建筑工程質(zhì)量事故分析與處理四-混凝土結(jié)構(gòu)工程課件

學(xué)習(xí)情境四混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量事故分析與處理情境導(dǎo)入

某辦公樓為九層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中現(xiàn)澆樓板厚120mm，某層樓板澆筑后不久，表面產(chǎn)生了許多不規(guī)則的裂縫，28d后拆除樓板模板后，發(fā)現(xiàn)板底面也有不少裂縫，其寬度為0.05～0.15mm，經(jīng)檢查這些裂縫是上、下貫通的。

產(chǎn)生裂縫的主要原因是澆混凝土?xí)r，氣候異常干燥，以及施工措施不力。

根據(jù)調(diào)查分析，認(rèn)為裂縫對承載能力和剛度影響甚小，但考慮建筑物的耐久性要求，還是對該工程的裂縫做了預(yù)防性修補。案例導(dǎo)航

對寬度大于0.08mm的裂縫，用改性環(huán)氧樹脂和改性氨基樹脂混合液灌漿，使開裂的混凝土重新黏合成整體。

所有裂縫均采取封閉保護措施。

樓板上面要做面層且滿足質(zhì)量要求，樓板底面的裂縫，全部沿裂縫方向涂刷約100mm寬的保護層。涂層使用聚丙烯樹脂及以瀝青為主要成分的材料。

該工程灌漿修補后，要鉆芯取試樣，檢查灌漿材料的充填情況，并將芯樣放在壓力機上試壓，檢驗樹脂充填與黏結(jié)質(zhì)量，結(jié)果需符合要求。學(xué)習(xí)單元一混凝土工程事故分析與處理基礎(chǔ)知識一、混凝土結(jié)構(gòu)表層缺損（一）混凝土結(jié)構(gòu)表層缺損的原因1．麻面2．蜂窩3．表皮酥松4．露筋5．缺棱掉角（二）混凝土結(jié)構(gòu)表層缺損的修補

若混凝土表面只有小的麻面及掉皮，可以用抹純水泥漿的方法抹平。

若混凝土表層有蜂窩、露筋、小的缺棱掉角、不深的表皮酥松，表面微細(xì)裂縫則可用抹水泥砂漿的方法修補。二、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫（一）混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因

引起裂縫的原因可歸結(jié)成結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩大類。1．結(jié)構(gòu)性裂縫

結(jié)構(gòu)性裂縫是由荷載引起的，其裂縫與荷載相對應(yīng)，是承載力不足的結(jié)果，其裂縫形式多種多樣，主要原因如下。（1）設(shè)計方面。

①設(shè)計中未考慮某些重要的次應(yīng)力作用。

②細(xì)部構(gòu)造處理不當(dāng)。③設(shè)計承載力不足。④構(gòu)件計算簡圖與實際受力情況不符。⑤局部承壓不足。（2）材料方面。

①水泥的安定性不合格。

②水泥的水化熱引起過大的溫差。

③混凝土配合比不當(dāng)。

④集料中有堿性集料或已風(fēng)化的集料。⑤混凝土干縮。⑥外加劑使用不當(dāng)。⑦混凝土拌合物泌水和沉陷。⑧砂、石含泥或其他有害雜質(zhì)超過規(guī)定。（3）施工方面。

①外加摻合劑拌和不均勻。

②攪拌和運輸時間過長。

③泵送混凝土過量增用水泥及加水。

④滑模施工時工藝不當(dāng)。

⑤模板支撐下沉，模板變形過大。⑥模板拼接不嚴(yán)，漏漿漏水。⑦澆筑時順序失誤。⑧澆筑時速度過快。⑨搗固不實。⑩混凝土終凝前鋼筋被擾動。（4）環(huán)境和使用方面。

①環(huán)境溫度與濕度的急劇變化。

②凍脹、凍融作用。

③腐蝕性介質(zhì)作用。

④振動作用。⑤使用超載。⑥反復(fù)荷載作用引起疲勞。⑦火災(zāi)及高溫作用。⑧地基沉降等。

如圖4-2所示，由于引起裂縫的原因不同，導(dǎo)致裂縫的形態(tài)也有所不同。圖4-2常見的裂縫形態(tài)示意圖2．非結(jié)構(gòu)性裂縫（1）塑性裂縫。

①混凝土集料沉落裂縫。

②塑性收縮裂縫。（2）收縮裂縫。常說的收縮裂縫包括凝縮裂縫和冷縮裂縫。

①凝縮裂縫是指混凝土結(jié)硬過程中因體積收縮而引起的裂縫。

②冷縮裂縫是指構(gòu)件因受氣溫降低的影響而收縮，且在構(gòu)件兩端受到強有力的約束而引起的裂縫，一般只有在氣溫低于0℃時才會出現(xiàn)。（3）溫度裂縫。溫度裂縫有表面溫度裂縫和貫穿溫度裂縫兩種。

①表面溫度裂縫是因水泥的水化熱產(chǎn)生的，多發(fā)生在大體積混凝土中。

②大多數(shù)貫穿溫度裂縫是由于結(jié)構(gòu)降溫較大，受到外界的約束而引起的。（4）沉降裂縫。地基的不均勻下沉，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上引起的沉降裂縫是工程中常發(fā)生的一種裂縫。（二）混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的修補1．填縫法

對于數(shù)量少但較寬的裂縫（寬度＞0.5mm）或因鋼筋銹脹使混凝土順筋剝落而形成的裂縫，可用填縫法。

以環(huán)氧樹脂為主劑的各種修補劑的配合比見表4-1。表4-1以環(huán)氧樹脂為主劑的各種修補劑的配合比2．灌漿法

灌漿法是把各種封縫漿液（樹脂漿液、水泥漿液或聚合物水泥漿液）用壓力方法注入裂縫深部，使構(gòu)件的整體性、耐久性及防水性得到加強和提高的方法。

環(huán)氧樹脂漿液的配方見表4-2，環(huán)氧樹脂漿液可灌入的裂縫寬度為0.1mm，黏結(jié)強度可達1.2～2.0Mpa。

甲基丙烯酸酯類漿液配方見表4-3，這類漿液可灌入的裂縫寬度為0.05mm，其黏結(jié)強度可達1.2～2.2MPa。表4-2環(huán)氧樹脂漿液配方表4-3甲基丙烯酸酯類漿液配方3．預(yù)應(yīng)力法

避開鋼筋，在構(gòu)件上鉆孔，然后穿入螺栓（預(yù)應(yīng)力筋），施加預(yù)應(yīng)力后，擰緊螺母，使裂縫減小或閉合。

成孔的方向最好與裂縫方向垂直。4．局部加固法

在混凝土裂縫位置，通過外包型鋼、外加鋼板或外粘環(huán)氧玻璃鋼等方法進行局部加固處理。5．結(jié)構(gòu)補強法

當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的安全和性能時，可考慮采用加強結(jié)構(gòu)的承載能力的方法。

常用的方法有增加鋼筋、加厚板、外包鋼筋混凝土、外包鋼、粘貼鋼板、預(yù)應(yīng)力補強體系等。三、因設(shè)計和計算失誤引起的混凝土結(jié)構(gòu)事故（一）因設(shè)計引起的事故（1）房屋長度過長而未按規(guī)定設(shè)置伸縮縫。（2）把基礎(chǔ)置于持力層的承載力相差很大的兩種或多種土層上而未妥善處理。（3）房屋形體不對稱，質(zhì)量分布不均勻。（4）主、次梁支承受力不明確，工業(yè)廠房或大空間采用輕屋架而沒有設(shè)置必要的支撐。（5）受動力作用的結(jié)構(gòu)與振源振動頻率相近而未采取措施。（6）結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性不夠。（二）因計算失誤引起的事故（1）任務(wù)急，時間緊，計算和繪圖錯誤而又未認(rèn)真校對。（2）荷載漏算或少算。（3）采用標(biāo)準(zhǔn)圖后未結(jié)合實際情況復(fù)核，甚至認(rèn)為原有設(shè)計有安全儲備而任意減小斷面，少配鋼筋或降低材料強度等級。（4）問題比較復(fù)雜，做了不妥當(dāng)?shù)暮喕?。?）盲目相信電算，因輸入有誤或與編制程序的假定不符造成輸出結(jié)果并不正確也盲目采用。（6）設(shè)計時所取可靠度不足或偏低。四、因混凝土強度不足引起的事故（一）材料質(zhì)量原因（1）水泥質(zhì)量差。（2）集料（砂、石）質(zhì)量差。（3）拌合水質(zhì)量不合格。（4）摻用外加劑質(zhì)量差。（二）混凝土配合比不當(dāng)（1）隨意套用配合比。（2）用水量大。（3）水泥用量不足。（4）砂、石計量不準(zhǔn)。（5）外加劑用錯。（6）堿-集料反應(yīng)。（三）混凝土施工工藝原因（1）運輸條件差。（2）混凝土拌制不佳。（3）混凝土澆筑不當(dāng)。（4）模板漏漿嚴(yán)重。（5）混凝土養(yǎng)護不當(dāng)。（6）冬季施工技術(shù)措施不落實。（四）試塊管理不善（1）試塊未經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護。（2）試模管理差。（3）不按規(guī)定制作試塊。五、因施工不當(dāng)引起的事故（一）不按圖施工（二）施工人員存在認(rèn)識誤區(qū)（三）市場不規(guī)范（四）材料進場把關(guān)不嚴(yán)六、因結(jié)構(gòu)使用、改建不當(dāng)引起的事故（一）使用中任意加大荷載（二）加層不當(dāng)（三）工業(yè)廠房屋面積灰過厚（四）維修改造不當(dāng)學(xué)習(xí)單元二鋼筋工程事故分析與處理一、鋼筋表面銹蝕（一）鋼筋銹蝕原因

鋼筋表面產(chǎn)生銹蝕是最常見的一種質(zhì)量問題，產(chǎn)生的原因有：保管不良，受到雨、雪或其他物質(zhì)的侵蝕；或者存放期過長，長期在空氣中產(chǎn)生氧化；或者倉庫環(huán)境潮濕，通風(fēng)不良。（二）預(yù)防措施

鋼筋原料應(yīng)存放在倉庫貨料棚內(nèi)，保持地面干燥；鋼筋不得堆放在地面上，必須用混凝土墩、磚或墊木墊起，使離地面200mm以上；庫存期限不得過長，原則上先進庫的先使用。二、配筋不足（一）造成配筋不足的原因1．設(shè)計方面的原因2．施工方面的原因

混凝土強度達不到設(shè)計要求；鋼筋少配、誤配；材料使用不當(dāng)或失誤；隨便用光圓鋼筋代替變形鋼筋；使用受潮過期的水泥；隨便套用混凝土配合比；砂石質(zhì)量差等。3．使用方面的原因

使用時嚴(yán)重超載，如更改設(shè)計、改變功能、增加設(shè)備、屋面積灰等均能使構(gòu)件荷載增加而超載，導(dǎo)致承載力不足；屋面材料因下雨浸水引起荷載增大；隨意在墻上打洞也會引起局部破壞和損傷事故。4．其他原因

地基的不均勻沉降，產(chǎn)生附加應(yīng)力；構(gòu)件

耐久性不足，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，降低構(gòu)件承載力；

構(gòu)造方面，錨固不足、搭接長度不夠、焊接不

牢等，均可能使構(gòu)件承載力不足。（二）梁、板承載力不足的事故表現(xiàn)及處理措施1．正截面的破壞特征及處理措施（1）破壞特征。鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)屬受彎構(gòu)件，正截面的破壞特征主要表現(xiàn)為裂縫的發(fā)生和發(fā)展。（2）處理措施。

①如果是少筋梁，必須進行加固。可選用在受拉區(qū)增加鋼筋的加固方法。

②如果是適筋梁，則可根據(jù)裂縫的寬度、構(gòu)件的撓度和鋼筋的應(yīng)力來判斷是否進行加固。

③如果是超筋梁，由于在受拉區(qū)進行加筋補強不起作用，因此必須采用加大受壓區(qū)截面的辦法或采用增設(shè)支點的辦法進行加固。2．斜截面的破壞特征

梁的斜截面抗剪試驗表明，斜裂縫始自兩種情況：一種是首先在構(gòu)件的受拉邊緣出現(xiàn)垂直裂縫，然后在彎矩和剪力的共同作用下斜向發(fā)展；另一種是出現(xiàn)在梁腹的腹剪斜裂縫，對于Ｔ形、Ｉ形等腹板較薄的梁，常在梁腹部中和軸附近首先出現(xiàn)這類裂縫，然后隨著荷載的增加，分別向梁頂和梁底斜向發(fā)展。三、鋼筋錯位偏差嚴(yán)重（一）隨意改變設(shè)計

隨意改變設(shè)計常見的有兩類：一類是不按施工圖施工，把鋼筋位置放錯；另一類是亂改建筑的設(shè)計或結(jié)構(gòu)構(gòu)造，導(dǎo)致原有的鋼筋安裝固定有困難。（二）施工工藝不當(dāng)四、鋼筋脆斷

常見的鋼筋脆斷有低合金鋼筋或進口鋼筋運輸裝卸中脆斷、電焊脆斷等。

主要原因是鋼筋加工工藝錯誤；運輸裝卸方法不當(dāng)，使鋼筋承受過大的沖擊應(yīng)力；對進口鋼筋的性能不夠了解，焊接工藝不良，以及不適當(dāng)?shù)厥褂秒姾腹潭ㄤ摻钗恢玫?。學(xué)習(xí)單元三模板工程事故分析與處理基礎(chǔ)知識一、模板的安裝要求 《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（2011年版）》（GB50204—2002）對模板的安裝提出了以下要求。（1）模板的接縫不應(yīng)漏漿；在澆筑混凝土前，木模板應(yīng)澆水濕潤，但模板內(nèi)不應(yīng)有積水。（2）模板與混凝土的接觸面應(yīng)清理干凈并涂刷隔離劑，但不得采用影響結(jié)構(gòu)性能或妨礙裝飾工程施工的隔離劑。（3）澆筑混凝土前，模板內(nèi)的雜物應(yīng)清理干凈。（4）對清水混凝土工程及裝飾混凝土工程，應(yīng)使用能達到設(shè)計效果的模板。

從《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（2011年版）》（GB50204—2002）的要求來看，如果模板不能按設(shè)計要求成型，沒有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，不能保證接縫嚴(yán)密，就會影響混凝土的質(zhì)量、構(gòu)件的尺寸和形狀、結(jié)構(gòu)的安全，產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量事故。二、模板事故原因分析（1）沒有對模板進行設(shè)計或設(shè)計不合理，設(shè)計計算簡圖與實際情況相差很大。（2）審查圖紙、照圖施工不認(rèn)真或技術(shù)交底不清；施工操作人員沒有經(jīng)過培訓(xùn)，不熟悉支架的結(jié)構(gòu)、材料性能和施工方法。（3）豎向承重支撐在地基土上未夯實，或支撐下未墊平板，或無排水措施，造成支撐部分地基下沉。（4）對模板設(shè)計圖翻樣不認(rèn)真或有誤，在模板制作中不仔細(xì)，質(zhì)量不合格，制作模板的材料選用不當(dāng)。（5）在測量放線時不認(rèn)真，軸線測放出現(xiàn)較大誤差。（6）模板的安裝固定預(yù)先沒有很好的計劃，造成模板支設(shè)未校直撐牢，支撐系統(tǒng)整體穩(wěn)定性不足，在施工荷載作用下發(fā)生變形。（7）施工荷載過大或混凝土的澆筑速度過快或振搗過度，造成模板變形太大。（8）梁、柱交接部位，接頭尺寸不準(zhǔn)、錯位。（9）模板間支撐的方法不當(dāng)。（10）模板支撐系統(tǒng)未被足夠重視，未采取相應(yīng)的技術(shù)措施，造成模板的支撐系統(tǒng)強度、剛度或穩(wěn)定性不足；無限位措施或限位措施不當(dāng)。（11）未按規(guī)范要求進行施工，或施工措施不到位。（12）脫模劑使用不當(dāng)，拆模太早或拆模時技術(shù)要求、安全措施不到位。學(xué)習(xí)單元四局部坍塌事故分析與處理基礎(chǔ)知識一、局部倒塌事故原因分析（一）設(shè)計構(gòu)造方案或計算簡圖錯誤（二）盲目修改設(shè)計（三）施工順序錯誤（四）施工質(zhì)量低劣（五）結(jié)構(gòu)超載造成倒塌（六）使用不當(dāng)（七）事故分析處理不當(dāng)二、局部倒塌事故的處理方法（一）排險拆除工作（二）鑒定未倒塌部分（三）確定倒塌原因（四）選擇補強措施學(xué)習(xí)單元五混凝土結(jié)構(gòu)的加固與補強基礎(chǔ)知識一、增大截面加固法（一）增大截面加固法原理及作用（1）增大截面加固法原理。增大截面加固法是指在原受彎構(gòu)件的上面或下面澆一層新的混凝土并補加相應(yīng)的鋼筋，如圖4-10所示，以提高原構(gòu)件承載能力的方法。這是工程中常用的一種加固方法。（2）增大截面加固法的作用。（二）新舊混凝土截面獨立工作情況（1）受力特征。加固構(gòu)件在澆筑后澆層之前，如果沒有對被污染或有其他構(gòu)造層（如瀝青防水層、粉刷層等）的原構(gòu)件表面做很好的處理，將導(dǎo)致黏合面黏結(jié)強度不足，無法使新舊混凝土接合成一體，從而導(dǎo)致構(gòu)件受力后不能保證二者變形符合平截面假定，這時，不能將新舊混凝土作為整體進行截面設(shè)計和承載力計算。（2）承載力計算。由受力特征決定，構(gòu)件在加固后的承載力計算，只能將新舊混凝土截面視為各自獨立工作考慮，其承擔(dān)的彎矩按新舊混凝土截面的剛度進行分配。具體計算如下：

式中，Mz——作用于加固構(gòu)件上的總彎矩，kN·m； ky——原構(gòu)件的彎矩分配系數(shù)； kx——新澆部分的彎矩系數(shù)； h——原構(gòu)件的截面高度，mm； hx——新澆混凝土的截面高度，mm； α——原構(gòu)件的剛度折減系數(shù)。（三）新舊混凝土截面整體工作情況

圖4-11所示為疊合構(gòu)件各階段的受力特征。

在澆搗疊合層前，構(gòu)件上作用有彎矩M1，截面上的應(yīng)力如圖4-11（b）所示，稱為第一階段受力。

待疊合層中的混凝土達到設(shè)計強度后，構(gòu)件進入整體工作階段。

新增加的荷載在構(gòu)件上產(chǎn)生的彎矩為M2，由疊合構(gòu)件的全高h(yuǎn)1

承擔(dān)。

截面應(yīng)力如圖4-11（c）所示，稱為第二階段受力。圖4-11疊合梁截面受力特征

在總彎矩Mz=M1+M2

的作用下，截面的應(yīng)力如圖4-11（d）所示。二、外包鋼加固法

外包鋼加固法是將型鋼（角鋼、扁鋼等）包于混凝土構(gòu)件的四角或兩側(cè)，型鋼之間用綴板連接形成鋼構(gòu)架，與原混凝土構(gòu)件共同受力。

加固截面如圖4-13所示，習(xí)慣上將其分為干式外包鋼加固和濕式外包鋼加固兩種。

所謂干式外包鋼加固，就是把型鋼直接外包于原構(gòu)件（與原構(gòu)件間沒有黏結(jié)），或雖填有水泥砂漿，但不能保證結(jié)合面剪力有效傳遞的外包鋼加固方法［見圖4-13（b）、（c）、（e）］。

所謂濕式外包鋼加固，就是在型鋼與原柱間留有一定間隙，并在其間填塞乳膠水泥漿或環(huán)氧砂漿或澆灌細(xì)石混凝土，將兩者黏結(jié)成一體的加固方法［見圖4-13（a）、（d）］。

通常，對梁多采用單面外包鋼加固，對柱多采用雙面外包鋼加固。三、粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法通常用于加固受彎構(gòu)件，如圖4-14所示。圖4-14粘貼鋼板示意圖四、碳纖維加固法

碳纖維加固法修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)所用材料有碳纖維布及黏結(jié)材料兩種。（一）受彎加固1．破壞形態(tài)

根據(jù)試驗研究結(jié)果，碳纖維片材加固受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)主要有以下幾種。（1）受拉鋼筋屈服后，在碳纖維未達極限強度前，壓區(qū)混凝土受壓破壞。（2）受拉鋼筋屈服后，碳纖維片材拉斷，而此時壓區(qū)混凝土尚未壓壞。（3）受拉鋼筋達到屈服前，壓區(qū)混凝土壓壞。（4）碳纖維片材與混凝土產(chǎn)生剝離破壞。2．構(gòu)造措施（1）當(dāng)對梁、板正彎矩進行受彎加固時，碳纖維片材宜延伸至支座邊緣。（2）當(dāng)碳纖維片材的延伸長度無法滿足延伸長度的要求時，應(yīng)采取附加錨固措施。對梁，在延伸長度范圍內(nèi)設(shè)置碳纖維片材U形箍；對板，可設(shè)置垂直于受力碳纖維方向的壓條。（3）在碳纖維片材延伸長度端部和集中荷載作用點兩側(cè)宜設(shè)置構(gòu)造碳纖維片材U形