【正文】 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 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。 混凝土 堿 骨料反應(yīng)事故案例 ? 北京某廠受熱車間，建于 1960年，建成后常年處于 40~50 176。 C的 高溫環(huán)境中，后發(fā)現(xiàn)其混凝土墻面上有許多網(wǎng)狀裂紋。經(jīng)查當(dāng)年混凝土所用原料為 400號(hào)礦渣水泥，混凝土水泥用量 410Kg/m3配合比為水泥︰沙︰石︰水 =1︰ ︰ ︰ ，粗骨料為粒徑 5～ 30mm的卵石，摻 2％ CaCl2(氯鹽 )和 2％ CaSO42H2O(石膏 )的外加劑。 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 ）。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)骨料邊緣的鉀含量明顯增加。表明堿在骨料邊緣富集。但是，對(duì)芯體中的細(xì)骨料鑒定表明沒有活性礦物存在，為非活性礦物（它與粗骨料來(lái)自不同產(chǎn)地） ? 該長(zhǎng)露天堆場(chǎng)鋼筋混凝土柱的混凝土保護(hù)層也嚴(yán)重剝落，鋼筋嚴(yán)重銹蝕 ,從剝落的混凝土中取得一些骨料進(jìn)行巖相分析，其中也含有典型的活性礦物玉髓和微晶石英。因而，此柱的混凝土剝落和鋼筋銹蝕可視作是堿 骨料反應(yīng)導(dǎo)致混凝土開裂，從而加劇鋼筋銹蝕，而鋼筋銹蝕又促使混凝土剝落這兩方面綜合作用的結(jié)果。 ? 根據(jù)上述分析，可以證明上述墻面嚴(yán)重裂紋是由于堿 骨料反應(yīng)所引起的。 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) 梁根斷裂事故 九 ? 該工程某縣公路段的機(jī)修車間（底層）和宿舍，為 2層磚混結(jié)構(gòu)，建筑面積556m2，屋頂局部平面與剖面見圖 362 ? 屋頂層的挑梁尺寸與配筋情況見圖 363，混凝土 C18，在拆模時(shí)發(fā)現(xiàn) 7根挑梁根部斷裂。 事故九 原因分析 ? ，發(fā)現(xiàn)混凝土密實(shí)度很差，有很多空隙，當(dāng)時(shí)的水灰比不是由試配決定的。 ? 位 ? ? ，自重加大。 ? 事故九 處理措施 ? 500mm，露出全部鋼筋 ? 100mm處將挑梁的主筋鋸斷，重新焊接新的主筋 ? ，將懸挑結(jié)構(gòu)改為全現(xiàn)澆 配筋錯(cuò)誤事故 十 ? 山西某教學(xué)樓為現(xiàn)澆 10層框剪結(jié)構(gòu)，長(zhǎng),寬 ,標(biāo)準(zhǔn)層高 ,地面以上高度 ,地上建筑面積 9510m2，在第 4和第 5層結(jié)構(gòu)完成后，發(fā)現(xiàn)這兩層柱的鋼筋配錯(cuò)，其中內(nèi)跨柱少配鋼筋 ，外跨柱少配 事故十 原因分析 ? 該工程第 4， 5層柱的配筋相同，第 6層起配筋減少，施工時(shí)，誤將 6層的柱子斷面用于 4， 5層，造成配筋錯(cuò)誤。 事故十 處理措施 ? 加固構(gòu)件：鑿去 4， 5層的保護(hù)層，露出柱四角的主筋和全部箍筋，用通長(zhǎng)鋼筋加固，加固直徑，間距與原設(shè)計(jì)相同 空洞露筋事故 十一 ? 南京某單位辦公大樓為 5層現(xiàn)澆框架，其平面示意圖見圖 390， 2層框架柱澆注后，拆模時(shí)發(fā)現(xiàn)有 6根柱存在空洞，爛根，露筋等嚴(yán)重缺陷，其缺陷情況見圖 391，92， 93 事故十一原因分析 事故十一處理措施 ? 由于空同，漏筋，爛根十分嚴(yán)重，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析混凝土內(nèi)部質(zhì)量也得不到保證，因此決定立即全部拆除，綁扎鋼筋后，重新澆注混凝土。 梁開裂事故 四 ? 某工程為混合結(jié)構(gòu)，屋蓋采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板，梁跨度 9m，為矩形截面，高 800mm，寬 400mm，混凝土為 C18。配筋情況為：梁跨中受力鋼筋 4 25，支座受力鋼筋 2 18，澆筑后 14d拆模，發(fā)現(xiàn)梁上由 事故四 原因 分析 規(guī)定中大于 8m的梁，拆模時(shí)的強(qiáng)度要達(dá)到 100%才可以，而現(xiàn)實(shí)才達(dá)到 80%，于是因強(qiáng)度不足導(dǎo)致開裂。 事故四 處理措施 ? 檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)裂縫沒有明顯開裂，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安全使用，所以可以采用環(huán)氧膠泥涂抹表面，封閉裂縫 大梁裂縫事故 五 ? 某車間 12m鋼筋混凝土屋面大梁，平臥生產(chǎn)，起吊后發(fā)現(xiàn) 50%吊環(huán)附近混凝土局部壓碎，吊環(huán)偏斜，混凝土裂縫， 事故五 原因分析 ? 吊環(huán)安裝時(shí)箍筋被碰撞發(fā)生位移，未恢復(fù)原狀，因此，平臥起吊是僅有兩個(gè)鋼箍其作用。 ? 腹板側(cè)向剛度本來(lái)很小，翼緣開裂后，上部梁的側(cè)向剛度大為減少，所以引起腹板開裂 ? 兩臺(tái)吊車的吊環(huán)受力不均勻，受力較大的吊環(huán)，殘余變形也大，因此吊環(huán)發(fā)生偏斜。 事故五 處理措施 ? 對(duì)翼緣處的傾斜裂縫，鑿去斜縫范圍內(nèi)的混凝土并鑿成直槎，然后用 C40細(xì)石混凝土重新澆筑養(yǎng)護(hù) 腹梁裂縫事故 六 ? 某煅工車間跨度 10m，屋蓋梁采用雙坡T形截面薄腹梁，共 4榀，其形狀，尺寸與配筋見圖 342，梁內(nèi)無(wú)彎起鋼筋，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度 C18,實(shí)際試塊強(qiáng)度為 1215N/mm2,在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)梁支座附近有斜裂縫出現(xiàn)，并不斷增加和擴(kuò)大。 事故 六 原因分析 ? 原設(shè)計(jì)無(wú)彎起鋼筋，箍筋斷面及數(shù)量均不足實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 事故六 處理 措施 ? 由于薄腹梁的承載能力不足，必須加固，加固方案在原有的薄腹梁上加鋼筋混凝土，加固后的斷面見圖 343，增設(shè)箍筋來(lái)承擔(dān)斜截面強(qiáng)度，并配置縱向構(gòu)造鋼筋 砼柱偏斜事故 七 ? 江蘇某冷作車間為裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，柱距 6m,跨度 18m，主要構(gòu)件為矩形柱，鋼筋混凝土屋架，大型屋面板，吊屋面板時(shí)發(fā)現(xiàn) 1根柱向內(nèi)傾斜，柱頂向內(nèi)位移 50mm。 事故七 原因分析 ? 柱吊裝后沒有認(rèn)真校正，當(dāng)屋蓋吊裝時(shí)，發(fā)現(xiàn)了屋蓋與柱連接處有錯(cuò)位，但未及時(shí)查明原因，直到吊裝完后才發(fā)現(xiàn)有內(nèi)傾現(xiàn)象 事故七 處理措施 ? 由于柱的偏差太大，必須進(jìn)行糾正，糾偏方案有兩個(gè)：一是大型屋面板與屋架焊接處割開后，再對(duì)柱糾偏；二是把屋架連同屋面板等整體頂起，然后對(duì)柱糾偏 樓板開裂 事故 三 ? 某學(xué)校為 3層混合結(jié)構(gòu)，縱墻承重，外墻厚 37cm，內(nèi)墻厚 24cm，灰土基礎(chǔ)，樓蓋為現(xiàn)澆鋼筋混凝土肋形樓蓋，在裝飾工程時(shí)發(fā)現(xiàn)大梁兩側(cè)的混凝土樓板上部普遍開裂，裂縫方向與大梁平行，鑿開后發(fā)現(xiàn)負(fù)鋼筋被踩下。 事故 案例三 原因 分析 ? ? 1）澆筑混凝土?xí)r，把板中的負(fù)彎矩鋼筋踩下，造成板與梁連接處附近出現(xiàn)通長(zhǎng)裂縫 ? 2）混凝土每立方用量少于 250kg ? 3）在第二層樓蓋澆筑后沒達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，就在其上堆放施工工具，導(dǎo)致荷載超載。 ? 4）混凝土在冬季施工而沒采取任何施工措施。 ? ? 1）對(duì)樓板的荷載計(jì)算錯(cuò)誤 ? 2）梁箍筋間距太大 框架梁開裂 事故案例 二 ? 某鄰街建筑的底層為商店， 2層以上為宿舍，是 7層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，縱向二跨，其第 7層平面圖如圖 311所示。 ? 室內(nèi)粉飾時(shí)發(fā)現(xiàn)頂層縱向框架梁 KJ7，KJ8上有 15處裂縫，其位置如 311，裂縫情況見圖 312 事故 案例 二 原因分析 ? ? 。 拆模過早引起的 倒塌 ? 事故概況 ? 某輕工廠為二層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu) ,預(yù)制鋼筋混凝土樓板 .施工單位在澆筑完首層鋼筋混凝土框架及吊裝完一層樓板后 ,繼續(xù)施工第二層 .在開始吊裝第二層預(yù)制板時(shí) ,為加快施工進(jìn)度 ,將第一層的大梁下的 立柱拆除 ,以便在底層同時(shí)進(jìn)行裝修 ,結(jié)果在吊裝二層預(yù)制板將近完成時(shí) ,發(fā)生倒塌 ,當(dāng)場(chǎng)壓死多人 ,造成重大事故 . ? 原因分析 ? 事故發(fā)生后 ,經(jīng)調(diào)查分析 ,倒塌的主要原因是底層大梁立柱及模板拆除過早 .在吊裝二層預(yù)制板時(shí) ,梁的 養(yǎng)護(hù)只有 3天 ,強(qiáng)度還很低 ,不能形成整體框架傳力 ,因而二層框架及預(yù)制板的重量及施工荷載由二層大梁的立柱直接傳給首層大梁 ,而這時(shí)首層大梁的強(qiáng)度尚未完全達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度 C20,經(jīng)測(cè)定只有構(gòu)輜重而引起倒塌 . 骨料中混入膨脹性礦物引起事故 ? 某一市鎮(zhèn)的鄉(xiāng)辦企業(yè)車間 ,面積 4600平方米 ,為 3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) ,梁 、柱為現(xiàn)澆混凝土 ,樓板為本鎮(zhèn)預(yù)制產(chǎn)生產(chǎn)的多孔板 .于 1986年春開工 ,同年 8月完成 ,交付使用后個(gè)月后即發(fā)現(xiàn)梁、柱等有多處爆裂 ,中在 67個(gè)月以后 ,又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)在混凝土柱基 ,柱子大梁根部混凝土爆裂 ,其中嚴(yán)重的爆裂裂縫長(zhǎng)達(dá) 150厘米 ,有的已貫通大梁 。導(dǎo)致大梁折端 . ? 原因分析 ? 事故發(fā)生后 ,取裂縫處碎片進(jìn)行 X光分析 ,結(jié)果指出主要的晶相為方鎂石 MgO, 此外還有少量的生石灰石 CaO,由此可以判定是方鎂石及石灰石水化膨脹 .起源是鄉(xiāng)鎮(zhèn)施工企業(yè)為了節(jié)省資源 ,采用了本鄉(xiāng)耐火材料廠生產(chǎn)鎂砂時(shí)所導(dǎo)致的廢砂代替混凝土中的部分集料 ,該廠以白云石 [CaMg(CO3)2]為原料 ,煅燒生產(chǎn)耐火材料 ,而廢渣中含有 MgO及 ,得不償失 . 混凝土受凍害事故 ? 某省一綜合加工樓 ,五層樓 ,磚混結(jié)構(gòu) ,磚墻承重 ,現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋 .在澆注混凝土?xí)r正值冬季 .但施工隊(duì)缺乏冬季施工措施 ,在拆模后發(fā)現(xiàn)凍害嚴(yán)重 .具體表現(xiàn)在 1板面混凝土層剝落 .板面疏松用鐵器或木板刮時(shí) ,表層紛紛剝落 ,有的外露石子 ,用手可以挪動(dòng) ,結(jié)構(gòu)疏松 。2混凝土強(qiáng)度嚴(yán)重不足 .原設(shè)計(jì)混凝土為 C25,實(shí)測(cè)強(qiáng)度大都在C10~~~C13之間 ,個(gè)別的僅為 C6,3表面裂縫遍布 ,參看圖 混凝土受凍害原因分析 ? 原因分析 ? 顯然是混凝土在凝結(jié)硬化過程中受了凍害 .這從取樣混凝土中 ,發(fā)現(xiàn)骨料表面有明顯的結(jié)冰痕跡 .混凝土的水化反應(yīng)隨著溫度的 減低而減弱 ,水結(jié)冰則水化反應(yīng)完全停止 .水的冰凍溫度為 0度 ,但在混凝土混合物中總有一些溶解物質(zhì) ,水的 結(jié)冰溫度要低于0度 ,約在 1~~~4度 .在低溫環(huán)境中澆筑混凝土 ,由于混凝土在硬化前受凍 ,水化反應(yīng)很弱 ,同時(shí)新形成的水泥水化物的強(qiáng)度弱 ,水結(jié)冰凍脹時(shí) ,內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞 .因而強(qiáng)度嚴(yán)重不足 . ? 因錨固長(zhǎng)度不足 而引起大梁折斷 ? 某煅工廠車間屋面梁為 12米跨度的 T型薄腹梁 ,在車間建成后使用不久 .梁端頭突然斷裂 ,造成廠房部分倒塌 ,倒塌構(gòu)件包括屋面大梁及大型面板 . ? 事故分析 ? 事故發(fā)生后到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查分析 ,混凝土強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)要求 .從梁端斷裂處看 ,問題出在端部鋼筋深入支座的錨固長(zhǎng)度至少 150毫米 ,實(shí)際上不足 50毫米 ,梁端部至柱端外邊緣的 距