工程混凝土強(qiáng)度不足的原因及處理方案

1、工程混凝土強(qiáng)度不足的原因及處理“結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)必須符合設(shè)計(jì)要求。 ”這是工程建設(shè)施工規(guī)范規(guī)定 的強(qiáng)制性條文， 必須嚴(yán)格執(zhí)行。 但是至今仍有一些工程的混凝土因強(qiáng)度不足而造 成不少質(zhì)量問(wèn)題。 混凝土強(qiáng)度低下造成的后果主要表現(xiàn)在以下兩方面： 一是結(jié)構(gòu) 構(gòu)件承載力下降； 二是抗?jié)B、 抗凍性能及耐久性下降。 因此對(duì)混凝土強(qiáng)度不足問(wèn) 題必須認(rèn)真分析處理。一、混凝土強(qiáng)度不足的常見(jiàn)原因1. 原材料質(zhì)量問(wèn)題（1）水泥質(zhì)量不良1）水泥實(shí)際活性（強(qiáng)度）低：常見(jiàn)的有兩種情況，一是水泥出廠質(zhì)量差， 而在實(shí)際工程中應(yīng)用時(shí)又在水泥 28d 強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果未測(cè)出前， 先估計(jì)水泥強(qiáng)度等 級(jí)配置混凝土，當(dāng) 28d 水泥實(shí)測(cè)強(qiáng)

2、度低于原估計(jì)值時(shí)， 就會(huì)造成混凝土強(qiáng)度不足； 二是水泥保管條件差，或儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成水泥結(jié)塊，活性降低而影響強(qiáng)度。2）水泥安定性不合格：其主要原因是水泥熟料中含有過(guò)多的游離氧化鈣（CaO）或游離氧化鎂（MgO）,有時(shí)也可能由于摻入石膏過(guò)多而造成。因?yàn)樗?泥熟料中的 CaO 和 MgO 都是燒過(guò)的， 遇水后熟化極緩慢， 熟化所產(chǎn)生的體積膨 脹延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。 當(dāng)石膏摻量過(guò)多時(shí), 石膏與水化后水泥中的水化鋁酸鈣反應(yīng)生 成水化鋁硫酸鈣, 也使體積膨脹。 這些體積變化若在混凝土硬化后產(chǎn)生, 都會(huì)破 壞水泥結(jié)構(gòu), 大多數(shù)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂, 同時(shí)也降低了混凝土強(qiáng)度。 尤其需要注意 的是有些安定性不合格的水泥

3、所配制的混凝土表面雖無(wú)明顯裂縫, 但強(qiáng)度極度低 下。（2）骨料（砂、石）質(zhì)量不良1）石子強(qiáng)度低：在有些混凝土試塊試壓中，可見(jiàn)不少石子被壓碎，說(shuō)明石 子強(qiáng)度低于混凝土的強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土實(shí)際強(qiáng)度下降。2）石子體積穩(wěn)定性差：有些由多孔燧石、頁(yè)巖、帶有膨脹黏土的石灰?guī)r等 制成的碎石， 在干濕交替或凍融循環(huán)作用下， 常表現(xiàn)為體積穩(wěn)定性差， 而導(dǎo)致混 凝土強(qiáng)度下降。3）石子形狀與表面狀態(tài)不良：針片狀石子含量高影響混凝土強(qiáng)度。而石子 具有粗糙的和多孔的表面， 因與水泥結(jié)合較好， 而對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生有利的影響， 尤其是抗彎和抗拉強(qiáng)度。 最普通的一個(gè)現(xiàn)象是在水泥和水灰比相同的條件下， 碎 石混凝土比卵石混凝土的

4、強(qiáng)度高 10%左右。4）骨料（尤其是砂）中有機(jī)雜質(zhì)含量高：如骨料中含腐爛動(dòng)植物等有機(jī)雜 質(zhì)（主要是鞣酸及其衍生物） ，對(duì)水泥水化產(chǎn)生不利影響， 而使混凝土強(qiáng)度下降。5）黏土、粉塵含量高：由此原因造成的混凝土強(qiáng)度下降主要表現(xiàn)在以下三 方面，一是這些很細(xì)小的微粒包裹在骨料表面， 影響骨料與水泥的粘結(jié)； 二是加 大骨料表面積，增加用水量；三是黏土顆粒、體積不穩(wěn)定，干縮濕脹，對(duì)混凝土 有一定破壞作用。6）三氧化硫含量高：骨料中含有硫鐵礦（FeS2或生石膏（CaSO42H2O） 等硫化物或硫酸鹽，當(dāng)其含量以三氧化硫計(jì)較高時(shí)（例如1%），有可能與水泥的水化物作用，生產(chǎn)硫鋁酸鈣， 發(fā)生體積膨脹， 導(dǎo)致硬 化

5、的混凝土裂縫和強(qiáng)度下降。7）砂中云母含量高：由于云母表面光滑，與水泥石的粘結(jié)性能極差，加之 極易沿節(jié)理裂開(kāi)，因此砂中云母含量較高對(duì)混凝土的物理力學(xué)性能（包括強(qiáng)度） 均有不利影響。（ 3）拌合水質(zhì)量不合格 拌制混凝土若使用有機(jī)雜質(zhì)含量較高的沼澤水、 含有腐殖酸或其它酸、 鹽（特別 是硫酸鹽）的污水和工業(yè)廢水，可能造成混凝土物理力學(xué)性能下降。（4）外加劑質(zhì)量差 目前一些小廠生產(chǎn)的外加劑質(zhì)量不合格的現(xiàn)象相當(dāng)普遍， 由于外加劑造成混凝土 強(qiáng)度不足，甚至混凝土不凝結(jié)的事故時(shí)有發(fā)生。2. 混凝土配合比不當(dāng)混凝土配合比是決定強(qiáng)度的重要因素之一，其中水灰比的大小直接影響混 凝土強(qiáng)度，其他如用水量、砂率、骨灰比

6、等也影響混凝土的各種性能，從而造成 強(qiáng)度不足事故。這些因素在工程施工中，一般表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）隨意套用配合比：混凝土配合比是根據(jù)工程特點(diǎn)、施工條件和原材料 情況，由工地向?qū)嶒?yàn)室申請(qǐng)?jiān)嚺浜蟠_定。但是，不少工地卻不顧這些特定條件， 僅根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的指標(biāo)，隨意套用配合比，因而造成許多強(qiáng)度不足事故。（2）用水量加大：較常見(jiàn)的有攪拌設(shè)備上加水裝置計(jì)量不準(zhǔn)；不扣除砂石 中含水量；甚至在澆灌地點(diǎn)任意加水等。 用水量加大后， 使混凝土的水灰比和坍 落度增大，造成強(qiáng)度不足事故（3）水泥用量不足：除了攪拌前計(jì)量不準(zhǔn)外，包裝水泥的重量不足也屢有 發(fā)生，導(dǎo)致混凝土中水泥用量不足，造成強(qiáng)度偏低。（4）砂、

7、石計(jì)量不準(zhǔn)：較普遍的是計(jì)量工具陳舊或維修管理不好，精度不 合格。（5）外加劑用錯(cuò)：主要有兩種；一是品種用錯(cuò)，在未搞清外加劑屬早強(qiáng)、 緩凝、減水等性能前，盲目亂摻外加劑，導(dǎo)致混凝土達(dá)不到預(yù)期的強(qiáng)度；二是摻 量不準(zhǔn)。（6）堿一骨料反應(yīng)：當(dāng)混凝土總含堿量較高時(shí)，又使用含有碳酸鹽或活性 氧化硅成分的粗骨料（蛋白石、玉髓、黑曜石、沸石、多孔燧石、流紋巖、安山 巖、凝灰?guī)r等制成的骨料） ，可能產(chǎn)生堿一骨料反應(yīng)，即堿性氧化物水解后形成 的氫氧化鈉與氫氧化鉀， 它們與活性骨料起化學(xué)反應(yīng)， 生成不斷吸水、 膨脹的混 凝膠，造成混凝土開(kāi)裂或強(qiáng)度下降。 日本有資料介紹， 在其他條件相同的情況下， 堿一骨料反應(yīng)后混凝

8、土強(qiáng)度僅為正常值的 60%左右。3. 混凝土施工工藝存在問(wèn)題（1）混凝土拌制不佳；向攪拌機(jī)中加料順序顛倒，攪拌時(shí)間過(guò)短，造成拌 合物不均勻，影響強(qiáng)度。（2）運(yùn)輸條件差：在運(yùn)輸中發(fā)現(xiàn)混凝土離析，但沒(méi)有采取有效措施（如重 新攪拌等），運(yùn)輸工具漏漿等均影響強(qiáng)度。（3）澆筑方法不當(dāng)：如澆筑時(shí)混凝土已初凝；混凝土澆筑前已離析等均可 造成混凝土強(qiáng)度不足。（4）模板嚴(yán)重漏漿：某工程鋼模嚴(yán)重變形，板縫510m m,嚴(yán)重漏漿，實(shí)測(cè)混凝土 28d 強(qiáng)度僅達(dá)設(shè)計(jì)值的一半（ 5）成型振搗不密實(shí)：混凝土入模后的空隙率達(dá) 10%20%，如果振搗不 實(shí)，或模板漏漿必然影響強(qiáng)度。（6）養(yǎng)護(hù)制度不良： 主要是溫度、濕度不夠，早

9、期缺水干燥， 或早期受凍， 造成混凝土強(qiáng)度偏低。4. 試塊管理不善（1）交工試塊未經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)：至今還有一些工地和不少施工人員不知道交 工用混凝土試塊應(yīng)在溫度為（20± 3）C和相對(duì)濕度為90%以上的潮濕環(huán)境或水 中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)， 而將試塊在施工同條件下養(yǎng)護(hù)， 有些試塊的溫、 濕度條 件很差，并且有的試塊被撞砸，因此試塊的強(qiáng)度偏低。（ 2）試模管理差：試模變形不及時(shí)修理或更換。（ 3）不按規(guī)定制作試塊：如試模尺寸和石料粒徑不相適應(yīng)，試塊中石子過(guò) 少，試塊沒(méi)有用相應(yīng)的機(jī)具振實(shí)等。二、混凝土強(qiáng)度不足對(duì)不同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響 根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理分析，混凝土強(qiáng)度不足對(duì)不同結(jié)構(gòu)強(qiáng)

10、度的影 響程度差別較大，一般規(guī)律如下：（ 1）軸心受壓構(gòu)件： 通常按混凝土承受全部或大部分荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)。 因此， 混凝土強(qiáng)度不足對(duì)構(gòu)件的強(qiáng)度影響較大。（ 2）軸心受拉構(gòu)件：設(shè)計(jì)規(guī)范不允許采用素混凝土作受拉構(gòu)件，而在鋼筋 混凝土受拉構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算中， 又不考慮混凝土的作用， 因此混凝土強(qiáng)度不足， 對(duì) 受拉構(gòu)件強(qiáng)度影響不大。（3）受彎構(gòu)件：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的正截面強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度有關(guān)，但 影響幅度不大。例如縱向受拉 HRB335 級(jí)鋼筋配筋率為 0.2%1.0%的構(gòu)件，當(dāng)混 凝土強(qiáng)度由C30降為C20時(shí)，正截面強(qiáng)度下降一般不超過(guò) 5%,但混凝土強(qiáng)度不足對(duì)斜 截面的抗剪強(qiáng)度影響較大。（ 4）偏心受壓

11、構(gòu)件：對(duì)小偏心受壓或受拉鋼筋配置較多的構(gòu)件，混凝土截 面全部或大部受壓， 可能發(fā)生混凝土受壓破壞， 因此混凝土強(qiáng)度不足對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度 影響明顯。 對(duì)大偏心受壓且受拉鋼筋配置不多的構(gòu)件， 混凝土強(qiáng)度不足對(duì)構(gòu)件正 截面強(qiáng)度的影響與受彎構(gòu)件相似。（5）對(duì)沖切強(qiáng)度影響：沖切承載能力與混凝土抗拉強(qiáng)度成正比，而混凝土 抗拉強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的 7%14%（平均 10%）。因此混凝土強(qiáng)度不足時(shí)抗沖切 能力明顯下降。在處理混凝土強(qiáng)度不足事故前， 必須區(qū)別結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能， 正確估計(jì)混凝土 強(qiáng)度降低后對(duì)承載能力的影響， 然后綜合考慮抗裂、 剛度、抗?jié)B、耐久性等要求， 選擇適當(dāng)?shù)奶幚泶胧Ｈ?、混凝土?qiáng)度不足事故常用處

12、理方法（ 1）測(cè)定混凝土的實(shí)際強(qiáng)度：當(dāng)試塊試壓結(jié)果不合格，估計(jì)結(jié)構(gòu)中的混凝 土實(shí)際強(qiáng)度可能達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)， 可用非破損檢驗(yàn)方法， 或鉆孔取樣等方法測(cè)定 混凝土實(shí)際強(qiáng)度，作為事故處理的依據(jù)。（ 2）利用混凝土后期強(qiáng)度：混凝土強(qiáng)度隨齡期增加而提高，在干燥環(huán)境下3個(gè)月的強(qiáng)度可達(dá)28d的1.2倍左右，一年可達(dá)1.351.75倍。如果混凝土實(shí)際強(qiáng) 度比設(shè)計(jì)要求低得不多， 結(jié)構(gòu)加荷時(shí)間又比較晚， 可以采用加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)， 利用混凝 土后期強(qiáng)度的原則處理強(qiáng)度不足事故。（3）減少結(jié)構(gòu)荷載：由于混凝土強(qiáng)度不足造成結(jié)構(gòu)承載能力明顯下降，又 不便采用加固補(bǔ)強(qiáng)方法處理時(shí)， 通常采用減少結(jié)構(gòu)荷載的方法處理。 例如，采用 高效

13、輕質(zhì)的保溫材料代替白灰爐渣或水泥爐渣等措施， 減輕建筑物自重， 又如降 低建筑物的總高度等。（4）結(jié)構(gòu)加固：柱混凝土強(qiáng)度不足時(shí)，可采用外包鋼筋混凝土或外包鋼加 固，也可采用螺旋約束柱法加固。 梁混凝土強(qiáng)度低導(dǎo)致抗剪能力不足時(shí)， 可采用 外包鋼筋混凝土及粘貼鋼板方法加固。 當(dāng)梁混凝土強(qiáng)度嚴(yán)重不足， 導(dǎo)致正截面強(qiáng) 度達(dá)不到規(guī)范要求時(shí)， 可采用鋼筋混凝土加高梁， 也可采用預(yù)應(yīng)力拉桿補(bǔ)強(qiáng)體系 加固等。（5）分析驗(yàn)算挖掘潛力：當(dāng)混凝土實(shí)際強(qiáng)度與設(shè)計(jì)要求相差不多時(shí)，一般 通過(guò)分析驗(yàn)算， 多數(shù)可不作專(zhuān)門(mén)加固處理。 因?yàn)榛炷翉?qiáng)度不足對(duì)受彎構(gòu)件正截 面強(qiáng)度影響較小， 所以經(jīng)常采用這種方法處理： 必要時(shí)在驗(yàn)算的基礎(chǔ)上， 做荷載 試驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)結(jié)構(gòu)安全可靠， 不