混凝土結(jié)構(gòu)事故案例分析課件

第三講：混凝土結(jié)構(gòu)事故案例分析一、混凝土受凍或養(yǎng)護(hù)溫度過(guò)低事故案例某工程為三層磚混結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋，縱墻承重、灰土基礎(chǔ)（圖2.13）。施工后于當(dāng)年10月澆灌二層樓蓋混凝土。全部主體結(jié)構(gòu)于第二年1月完工。在4月間進(jìn)行裝修工程時(shí)，發(fā)現(xiàn)各層大梁均有斜裂縫。其現(xiàn)象：裂縫多為斜向，傾角50°～60°，且多發(fā)生在300mm的鋼箍間距內(nèi)。近梁中部為豎向裂縫斜裂縫兩端密集，中部稀少（值得注意的是在縱筋截?cái)嗵幎加行绷芽p）；其沿梁高度方向的位置較多地在中和軸以下，個(gè)別貫通梁高。裂縫寬度在梁端附近約0.5～1.2mm，近跨中約0.1～0.5mm；裂縫深度一般小于1/3，個(gè)別的兩端穿通；裂縫數(shù)量每根梁少則4根，多則22根，一般為10～15根?；炷潦軆龌蝠B(yǎng)護(hù)溫度過(guò)低事故案例圖片事故加固方案由于梁上有大量斜裂縫，很容易發(fā)生脆性截面破壞，引起梁的斷裂，故必須進(jìn)行加固。加固方案是在原大梁外包一U形截面梁，該梁按承受原來(lái)梁的的全部彎矩和剪力進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在U形截面梁的端部沿墻設(shè)置鋼筋混凝土柱和基礎(chǔ)，作為加固梁的支承。二、混凝土

初期收縮事故

案例某辦公樓為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。在達(dá)到預(yù)定混凝土強(qiáng)度拆除樓板模板時(shí)，發(fā)現(xiàn)板上有無(wú)數(shù)走向不規(guī)則的微細(xì)裂紋，如圖2.16所示。裂縫寬0.05～0.15mm，有時(shí)上下貫通，但其總體特征是板上裂紋多于板下裂紋事故原因分析及

處理措施查得施工時(shí)的氣象條件是：上午9時(shí)氣溫13°C，風(fēng)速7m/s，相對(duì)濕度40%；中午溫度15°C，風(fēng)速13m/s（最大瞬時(shí)風(fēng)速達(dá)18m/s），相對(duì)濕度29%；下午5時(shí)溫度11°C，風(fēng)速11m/s，相對(duì)濕度39%。灌注混凝土就是在這種非常干燥的條件下進(jìn)行的。由于異常干燥加上強(qiáng)風(fēng)影響，故使得混凝土在凝結(jié)后不久即出現(xiàn)裂紋。根據(jù)有關(guān)資料記載：當(dāng)風(fēng)速為16m/s時(shí)，混凝土的蒸發(fā)速度為無(wú)風(fēng)時(shí)的4倍；當(dāng)相對(duì)濕度10%時(shí)，混凝土的蒸發(fā)速度為相對(duì)濕度90%時(shí)的9倍以上。根據(jù)這些參數(shù)推算，本工程在上述氣象條件下的蒸發(fā)速度可達(dá)通常條件的8～10倍。因此，可以認(rèn)為與大氣接觸的樓板上面受干燥空氣和強(qiáng)風(fēng)的影響成為產(chǎn)生較多失水收縮裂紋的主因，而曾受模板保護(hù)的樓板下面這種失水收縮裂紋會(huì)比較少一點(diǎn)。經(jīng)過(guò)對(duì)灌注樓板是預(yù)留的試塊和對(duì)樓板承載能力進(jìn)行試驗(yàn)，均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這說(shuō)明具有失水收縮的混凝土初期裂紋對(duì)樓板的承載力并無(wú)影響。但是為了建筑物的耐久性，還應(yīng)使用樹(shù)脂注入法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。事故原因分析混凝土灌注高度太高。7m多高的柱子在模板上未留灌注混凝土的洞口，傾倒混凝土?xí)r未用串筒、留管等設(shè)施，違反施工驗(yàn)收規(guī)范中關(guān)于“混凝土自由傾落高度不宜超過(guò)2m”及“柱子分段灌注高度不應(yīng)大于3.0m”的規(guī)定，使混凝土在灌注過(guò)程中已有離析現(xiàn)象。灌注混凝土厚度太厚，搗固要求不嚴(yán)。施工時(shí)未用振搗棒，而采用6m長(zhǎng)的木桿搗固，并且錯(cuò)誤地規(guī)定每次灌注厚度以一車混凝土為準(zhǔn)（約厚40cm），灌注后搗固30下即可。此規(guī)定違反了施工驗(yàn)收規(guī)范中關(guān)于“柱子灌注厚度不得超過(guò)20cm”的界限。柱子鋼筋搭接處的設(shè)計(jì)凈距太小，只有31～37.5mm，小于設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定柱縱筋凈距應(yīng)≥50mm的要求。實(shí)際上有的露筋處凈距為0或10mm。事故處理方案剔除全部蜂窩四周的松散混凝土；用濕麻袋塞在鑿剔面上，經(jīng)24h使混凝土濕透厚度至少40～50mm；按照蜂窩尺寸支以有喇叭口的模板，如圖2.19（e）；灌注加有早強(qiáng)劑的C30（舊混凝土為C20）豆石混凝土；養(yǎng)護(hù)14晝夜；拆模后將喇叭口上的混凝土鑿除。除以上補(bǔ)強(qiáng)措施外，還應(yīng)對(duì)柱進(jìn)行超聲波探傷，查明是否還有隱患。

四、混凝土施工縫處理不當(dāng)事故案例某會(huì)議室門廳，屋面板為預(yù)制樓板，而大梁、圈梁、雨罩均為現(xiàn)澆C20鋼筋混凝土構(gòu)件（圖2.27）。施工時(shí)，大梁混凝土先灌筑，圈梁、雨罩混凝土因故后澆灌，但卻不適當(dāng)?shù)貙⑹┕たp留在大梁梁端與圈梁交接處（圖2.27甲），而且施工縫處的混凝土沒(méi)有妥善處理，又由于該處混凝土沒(méi)有側(cè)向限制而無(wú)法振搗，實(shí)際上形成松散的一堆。事故處理措施將梁端混凝土用工小心地鑿成如圖2.27乙所示形狀，并將部分預(yù)制樓板，以加強(qiáng)梁端的抗剪能力。五、混凝土受腐蝕事故案例北京某旅館的某區(qū)為一6層兩跨連續(xù)梁的現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，上鋪預(yù)應(yīng)力空心樓板，房屋四周的底層和二層為490mm厚承重磚墻，二層以上為370mm厚承重磚墻。全樓底層5.0m高，用作餐館，底層以上層高3.60m，用作客房。底層中間柱截面為圓形，直徑550mm，配置9根直徑為22的二級(jí)鋼筋縱向受力鋼筋，￠6@200箍筋，如圖2.35所示。柱基礎(chǔ)的底面積為3.50m×3.50m的單柱鋼筋混凝土階梯形基礎(chǔ)；四周承重墻為磚砌大放腳條形基礎(chǔ)，底部寬度1.60m，二者均以地基承載力fk=180Kn/m2(持力土層為粘性土)，并考慮基礎(chǔ)寬、深度修正后的地基承載力設(shè)計(jì)值算得。該房屋的一層鋼筋混凝土工程在冬季進(jìn)行施工，為混凝土防凍而在澆筑混凝土?xí)r摻入了水泥用量3%的氯鹽。該工程建成使用兩年后，某日，突然在底層餐廳A柱柱頂附近處，掉下一塊約40mm直徑的混凝土碎塊。為防止房屋倒塌，餐廳和旅館不得不暫時(shí)停止?fàn)I業(yè)，檢查事故原因。事故原因分析在該建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)兩跨連續(xù)梁施加于柱的荷載，均是按每跨50%的全部恒活荷載傳遞給柱估算的（另50%由承重墻承受），與理論上準(zhǔn)確的兩跨連續(xù)梁傳遞給柱的荷載相比，少算25%的荷重。

柱基礎(chǔ)和承重墻基礎(chǔ)雖均按fk=180Kn/m2設(shè)計(jì)，但經(jīng)復(fù)核，兩側(cè)承重墻下條形基礎(chǔ)的計(jì)算沉降估計(jì)45mm左右，顯然大于鋼筋混凝土柱下基礎(chǔ)的計(jì)算沉降量（估計(jì)在34mm左右）。雖然，他們間的沉降差為11mm﹤0.002l=0.002×7000=14mm,是允許的；但是，由于支承連續(xù)梁的承重墻相對(duì)“軟”（沉降量相對(duì)大）。而支承連續(xù)梁的柱相對(duì)“硬”（沉降量相對(duì)?。?，致使樓蓋荷載往柱的方向調(diào)整，使得中間柱實(shí)際承受的荷載比設(shè)計(jì)值大而兩側(cè)承重墻實(shí)際承受的荷載比設(shè)計(jì)值要小。（1）和（2）項(xiàng)累計(jì)，柱實(shí)際承受的荷載將比設(shè)計(jì)值要大得多。事故原因分析底層混凝土工程是在冬季施工的，混凝土在澆筑是摻加了氯鹽防凍劑，對(duì)混凝土有鹽污染作用，對(duì)混凝土中的鋼筋腐蝕起催化作用。實(shí)際上，從底層柱破壞處的鋼筋實(shí)況分析，縱向鋼筋和箍筋均已生銹，箍筋直徑原為￠6，銹后實(shí)為￠5.2左右，截面損失率約為25%。如此細(xì)又如此稀的箍筋難以承受柱端截面上9根直徑為22的二級(jí)鋼筋縱筋側(cè)向壓屈所產(chǎn)生的橫拉力，起結(jié)果必然是箍筋在其最薄弱處斷裂，此斷裂后的混凝土保護(hù)層剝落，混凝土碎塊下掉。

六、鋼筋配置不當(dāng)事故案例某百貨大樓一層櫥窗上設(shè)置有挑出1200mm通長(zhǎng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土雨篷，如圖2.36（a）。待到達(dá)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度拆模時(shí)，突然發(fā)生從雨篷根部折斷的質(zhì)量事故，呈門簾狀如圖2.36（b）。事故分析受力筋放錯(cuò)了位置（離模板只有20mm，如圖2.36c）所致。原來(lái)受力筋按設(shè)計(jì)布置，鋼筋工綁扎好后就離開(kāi)了。打混凝土前，一些“好心人”看到雨篷鋼筋浮擱在過(guò)梁箍筋上，受力筋又放在雨篷頂部（傳統(tǒng)的概念總以為受力筋就放在構(gòu)件底面），就把受力筋臨時(shí)改放到過(guò)梁的箍筋里面，并貼著模板。打混凝土?xí)r，現(xiàn)場(chǎng)人員沒(méi)有對(duì)受力筋位置進(jìn)行檢查，于是發(fā)生上述事故。事故

案例

處理方法

在柱的短邊各補(bǔ)上225插筋。為保證新加插筋的錨固，在兩個(gè)短邊上各用325橫筋與短邊325焊成一體，并將第二步臺(tái)階加高500mm。加高臺(tái)階時(shí)將原基礎(chǔ)面鑿毛、清洗、支模、澆筑提高一級(jí)的混凝土，并在新臺(tái)階面層鋪設(shè)￠6@200鋼筋網(wǎng)一層。原設(shè)計(jì)在柱底500mm高度內(nèi)加密箍筋，現(xiàn)增至1000mm。八、水泥和骨料含有害物質(zhì)事故

案例山西某廠有9幢4層磚混結(jié)構(gòu)住宅，均采用預(yù)制空心樓板。該工程1984年5月開(kāi)工，同年底完成主體工程，翌年內(nèi)部裝修。在1985年6月進(jìn)行工程質(zhì)量檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中一幢（12號(hào)樓）有多處預(yù)制樓板起鼓、酥裂情況。隨后，該樓樓板損壞愈來(lái)愈嚴(yán)重，其它四幢（11、13、16、17號(hào)樓）也有相繼不同程度地出現(xiàn)破壞跡象。事故

案例分析及

原因從預(yù)制板普遍破壞跡象看，主要是由于混凝土材料品質(zhì)不良引起的，而且顯然是因?yàn)榛炷羶?nèi)含有害物使材料逐漸發(fā)生物理化學(xué)變化引起體積膨脹所造成的。于是，從破壞最嚴(yán)重的樓板以及尚未出廠的樓板上取樣2000余個(gè)，篩選10％，再?gòu)闹谐槌霾糠謽悠纷鞑牧系幕瘜W(xué)分析和巖相分析檢驗(yàn)。檢驗(yàn)時(shí)按粗骨料的不同顏色分類。由此可見(jiàn)，過(guò)量的游離SO3（大大超過(guò)規(guī)定的含量標(biāo)準(zhǔn)1％~3.5％，且SO3﹥1％的占總分析樣的78.9％）在混凝土凝結(jié)硬化后繼續(xù)與水化鋁酸鈣作用形成水化硫鋁酸鈣，未耗盡的石膏也可能在混凝土硬化后繼續(xù)生成水化硫鋁酸鈣，而水化硫鋁酸鈣生成時(shí)的體積約達(dá)原體積的2.5倍，這就是造成預(yù)制板混凝土膨脹、酥裂、破壞乃至倒塌的主要內(nèi)在原因。事故

案例分析

背景一、什么是水泥混凝土的堿骨料反應(yīng)

堿骨料反應(yīng)是混凝土原材料中的水泥、外加劑、混合材和水中的堿(Na2O或K2O)與骨料中的活性成分反應(yīng)，在混凝土澆筑成型后若干午(數(shù)年至二、三十年)逐漸反應(yīng)，反應(yīng)生成物吸水膨脹使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，

膨脹開(kāi)裂、導(dǎo)致混凝土失去設(shè)計(jì)性能。由于活性骨料經(jīng)攪拌后大體上呈均勻分布。所以一旦

發(fā)生堿骨料反應(yīng)、混凝土內(nèi)各部分均產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，將混凝土自身脹裂、發(fā)展嚴(yán)重的只能拆除，無(wú)法補(bǔ)救，因而被稱為混凝土的癌癥。

二、堿骨料反應(yīng)的分類和機(jī)理

1．堿硅酸反應(yīng)

1940年美國(guó)加利尼亞州公路局的斯坦敦，首先發(fā)現(xiàn)堿骨料反應(yīng)問(wèn)題，引起全世界混凝土工程界的重視，這種反應(yīng)就是堿硅酸反應(yīng)。堿硅酸反應(yīng)是水泥中的堿與骨料中的活性氧化硅成分反應(yīng)產(chǎn)生堿硅酸鹽凝膠或稱堿硅凝膠，堿硅凝膠固體體積大于反應(yīng)前的體積，而且有強(qiáng)烈的吸水性，吸水后膨脹引起混凝土內(nèi)部膨脹應(yīng)力，而且堿硅凝膠吸水后進(jìn)一步促進(jìn)堿骨料反應(yīng)的發(fā)展、使混凝土內(nèi)部膨脹應(yīng)力增大，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。發(fā)展嚴(yán)重的會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)崩潰。

能與堿發(fā)生反應(yīng)的活性氧化硅礦物有蛋白石、玉髓、鱗石英、方英石、火山玻璃及結(jié)晶有缺欠的石英以及微晶、隱晶石英等，而這些活性礦物廣泛存在于多種巖石中。因而迄今為止世界各國(guó)發(fā)生的堿骨科反應(yīng)絕大多數(shù)為堿硅酸反應(yīng)事故

案例分析為了確定此墻面的嚴(yán)重網(wǎng)狀裂紋是否為堿—骨料反應(yīng)所致，在裂紋處鉆一直徑70mm、長(zhǎng)120mm的混凝土圓柱芯體。將此芯體橫向鋸成若干磨光薄片，在反光顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有許多網(wǎng)狀裂縫（圖2.6）。將此磨光薄片進(jìn)行巖相分析，發(fā)現(xiàn)每個(gè)薄片含有6～11枚粗骨料中有1～3枚粗骨料含微晶石英和玉髓。將磨光薄片在掃描電鏡下觀察并進(jìn)行能譜分析，發(fā)現(xiàn)骨料邊緣的鉀含