钢筋混凝土冻害事故分析与处理
蚌埠市某综合加工楼在结构施工期间,由于缺乏冬期施工措施,致使屋面结构大面积严重冻损,后经加固处理,取得了良好的结果.
工程概况
该工程总面积3316m2,全部为现浇钢筋混凝土梁,板,柱框架结构.1月份浇灌屋面混凝土,采用矿渣硅酸盐水泥,骨料为河砂,卵石,施工使用钢模板.浇灌混凝土当日气温为5℃左右,下午因大风气温降至-5℃以下.操作中途振捣器损坏,仍继续施工,完工后也未进行保温养护.因为急于归还模板,在低温情况下,提前拆模.拆模时即发现板反面呈麻面状,但未引起注意.春节后检查,发现板面剥落,裂缝很多.
钢筋混凝土冻害分析
现场检查混凝土有以下冻害现象:
1.板面剥落.板面剥落正反两面都存在.板反面覆盖着一层白色的钙化物,用手擦时表层呈粉状脱落并形成麻面.板正面疏松,用木板刮时表层剥落,露出的石子稍加晃动即脱离.混凝土剥落的原因可能是混凝土硬化初期,了由于振捣和抹平,在板表面形成了含水泥量较多的不透水致密层;另一方面固体颗粒下沉挤密和混凝土硬化收缩后产生泌水,泌出的水由于温度低,不易被蒸发而积存在表层的下边,形成局部多孔体.如果气温下降,则多孔质部分的自由水结冰冻胀,从下向上推挤表层,从而使板面剥落.剥落使板的有效厚度减小,刚度降低,其次板面密实性差,易渗漏水造成板内钢筋锈蚀,影响结构的耐久性.
2.混凝土强度降低.用回弹仪进行普遍检测,混凝土强度等级大部在C10~C13之间,个别较差部位低于C6.对回弹仪测定强度等级低于C8部位凿取块体试压,强度等级低于C6,其它部位凿取块体试压,强度等级约为C10,表明混凝土强度普遍低于设计强度等级C18.观察混凝土内部时发现,在强度等级比较低的部位,混凝土骨料砾石表面有明显的结冰痕迹,敲击易碎,且与钢筋几乎没有粘结力.其它部位虽未见明显结冰痕迹,但混凝土内部多孔隙,且较大,说明混凝土水灰比过大.另一方面搅拌振捣也比较马虎.
混凝土强度降低的原因是混凝土硬化过程中,水和水泥矿物的化学反应随水的活性下降而减弱,但水的活性又随温度的变化而改变,水结冰,水化反应停止.水的冰点温度为0℃,但混凝土混合物中的水总是要溶解一些其它物质,因此水的冰点温度低于0℃,约为-1℃.在低温环境中浇灌混凝土,由于混凝土在硬化前冻结,所以水化反应很弱,同时新生成的水化物初始结构强度也低,不足以抵抗冻胀力,因而使混凝土内部结构遭到破坏.随着温度回升,混凝土中水化反应又恢复,结构强度不断提高,抗冻融能力也增强,但终因混凝土初始阶段强度已遭损伤而使强度下降.如果混凝土中水灰比过大,搅拌不匀,振捣不实,混凝土中孔隙和自由水增加,混凝土混合物中水的冰点温度会相应提高,故易遭到反复冻融,导致内部结构不断损伤,此时混凝土抗拉强度和与钢筋的粘结强度也会大大降低,混凝土变得疏松易碎.
3.裂缝情况.由于收缩和冻胀,板面不规则的网状龟裂较多.比较大的裂缝分布如图7-14-1所示,缝宽为0.l~0.5mm.贯通的裂缝所在板反面覆盖着一层白色的矿物质,略呈咸味.板面混凝土硬化收缩和温度变化引起的收缩,受到楼面结构梁,柱和板相互约束产生的应力,当混凝土抗拉强度低于收缩应力时,便产生了裂缝.由于水沿贯通性的裂缝渗流,混凝土中的矿物盐溶解于水并渗流到板反面凝固,从而沿缝形成一层白色的矿物盐.
梁上裂缝如图7-1-2所示,缝宽0.l~0.2mm,可能是因混凝土强度不高时拆模,在自重作用下,板受拆模时冲击震动引起冲剪和剪弯荷载而产生裂缝.
在柱端头约500mm范围也有0.2~0.4mm宽的裂缝(图7-l4-3).柱端头裂缝是混凝土在强度很低的情况下,受拆模的敲打冲击引起的崩裂.
冻害事故处理
根据现场冻害事故的检查分析,讨论处理方案:(1)全部凿除屋面混凝土重新浇筑.(2)对屋面板增加叠合层加固,梁用三面围套现浇钢筋混凝土加固.最后考虑施工工期,经济损失等因素,又经反复计算讨论后,对板用增加板面整体刚度,提高板面防水能力的方法处理;对梁用预应力下撑式拉筋部分补强等综合治理方法处理.具体作法如下:
1.梁的补强加固.由于混凝土内部损伤,强度下降,加之板面处理又要增加屋面荷重,所以梁的承载力不足,需进行补强加固.加固方案按混凝土强度等级为C10.梁内配筋是按允许弯矩为140.0kN·m,允许剪力为115kN制定的.经计算选用2Φ20下撑式预应力拉筋,悬挑端选用2Φ12预应力拉筋,详见图7-14-4.加固后除剪力稍大一点外,其它部位的弯矩和剪力均能满足要求,梁的承载力明显提高.
2.裂缝处理.对宽度大于0.2mm的缝,先凿出V形槽,然后用清水洗净,刷两遍素水泥灰浆,再用环氧树脂水泥砂浆分两次压人缝隙并填平.施工应在气温较低的早晨和晚上进行.

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