)结构或构件内漏放、错放钢筋;(2)钢筋尺寸、位置误差严重;(3)混凝土强度低下;(4)严重的蜂窝、空洞;(5)结构构件裂缝;(6)建筑物和构件错位,变形;(7)设备基础振动以及建筑结构倒塌等。本节将着重阐述现浇结构的质量问题。,一、组成材料不合格引起的裂缝,(一)水泥不合格引起构件裂缝的原因和治理 1.裂缝特征 钢筋混凝土构件的质量,主要依靠其组成材料的质量来保证的。有的工地对进场的水泥不检查核对出厂合格证,不按要求复试安定性等,常或使用不合格的劣质水泥配制混凝土,造成混凝土强度等级偏低,导致浇筑的
2、构件裂缝和破坏。,如某厂办公楼工程用小水泥厂生产的32.5级矿渣水泥拌制混凝土浇筑的楼梯、楼板、圈梁,当拆模后发现楼梯板下裂缝,楼板也有裂缝。从同批水泥中取样复试,水泥标号不足26.0级,比规定标号低6.5级,造成返工。,常见的问题还有:(1)使用小水泥厂生产的低劣水泥,配制的混凝土强度等级低于设计要求,造成构件裂缝。(2)使用安定性不合格的水泥拌制的混凝土浇筑的预制板的裂缝,一般不规则,呈网状形分布。(3)使用不同品种的水泥混合拌制的混凝土所浇筑的构件,因收缩不同而产生裂缝。,2原因分析(1)水泥是工程建设大量使用的主要材料,我国水泥生产量大,生产厂家极多,生产规模、工艺、质量控制水平等各异
3、,从而影响水泥质量的稳定性,尤其是星罗棋布的小窑生产的水泥,质量稳定性较差,造成的工程质量事故为数不少。,(2)使用安定性不合格的水泥,在水泥水化后凝结硬化过程中,在有害物质反应的作用下,产生了剧烈的不均匀的体积变化在构件内部会产生破坏应力,导致强度下降、开裂等事故。,导致引起水泥体积安定性不良的有害物质可分为以下三种:游离氧化镁(MgO)。但反应速度很慢,可达1020年。其固相体积增大2.48倍。国家标准规定,按压蒸法进行检测,当压蒸膨胀率超过0.5%时,该水泥压蒸安定性为不合格。,水泥中加入过量石膏引起反应。其反应从水泥水化开始,硬化后仍在进行反应,固相体积增大2.22倍。国家标准规定氧化
4、硫(SO3)含量不得超过3.5%。,游离氧化钙。因为水泥生料在烧熟过程中氧化钙与氧化硅、氧化铝、氧化铁的化学反应不可能完全进行,尚剩余一些氧化钙没有被吸收,所剩在熟料中的游离氧化钙结构致密,遇水反应缓慢,固相体积增大1.98倍,一般需要36个月才能完全水化。国家标准规定采用试饼法或雷氏夹法判定。,(3)不同品种、不同标号的水泥,其性能不完全相同,水化后初凝和终凝的时间不同,收缩率也不同。因此,混用水泥拌制的混凝土,所浇筑的构件容易产生收缩裂缝。,3防治与处理(1)全面检查使用低劣水泥配制的混凝土浇筑构件的裂缝度和长度是否达到有害程度,检测裂缝是否稳定、构件混凝土的实际强度等级是否能满足设计要求
5、。(2)经检查,构件的混凝土强度已达到设计要求,且裂缝宽度小于0.3mm时,可采取灌注化学或水泥浆液封闭处理。,(3)当构件的混凝土强度等级低于设计要求,且裂缝宽度大于0.3mm时,需返工处理。(4)使用小窑生产的水泥配制的混凝土浇筑注承载构件时,必须先复试合格后方可使用。(5)凡进场的水泥,应按混凝土质量控制标准(GB50164-92)中第3.1.3条“对所用水泥应检验其安定性和强度。有要求时,尚应检验其他性能”的要求执行。,(6)水泥应按不同品种、标号及牌号按批分别存储在专用的仓罐或水泥库内。如因存储不当引起质量明显降低或水泥出厂时间超过3个月(快硬硅酸盐水泥为1个月)时,应在使用前对其质
6、量进行复验,并按复验的结果使用。(7)对重要结构部位使用的水泥,除检查其出厂合格证外,尚须检验其安定性和抗压强度、抗折强度,合格后方可应用,并须存放在专用水泥库内。,(二)水泥品种使用不当引起的裂缝原因和治理 1.裂缝特征 水泥品种的选择主要决定于工程使用部位、施工时气候条件、使用环境等因素。不同品种水泥或同一品种水泥的成分和性能,也不尽相同,甚至差异很大。,水泥品种的使用不当常造成工程很难弥补的缺陷。例如:(1)使用快硬硅酸盐水泥配制的混凝土浇筑地下室墙,产生早期收缩裂缝。(2)冬季使用低标号火山灰质硅酸盐水泥配置砂浆砌墙或拌制混凝土浇筑构件,易造成裂缝和倒塌事故。,(3)用火山灰质硅酸盐水
7、泥或粉煤灰硅酸盐水泥拌制的混凝土浇筑屋面刚性防水层,会产生大量干缩、收缩裂缝而渗漏。,2原因分析(1)施工人员不完全了解水泥性质或不清楚工程的性质,因此,工地有什么水泥就用什么来配制混凝土浇筑构件,由于水泥品种使用不当而产生裂缝和破坏事故。(2)为了工程进度需要,当地又采购不到合适品种的水泥,用现有的不合适的品种浇筑构件,又没有采取相应的技术措施,因而造成事故。,3防治与处理(1)使用不合适水泥品种配制的混凝土浇筑的构件,须检测构件混凝土实际强度等级,凡低于设计要求且裂缝宽度大于0.3mm,影响结构安全时,必须返工重浇。(2)经检测,构件的混凝土强度等级满足设计要求,仅有少数表面收缩裂缝时,可
8、采取继续养护及表面刮浆封闭处理。(3)正确掌握我国常用水泥品种的特性和适用范围。,(三)反应性石子造成的构件开裂原因和治理 1.裂缝特征 混凝土是由胶凝材料和砂石集料组成,砂石集料一般占混凝土体积的75%,集料的质量将直接影响混凝土的强度、混凝土的变形、混凝土的耐久性,当含有反应性集料时,常造成混凝土构件破坏与裂缝。,(1)搅拌混凝土的石子中;混有膨胀性矿物(蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石等),吸水后体积膨胀,失水后收缩变硬,造成混凝土构件裂缝。(2)石子中含泥量超过其重量比的2%(C30以下)或1%(C30及以上),没有冲洗干净,就用来搅拌混凝土。例如,从搅拌混凝土的现场抽查中发现某工地用的
9、石子含泥量大于10%,使混凝土构件的强度下降,构件表面产生泥浆干缩裂缝。(3)石子中混入生石灰块搅拌的混凝土,浇筑构件后,生石灰块的体积增大2倍以上,使构件产生爆裂。,2原因分析(1)石子的应用面广量大,就地选购价格便宜,不看样就定货,到货又不检查、不检测,其中有没有有害成分就不得而知,只要能搅拌混凝土就可以了。包括材料采购员、施工管理人员等,也不了解搅拌混凝土的石子中是否混入了有害成分。,(2)石子生产管理失控,使一些不合格的石子流入建筑市场。大部分生产单位,尤其个体户是以就地取材为主,不可能在轧制石子时剔除有害成分反应性石块,大多数单位不懂什么是有害成分的石块。,(3)石矿中含有硫化物或硫
10、酸盐等物质,石子搅拌在混凝土中,与水泥或石灰膏中钙离子作用,生产硫酸钙和硫铝酸钙,由于体积膨胀,使混凝土构件产生裂缝。(4)石子中的含泥量控制不严,或石子含混量超过规定,没有冲洗就拌制混凝土,因含泥量大,吸水量大,吸水后软化,干燥后收缩,产生干缩微裂缝。,3防治与处理(1)全面检查混有反应性石子混凝土浇筑的构件裂缝的范围和数量、影响程度,混凝土的强度等级如能满足设计要求,取集料样品测试又符合普通混凝土用碎石或卵石的质量标准及检验方法(JGJ-53-92)的要求,方可采取挖除构件的爆裂处,冲洗干净,用 1:3水泥砂浆分层填嵌密实,再浇水养护7d的方法处理。,(2)当检测构件的混凝土强度等级低于设
11、计要求,构件中的反应性石子爆裂严重,且尚有发展趋势时,宜返工换合格石子重浇。(3)因石子中含泥量超过标准,混凝土构件表面有微裂纹时,构件混凝土强度等级如能满足设计要求,又不影响美观时,可不作处理。,(4)普通混凝土所采用的石子,可因地制宜选用碎石或卵石,石子应质地坚硬、耐久、干净。石子的质量应符合普通混凝土用碎石或卵石的质量标准及检验方法(JGJ 53-92)的要求。石子堆放,严禁混入烧过的白云石或石灰石块。,(四)碱-集料反应破坏混凝土的原因和治理 1.裂缝特征 活性骨料能与水泥中碱发生反应的石子。这种反应一般在水泥混凝土硬化后进行。反应主要指石子中的活性二氧化硅(SiO2)如白云质石灰岩石
12、子等,与水泥中过量的碱发生的化学反应。,用活性石子浇筑的混凝土硬化后,与水泥中过量碱反应生成碱性硅酸盐,或碳酸盐,体积会膨胀,膨胀压力使混凝土破坏、裂纹,产生一个裂纹网。,2原因分析(1)生产石子的单位不懂什么是活性石子,什么石子是有害成分,采购人员看样定货,不管石子中有没有夹活性有害石子。石子进场后不检测、不试验就拌制混凝土,当水泥中含碱量又高于国家规定的0.6%以上时,碱-集料反应的危害就更为严重。,(2)使用活性(二氧化硅等)石子与高碱水泥拌制混凝土,在水化结硬后反应。这种含石灰的碱性硅酸盐凝胶成为一层半透膜层包裹在活性石子界面上(图3-47中3),它允许水分子和碱性氢氧化物的离子和分子
13、通过,而不允许碱性的硅酸铬盐通过。,进入半透膜的水分子和氢氧化钠将进一步与活性二氧化硅反应生成碱性硅酸盐。则石子表面不断形成碱性硅酸盐凝胶(图3-47中4),并从混凝土中吸收水分,导致体积膨胀,产生的压力使混凝土产生裂缝与被破坏(图3-47中2).,图3-47 碱-集料效应,1-含碱水泥混凝土 2-裂缝 3-.半透明膜层 4-碱性硅酸盐 5-活性石子,3防治与处理(1)当发现构件已有碱集料反应的破坏和裂缝情况,测试构件混凝土实际强度等级尚能满足设计要求,即碱集料反应的裂缝是个别的时,可凿除破裂处,挖除活性石子。用1:3的水泥砂浆分层填嵌密实,湿养护7d。切断一切水源,使构件处于干燥状态。,(2
14、)经检测构件混凝土强度下降,低于设计要求,碱-集料反应破损处较多、钢筋锈蚀、直接影响构件的安全度时,必须研究返工重浇,处理方案。,(3)防止碱-集料反应的措施:采用含碱量低于0.4%的低碱水泥,减少混凝土中的水泥用量。降低混凝土中的碱含量,低碱水泥的碱含量上限为0.6%。在混凝土的配合比中,掺入水泥用量的20%25%的粉煤灰、矿渣、硅粉等掺合料,降低混凝土的碱性。,尽量不用可能引起碱集料反应的骨料。一般碱集料反应的骨料有蛋白石、黑硅石、燧石、磷石灰、方石类、玻璃质火山岩、微晶或变质石英、白云质石灰岩等。,加强混凝土结构的施工质量,搅拌均匀并振捣密实,认真养护,以免造成干缩裂缝、温度裂缝。选用合
15、适无碱外加剂,但必须通过试验和实践后采用,才可防止碱集料反应的发生。改善混凝土结构的使用条件,使用时宜使混凝土结构处于干燥状态。,(五)用含泥细砂浇筑的混凝土裂缝原因和治理 1裂缝特征 随着建筑业的发展,用砂量在日益增加,砂源逐渐枯竭,市场管理失控,常有用中砂代替粗砂,以细砂代替中砂,甚至以泥砂代替中砂现象存在,严重影响混凝土的质量。用含量大的细砂搅拌的混凝土,浇筑的构件硬化后,产生干缩裂缝。,2.原因分析(1)个别承包商,采购廉价的细砂乃至泥砂代替中粗砂配制混凝土。(2)骨料的含泥量控制不严,骨料表面附着的黏土、灰尘和有机杂质,影响了水泥的黏结,使泥浆浮在构件的表层,当混凝土构件硬化后干缩裂
16、缝呈网状,并降低混凝土的强度等级。,3防治与处理(1)检测用含泥量超过普通混凝土用砂的质量标准及检验方法(JGJ 52-92)的要求集料浇制的混凝土构件的实际强度等级.如能满足设计要求时,及时凿除表面裂缝酥松层,用聚合物水泥砂浆(107胶:水:水泥:砂=1:4:10:25)抹压平整,湿养护7d。,(2)经检测构件混凝土强度等级低于设计时,须会同有关部门研究加固和处理方案。(3)试验证明,混凝土配合比条件相同,用洁净、含泥量小的骨料拌制的混凝土强度等级,比用含泥量大于5%的骨料拌制的混凝土强度等级提高15%40%,抗渗性也提高1倍以上。凡配置混凝土用的骨料砂、石子,必须冲洗干净,实际含泥量须小于
17、表中的规定,这是保证混凝土强度稳定的重要技术措施之一。,(六)使用外加剂不当造成构件裂缝原因和治理 1.裂缝特征 混凝土外加剂深受广大用户的喜爱,常用减水剂、增强减水来提高混凝土的强度、早期强度及和易性,在节约水泥的基础上,满足设计对混凝土的强度和耐久性的要求。,用掺外加剂能改善拌和物的流变性能,满足施工要求,改善泵送混凝土的可泵性,为冬期施工提高了混凝土的早强和抗冻性能,并调节暑期施工混凝土的凝结时间等。但是,常因使用不当或使用了伪劣外加剂而造成混凝土构件裂缝和破坏,常因使用伪劣外加剂而造成质量事故。,如某地下室墙板混凝土,该构件的浇筑时间为气温较高的暑期,当混凝土浇筑后第二天拆除模板时,即
18、发现有10多条裂缝。在事故分析会上查证其商品混凝土所用的材料均符合要求,主要是采用BC-l型外加剂是伪劣产品,造成混凝土裂缝事故。,另外,使用减水剂计量错误,也会造成浇筑构件破坏事故。如某热电厂锅炉基础的混凝土浇筑时掺木质素磺酸钙减水剂,因施工管理不善,掺量多于规定7倍,导致混凝土坍落度大于180mm,石子下沉,混凝土结构不均匀,浇筑后 5d 仍不凝固硬化,28d 的混凝土实际强度不到规定强度的32%,不得不返工重浇。,2.原因分析(1)我国外加剂品种较多,有的工地使用外加剂不当,不经试验,随意采用低劣产品,掺用后没有起到应有的作用,如掺早强剂的混凝土不早强,掺抗冻剂的不抗冻,直接影响构件质量
19、,造成混凝土的强度下降,构件裂缝。(2)没有检查计量的准确性,误将每立方米混凝土中掺量,掺入每包水泥中,造成外加剂掺量过大,使混凝土的拌和物不会硬化,造成混凝土构件破坏。,3.防治与处理(1)由于使用低劣产品的外加剂而造成构件的裂缝时,应先检测构件混凝土的强度。如能满足设计要求,可根据裂缝实际宽度、长度、位置等,采取聚合物水泥浆或环氧树脂浆液等灌注封闭,恢复原有功能和防止钢筋锈蚀。,(2)当误掺外加剂造成混凝土构件强度降低时,必须及时返工凿除构件上的混凝土,整理安装好钢筋、立模板,换合格的外加剂重新浇注混凝土。(3)采购的外加剂要有生产许可证、出厂合格证,产品质量应符号现行国家标准要求。对进场
20、的外加剂,要先复试后使用,严防将伪劣外加剂掺入混凝土中,防止产生不必要的事故和损失。,(4)使用外加剂前,必须充分了解外加剂的质量标准、各项技术指标、掺量等,必须对混凝土性能要求、施工气候条件、混凝土所采用的原材料及配合比等,先做试配比的试块,经测试合格后方可实际应用。(5)在蒸汽养护的混凝土和预应力混凝土中,不宜掺用引气剂或引气减水剂。,(七)工程事故实例 1.工程概况 湖南某厂综合楼,五层砖混结构在冬期施工,盲目使用火山灰质硅酸盐水泥拌制混凝土浇筑的梁、板和圈梁,配制砂浆砌墙,施工中没有采取保暖增强的技术措施。施工速度较快,拆模前没有检查构件的混凝土实际强度,拆模后没有检查构件的变形情况和
21、裂缝,在浇筑屋面天沟混凝土时,造成突然倒塌事故。,2事故原因分析(1)施工人员素质低:对水泥品种的适用范围不熟悉;因火山灰质水泥的抗冻性能差,前期强度低,冬期施工又没有采取有效的保暖措施,并按常规拆模。事故后检测断梁混凝土的实际强度,不足设计强度的20%。,(2)施工环境影响:该工程从动工到事故发生期间,平均气温仅6.30,日平均气温低于50的有34d,其中雨雪天3d,在施工中又没有采取蒸汽养护、蓄热覆盖、掺早强剂、防冻剂等技术措施。,3处理方法(1)加强施工技术人员的学习,掌握常用水泥的应用范围和主要特性。如冬天施工,宜选用普通硅酸盐水泥,不得使用火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥,水泥标
22、号不低于425号,掺早强剂、防冻剂。创造条件用蒸汽养护、蓄热覆盖养护。,(2)严格按建筑工程冬期施工规程(JGJ-104)的有关规定施工。(3)要多做23组试件,与结构同条件养护,在拆模前试压其强度符合表3-9规定后方可拆除构件底模。拆除底模时及时观测构件,如有变形,随即用支撑撑牢,防止裂缝和坍落事故。,表3-9 现浇结构拆模所需混凝土强度,二、模板造成混凝土构件的裂缝,模板质量的优劣,直接影响混凝土构件的质量,外形、安全、速度和成本,施工工地在立模前必须按 组合钢模板技术规范(GB-50214-2001)中模板设计的有关条文设计、制作和安装。,(一)模板支架不规范产生的裂缝原因和治理1.裂缝
23、特征 模板和支架没有按规范设计和计算以确定用材规格及间距大小;或支架承载力和刚度既不能满足要求,又不能保证模板的施工稳定性,造成混凝土浇筑时或浇筑后,产生变形或沉降,使新浇筑的混凝土构件裂缝、坍塌。,2.原因分析(1)立模板和支架前,没有根据工程结构形式和上部荷载的大小,按规范要求计算确定支架的用材规格和间距大小,而是盲目估计确定。造成施工时承载力、刚度不足的变形,致使新浇筑的混凝土构件裂缝,严重的还会发生坍塌事故。,(2)施工管理不当。立底层模板之前没有先夯实支撑下的基土和铺设垫层,则基土达不到持力层的标准;或土质干硬,在混凝土浇筑过程中,基土被浇水、渗水淋湿后软化,在上部荷载的压力下支架沉
24、降变形,造成混凝土构件变形而裂缝。,3.防治与处理(1)检查已立模板,尚未浇筑混凝土的模板支架,必须及时复核,作必要的加固处理,如补设支架、加设剪力撑,确保支架满足上部施工荷载,确保模板的刚度和稳定性。(2)检查底层支撑下的基土质量,必要时重新夯实,加铺碎石垫层、扩大垫块面积,确保支架的稳固。,(3)检查变形构件的实际情况,如梁、板局部弯曲变形最大值小于20mm时,可不作处理,仅在抹灰时纠正外观。检查上部裂缝的宽度,及时用高强度水泥浆灌满缝隙,略高于裂缝面,待水泥浆初凝后,及时抹压密实,加强湿养护.,(4)在立模板前,必须掌握工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和已有的模板材料情况等,
25、然后进行模板及其支架的设计。(5)支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,才能可靠地承受新浇混凝土及施工过程中所产生的荷载。,(6)施工前要先将基坑、基槽等洼坑分层夯实填平。地面平整夯压密实后,弹好支架位置轴线,如铺垫500mm宽、100mm厚的碎石垫层,夯实后的承载力必须达到100kPa以上。支撑下的垫块面积不应小于0.16m2,才可以确保支架受力后不会沉降,并确保模板支架稳固。,对湿陷性黄土,必须有防水措施;对冻胀性土,必须有防冻融措施。(7)严格按组合钢模板技术规范(GB50214-2001)中模板设计的有关条文要求和施工工程构件的具体荷载进行模板和支架的验算。,(二)模板支架立在楼板上
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