混凝土爆裂缺陷的原因及分析

1、混凝土爆裂缺陷的原因及分析1混凝土爆裂分布及外觀(guān)該工程二、三、四層柱、梁、板混凝土構(gòu)件均出現(xiàn)了不同程度的爆裂現(xiàn)象，剝開(kāi)即將爆脫的混凝土，爆點(diǎn)處有粉化的紅褐色顆粒，如圖1和圖2所示。2混凝土爆裂原因分析2.1XRD、巖相分析取混凝土爆裂處粗骨料進(jìn)行XRD分析和巖相分析。XRD分析表明，碎石主要由石英、長(zhǎng)石和云母組成，結(jié)果如圖3所示。巖相分析顯示，碎石中石英晶體和長(zhǎng)石晶體呈鑲嵌結(jié)構(gòu)，有一些云母分散分布在碎石中，局部有少量微晶質(zhì)至隱晶質(zhì)石英，結(jié)果如圖4所示。通過(guò)上述微觀(guān)分析可知，混凝土所用碎石中未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致混凝土爆裂的可疑物質(zhì)。2.2SEM分析取爆裂處混凝土試樣與未爆裂試樣進(jìn)行SEM對(duì)比分析，結(jié)果如圖

2、4和圖5所示。由圖5可知，爆裂處砂漿形貌與未爆裂處無(wú)顯著差異，說(shuō)明在混凝土中未存在影響水泥水化的物質(zhì)。2.3化學(xué)分析分別取混凝土爆裂處紅褐色粉末和未爆裂處正常砂漿進(jìn)行化學(xué)分析，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，與未爆脫處正常砂漿相比，紅褐色粉末中Fe2O3、CaO、MgO含量較高。2.4混凝土安定性檢測(cè)在三層樓面梁14-15/D、四層樓面梁5/C-D處各鉆取一組芯樣，根據(jù)GB/T50344-2004建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)附錄B“f-CaO對(duì)混凝土質(zhì)量的影響的檢測(cè)”。制作兩組標(biāo)準(zhǔn)薄片進(jìn)行沸煮試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，兩組薄片均發(fā)生嚴(yán)重破損（以紅褐色骨料為中心層放射性開(kāi)裂），如圖6所示。此現(xiàn)象符合GB/T50344-

3、2004建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)附錄B中B.0.7.1所述，證明此紅褐色顆粒中所含的游離氧化鈣含量過(guò)多。2.5沸煮法強(qiáng)度對(duì)比在該工程二、三層梁鉆取直徑為75mm的芯樣。同一根芯樣制作成兩個(gè)芯樣試件。通過(guò)沸煮法對(duì)芯樣試件進(jìn)行加速反應(yīng)，冷卻后的芯樣抗壓強(qiáng)度與未沸煮的芯樣抗壓強(qiáng)度比較結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，與正常芯樣試件相比，表面已發(fā)生爆脫的芯樣試件抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低。正常芯樣試件在沸煮后大部分都遭破損，未破損的芯樣試件抗壓強(qiáng)度也發(fā)生了不同程度的衰減，衰減率最大為34.3%。2.6混凝土爆裂原因分析由上述試驗(yàn)可知，混凝土爆裂的原因可以排除粗骨料和與水泥水化有關(guān)的原因。與未爆脫處正常砂漿相比，紅褐色粉末中F

4、e2O3、f-CaO、MgO含量較高，后經(jīng)調(diào)查，混凝土生產(chǎn)廠(chǎng)家在混凝土攪拌過(guò)程中加入了一定量的鋼渣代替碎石。在鋼渣產(chǎn)生過(guò)程中，鋼渣中的CaO、MgO經(jīng)過(guò)高溫煅燒，結(jié)構(gòu)致密，其水化過(guò)程十分緩慢并伴隨著體積膨脹。有文獻(xiàn)指出，CaO與水反應(yīng)生成Ca（OH）2時(shí)體積膨脹97.9%，同樣MgO與水反應(yīng)生成Mg（OH）2過(guò)程中，一般可以膨脹2.2倍。在混凝土拌合完成后乃至服役期內(nèi)，鋼渣中的CaO、MgO與混凝土內(nèi)的自由水或外界滲入的水分發(fā)生水化反應(yīng)，生成Ca（OH）2、Mg（OH）2，導(dǎo)致體積膨脹并以鋼渣為中心形成徑向輻射爆裂縫或細(xì)裂紋。如鋼渣摻量較小，可以鑿開(kāi)混凝土后，清除爆裂物，進(jìn)行混凝土修補(bǔ)，相對(duì)較易處理；如摻量較大，造成全局性損害，處理就較困難。一些埋藏較深、水化更慢的鋼渣可能在較晚時(shí)期陸續(xù)發(fā)生爆裂，應(yīng)制定相應(yīng)的、專(zhuān)門(mén)的處理措施。3結(jié)論（1）該工程出現(xiàn)的混凝土爆裂現(xiàn)象是由于鋼渣中經(jīng)高溫煅燒的CaO、MgO遇水發(fā)生水化反應(yīng)，固相體積增大，發(fā)生局部膨脹引起的。（2）