【正文】 《建筑工程質(zhì)量缺陷事故分析及處理》課本 復(fù)習(xí)思考題 ◆鋼筋混凝土工程中的質(zhì)量控制、缺陷和事故 為什么說鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是帶裂縫工作的？為什么鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫寬度可以控制在 ? 答：鋼筋混凝土構(gòu)件是帶裂縫工作的。更確切的說，混凝土在凝結(jié)硬化過程中就有微裂縫存在。這是因為 混凝土中的水泥石和骨料在溫度變化條件下產(chǎn)生不均勻的體積變形，而它們又粘接在一起不能自由變形，于是形成相互間的約束應(yīng)力；一旦此約束應(yīng)力大于水泥石和骨料間的粘接強(qiáng)度，以及水泥石自身的抗拉強(qiáng)度，就產(chǎn)生微裂縫。 我國規(guī)范的最大裂縫寬度限值是 ：處于正常條件下的構(gòu)件為 ，也就是說裂縫寬度在 以內(nèi)，不會引起混凝土中鋼筋的銹蝕，不會降低結(jié)構(gòu)的耐久性。 試就鋼筋 混凝土梁的裂縫寬度而言，說明什么范圍居于正常、輕微缺陷、危及承載力缺陷、臨近破壞、破壞狀態(tài)。 答： 正常： ① 施工后，使用前施工荷載不超過抗裂荷載時，沒有肉眼可見裂縫； ② 超過抗裂荷載后，允許出現(xiàn)小于規(guī)范限定的裂縫； ③ 使用后，滿足規(guī)范限定的使用荷載條件下裂縫寬度的要求 ； 輕微缺陷： ① 施工后，使用前施工荷載不超過抗裂荷載時，允許出現(xiàn)可見裂縫，但不影響使用要求； ② 超過抗裂荷載后或使用后，允許出現(xiàn)不大于規(guī)范限定的裂縫； 危及承載力缺陷：出現(xiàn)超過規(guī)范限定的裂縫，但根據(jù)裂縫部位、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等條件分析，認(rèn)為裂縫對結(jié)構(gòu)承載力并 無 嚴(yán)重影響，從長期使用和美觀等使用要求分析，須加以補(bǔ)強(qiáng)處理后才能保證正常使用者； 臨近破壞：出現(xiàn)的裂縫超過規(guī)范規(guī)定的限值，同時經(jīng)過分析又認(rèn)為已嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)承載力或穩(wěn)定，必須采用 妥善加固措施后才能正常使用者； 破壞狀態(tài)：破壞的檢驗標(biāo)志依構(gòu)件受力情況而異，一般以裂縫寬度達(dá)到 為度。 試就一個單跨五榀鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)而言，分別說明什么情況下發(fā)生： ① 某個構(gòu)件截面的破壞； ② 某個構(gòu)件的破壞； ③ 該結(jié)構(gòu)局部倒塌； ④ 該結(jié)構(gòu)整體倒塌？ 答： ① 某個構(gòu)件截面的破壞 該構(gòu)件截面處出現(xiàn)裂縫，并且裂縫的寬度超過規(guī)范規(guī)定的限值； ② 某個構(gòu)件的破壞 該構(gòu)件出現(xiàn)多處裂縫，并且裂縫的寬度超過規(guī)范規(guī)定的限值； ③ 該結(jié)構(gòu)局部倒塌 在框架結(jié)構(gòu)中的局部相鄰的梁和柱都出現(xiàn)裂縫，并且裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的限值，通常還表現(xiàn)為貫穿裂縫； ④ 該結(jié)構(gòu)整體倒塌 最外兩側(cè)的柱出現(xiàn)裂縫，并且裂縫的寬度超過規(guī)范規(guī)定的限值，通常還表現(xiàn)為貫穿裂縫； 為什么當(dāng)鋼筋混凝土梁出現(xiàn)斜裂縫，人們認(rèn)為該梁處于臨近破壞狀態(tài)，十分危險；而當(dāng)磚墻上出現(xiàn)斜裂縫，人們卻認(rèn)為該墻未臨近破壞？ 答： 鋼筋混凝土梁斜裂縫通常都是由于混 凝土 梁 在荷載作用下 梁端部 受到剪力，由于所受剪力大于混凝土本身的抗剪切的能力，而鋼筋混凝土梁構(gòu)件中的剪力主要是由混凝土來承擔(dān)的，因而混凝土梁出現(xiàn)斜裂縫，意味著混凝土梁處于臨近破壞狀態(tài)，十分危險；而磚墻上出現(xiàn)斜裂縫主要是因為磚塊間的砂漿在應(yīng)力作用下出現(xiàn)斜裂縫，而主要受力材料磚塊本身并未破壞，所以人們認(rèn)為該墻并未臨近破壞； 為什么當(dāng)鋼筋混凝土梁中部出現(xiàn)由底向上發(fā)展，寬度在允許范圍內(nèi)的豎裂縫，人們認(rèn)為該梁仍可承受荷載；而當(dāng)磚墻出現(xiàn)貫通的裂縫，人們卻認(rèn)為該墻已臨近破壞，十分危險？ 答： 鋼筋混凝土梁中部出現(xiàn)由底向上發(fā)展 ，寬度在允許范圍內(nèi)的豎裂縫，通常是因為混凝土梁在中部受到彎矩的作用下混凝土產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度值，而混凝土梁中部彎矩主要是由鋼筋來承擔(dān)，只要受力鋼筋變形沒有超過規(guī)范規(guī)定的限值，就可以認(rèn)為該梁仍可承受荷載；當(dāng)磚墻出現(xiàn)貫通的裂縫時，就表明承受壓力的主要構(gòu)件磚塊已經(jīng)整體破壞，意味著該墻體已經(jīng)臨近破壞，十分危險。 試述混凝土工程施工現(xiàn)場在使用水泥時，要注意哪些質(zhì)量問題？選用粗細(xì)骨料時要注意哪些質(zhì)量問題？ 答： 混凝土工程現(xiàn)場在使用水泥時，要注意水泥過期和受潮的質(zhì)量問題，要注意水泥中含有害物質(zhì)的質(zhì)量問題。選 用粗細(xì)骨料時要注意骨料含有有害物質(zhì)，發(fā)生堿 骨料反應(yīng)，含過量雜質(zhì)的質(zhì)量問題。 試述混凝土工程施工現(xiàn)場對鋼筋的驗收、加工、成型，要注意哪些質(zhì)量問題？對模板的安裝要注意哪些質(zhì)量問題？ 答： 混凝土工程施工現(xiàn)場對鋼筋的驗收，應(yīng)按《鋼筋混凝土工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定取樣檢驗。取樣數(shù)量也應(yīng)滿足規(guī)范的要求；加工、成型要注意預(yù)防鋼筋受腐蝕， 要注意鋼筋的塑性、延伸率等是否達(dá)到規(guī)范要求等質(zhì)量問題；模板的安裝要保證構(gòu)件各部分的形狀、尺寸和相互位置，要有足以支承新澆混凝土的重力、側(cè)壓力和施工荷載的能力，要裝拆方便，便于混凝土和鋼 筋工程施工、接縫不得漏漿的質(zhì)量問題。 試述在混凝土的生產(chǎn)、成型過程中要注意哪些質(zhì)量問題？ 答：混凝土的生產(chǎn) 、成型 過程中要注意一下幾個方面的質(zhì)量問題： ① 混凝土材料的質(zhì)量問題 a 水泥的相對密度、密度、強(qiáng)度、細(xì)度、凝結(jié)時間、安定性等品質(zhì)必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)；水泥進(jìn)場時應(yīng)對出廠合格證和出廠日期（離出廠日期不超過 3 個月）檢查驗收；水泥堆放地點(diǎn)、環(huán)境、儲存時間必須受到嚴(yán)格控制；不得將不同品種水泥摻雜使用，采用特種水泥時必須了解其使用范圍和技術(shù)性 能； b 配置混凝土所用砂、石應(yīng)符合顆粒級配、強(qiáng)度、堅固性、針片狀顆粒含量、含泥量、含有害物質(zhì)，要符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求； 有時還要進(jìn)行堿活性檢驗；不得采用風(fēng)化砂、特細(xì)沙、鐵路道渣石以及用不同來源的砂、石摻雜混合作為骨料材料； c 采用符合《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》飲用水。如采用其它水，如地表水、地下水、海水和經(jīng)處理的工業(yè)廢水時，必須符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。不得將海水用于鋼筋混凝土工程； d 使用外加劑時必須根據(jù)混凝土的性能要求、施工及氣候條件，結(jié)合混凝土原材 料及配合比等因素經(jīng)試驗確定其品種及摻量，要符合《混凝土外加劑》和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的要求； e 為降低水泥用量、改善混凝土和易性的目的而使用的混合料，有粉煤灰、火山灰、?；郀t煤渣等。使用時要注意其應(yīng)用范圍、品質(zhì)指標(biāo)、最優(yōu)摻量等要求，其材料應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，如《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、《用于水泥中火山灰質(zhì)混合材料》等。 ② 混凝土配合比控制的質(zhì)量問題 a 混凝土的水泥用量應(yīng)受限制； b 要規(guī)定混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、適宜用水量和適宜坍落度； c 石子的最大 粒徑要受構(gòu)件截面尺寸和鋼筋最小間距等條件的限制； d 要選用使石子用量最多、砂石級配合適，使混凝土密度最大，與混凝土水灰比和石子最大粒徑相適應(yīng)的砂率； ③ 混凝土的拌制、運(yùn)輸、澆筑、振搗、和養(yǎng)護(hù) a 從混凝土原材料全部投入攪拌桶起，到開始卸出，所經(jīng)歷的時間稱攪拌時間，是獲得混合均勻、強(qiáng)度和工作性能都符合要求的混凝土所需最短攪拌時間。此時間隨攪拌機(jī)類型容量、骨料品種粒徑以及混凝土性能要求而異。 b 混凝土應(yīng)隨拌隨用。混凝土運(yùn)輸過程中應(yīng)保持均勻性，運(yùn)至澆筑地點(diǎn)時應(yīng)符合規(guī)定的坍落度；如 坍落度損失過多，要在澆筑前進(jìn)行二次攪拌。對泵送混凝土，要求混凝土泵連續(xù)工作，泵送料斗內(nèi)充滿混凝土，泵允許中斷時間不長于 45min。 當(dāng)混凝土從高處傾落時，自由傾落高度不應(yīng)超過 2m，豎向結(jié)構(gòu)傾落高度不應(yīng)超過 3m；否則應(yīng)使混凝土沿串筒、溜槽，并應(yīng)使混凝土出口時的下落方向垂直于樓、地面。 c 澆筑前，對地基土層應(yīng)夯實并清除雜物；在承受模板支架的土層上，應(yīng)有足夠支承面積的墊板；木模板應(yīng)用水濕潤，鋼模板應(yīng)涂隔離劑，模板中的縫隙孔洞都應(yīng)堵嚴(yán)；豎向構(gòu)件底部，應(yīng)先填 50~100mm 厚與混凝土內(nèi)砂漿成分相同的水泥砂漿。澆筑層的 厚度要符合施工規(guī)范要求。澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，如必須間歇時，應(yīng)在前層混凝土凝結(jié)前將次層混凝土澆筑完畢。 d 混凝土澆筑后應(yīng)立即振搗。振搗時間以水泥漿上浮使混凝土表面平整為止?；炷脸跄蟛辉试S再振搗； e 混凝土澆筑時間間歇最長時間不得超過附表規(guī)定時間。如超過應(yīng)留施工縫。 f 養(yǎng)護(hù)是混凝土澆筑振搗后對其水化硬化過程采取的保護(hù)和加速措施。 區(qū)別下列問題： （ 1）混凝土的化學(xué)性缺陷和物理性缺陷。 （ 2）混凝土的收縮裂縫和后期體積膨脹（如堿 骨料反應(yīng)產(chǎn)生的）裂縫。 （ 3）混凝土梁的塑性破壞和脆性破壞。 （ 4）混凝土受腐蝕和鋼筋受腐蝕及其防腐蝕方法。 （ 5）混凝土缺陷中的麻面、蜂窩和空洞。 答： （ 1）混凝土的化學(xué)性缺陷指的是，混凝土的構(gòu)成材料水泥、水、外加劑、骨料和鋼筋因為發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所引起的缺陷，如水泥過期和受潮、堿 骨料反應(yīng)、水化熱開裂及受腐蝕等；混凝土的物理性缺陷指的是，主要由于混凝土構(gòu)件受力、變形使內(nèi)應(yīng)力超越材料強(qiáng)度造成的混凝土的缺陷以及由于施工違反操作規(guī)程 引起的混凝土的缺陷 。 （ 2）混凝土的收縮裂縫 主要是由于水分蒸發(fā)而產(chǎn)生的；堿 骨料反應(yīng)是指混凝土中水泥、外加劑、摻合料或拌和水中的可 溶性堿（ K+、 Na+）溶于混凝土孔隙液中，與骨料中能與堿反應(yīng)的活性成分（如 SiO2）在混凝土凝結(jié)硬化后逐漸發(fā)生反應(yīng) ，生成含堿的凝膠體，吸水膨脹，使混凝土產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而開裂。 （ 3） 、 鋼筋混凝土梁正截面破壞主要有以下形式 : (a)適筋破壞 :該梁具有正常配筋率 ,受拉鋼筋首先屈服 ,隨著受拉鋼筋塑性變形的發(fā)展 ,受壓混凝土邊緣纖維達(dá)到極限壓應(yīng)變 ,混凝土壓碎 .此種破壞形式在破壞前有明顯征兆 ,破壞前裂縫和變形急劇發(fā)展 ,故也稱為延性破壞 . (b)超筋破壞 :當(dāng)構(gòu)件受拉區(qū)配筋量很高時 ,則破壞時受拉鋼筋不會屈服 ,破壞是因 混凝土受壓邊緣達(dá)到極限壓應(yīng)變、混凝土被壓碎而引起的。發(fā)生這種破壞時，受拉區(qū)混凝土裂縫不明顯，破壞前無明顯預(yù)兆，是一種脆性破壞。由于超筋梁的破壞屬于脆性破壞，破壞前無警告，并且受拉鋼筋的強(qiáng)度未被充分利用而不經(jīng)濟(jì)，故不應(yīng)采用。 （ c）少筋破壞：當(dāng)梁的受拉區(qū)配筋量很小時，其抗彎能力及破壞特征與不配筋的素混凝土類似，受拉區(qū)混凝土一旦開裂，則裂縫區(qū)的鋼筋拉應(yīng)力迅速達(dá)到屈服強(qiáng)度并進(jìn)入強(qiáng)化段，甚至鋼筋被拉斷。受拉區(qū)混凝土裂縫很寬、構(gòu)建擾度很大，而受壓混凝土并未達(dá)到極限壓應(yīng)變。這種破壞是 “一裂即壞 ”型，破壞彎矩往往低于構(gòu) 件開裂時的彎矩，屬于脆性破壞，故不允許設(shè)計少筋梁。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)斜截面主要破壞形態(tài)： （ a）斜拉破壞：當(dāng)剪跨比較大且箍筋配置較少、間距太大時，斜裂縫一旦出現(xiàn)，該裂縫往往成為臨界斜裂縫，迅速向集中荷載作用點(diǎn)延伸，將梁沿斜截面劈裂成兩部分而導(dǎo)致梁的破壞。破壞前梁的變形很小，且往往只有一條斜裂縫，破壞具有明顯的脆性。 （ b）剪壓破壞：當(dāng)剪跨比適中或箍筋量適量、箍筋間距不太大時，發(fā)生得破壞稱為剪壓破壞。剪壓破壞有一定預(yù)兆。 （ c）斜壓破壞：這種破壞發(fā)生在剪跨比很小或腹板寬度很窄的 T 形梁或 I 形梁上。發(fā)生這種 破壞時破壞荷載很高，但變形很小，箍筋不會屈服，屬于脆性破壞。 （ 4） 當(dāng)混凝土長期處于有腐蝕介質(zhì)（液體或氣體）環(huán)境中時，水泥石中的水化物逐漸與腐蝕性介質(zhì)作用，產(chǎn)生各種物理化學(xué)變化，使混凝土強(qiáng)度降低，甚至遭到破壞 ?；炷潦芨g介質(zhì)的影響，大體有兩類：溶出性腐蝕和離子交換腐蝕（也稱分解性腐蝕） 。防止混凝土受腐蝕的措施有以下三個方面： a 提高混凝土或混凝土表面的密實性，使侵蝕性介質(zhì)不能滲入混凝土內(nèi)部，可以減輕或延緩腐蝕作用。這只是在侵蝕介質(zhì)的侵蝕性不太強(qiáng)的時候才可使用。 b 在混凝土構(gòu)件表面涂以防水砂漿、瀝青、 合成樹脂等保護(hù)層，使混凝土與腐蝕介質(zhì)隔離。 c 選用恰當(dāng)?shù)乃啵缈沽蛩猁}水泥、耐酸水泥等；或者在水泥中摻加活性混合材料，如粉煤灰、火山灰、水淬礦渣等。 鋼筋受腐蝕 就是鋼在常溫環(huán)境介質(zhì)作用下，很容易恢復(fù)到本來較穩(wěn)定的鐵的氧化物狀態(tài)，這就是剛的受腐蝕，也稱鐵銹。 預(yù)防鋼筋受腐蝕的措施可以從下述三方面著手： a 從防止鋼筋混凝土構(gòu)件表面過快碳化考慮：混凝土必須密實、水灰比宜較小，水泥用量宜較多；對在硅酸鹽水泥中混合料的摻入量應(yīng)有限制；混凝土保護(hù)層厚度必須符合相應(yīng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范或規(guī)程的要求；混凝土構(gòu)件的外形宜簡單，凹 凸棱角愈少愈好 b 從提高鈍化膜抗氯離子滲透性出發(fā)考慮，可使用預(yù)防鹽污染混凝土引起鋼筋腐蝕的阻繡劑。 c 注意形成防凍混凝土原材料的質(zhì)量 試述混凝土早期受凍損壞的機(jī)理。你認(rèn)為混凝土有無后期凍融破壞的可能性？如有，說明其主要原因。 答： 當(dāng)溫度低于 5176。 C 時，混凝土強(qiáng)度的增長明顯延緩。其原因主要是混凝土中過冷的水會發(fā)生遷移，引起各種壓力，使混凝土內(nèi)部孔隙及微裂縫逐漸增大、擴(kuò)展、互相連通，使混凝土強(qiáng)度有所降低，使混凝土的凝結(jié)時間延慢。 當(dāng)溫度低于 0176。 C，特別是溫度下降至混凝土冰點(diǎn)溫度（新澆混凝土冰點(diǎn)為 ~176。 C）以下時，混凝土中的水結(jié)冰，體積膨脹 9%。當(dāng)因體積膨脹引起的壓力超過混凝土能夠承受的強(qiáng)度時，就會造成混凝土的凍害（混凝土早期時強(qiáng)度比較，因此很容易被體積膨脹引起的壓力脹壞）。即使后期正溫三個月，亦不會恢復(fù)到原有設(shè)計強(qiáng)度水平。這對混凝土構(gòu)件使用后的各種指標(biāo)（強(qiáng)度、抗裂、抗?jié)B等）影響很大。 已建成的混凝土工程，在經(jīng)常遭受反復(fù)交替正負(fù)溫度下，也有可能發(fā)生凍融破壞。主要原因是混凝土微孔隙中的水，在正負(fù)溫度交替作用下形成冰脹壓力和滲透壓力聯(lián)合作用的疲勞應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生由表及里的剝蝕破壞，從而降低混凝土 的強(qiáng)度，影響建筑物的安全使用。 1為什么大體積混凝土工程中因水化熱而發(fā)生的裂縫是在內(nèi)部降溫期間發(fā)生的，而不是在內(nèi)部升溫期間發(fā)生的？如何防止？ 答： 水化熱使混凝土內(nèi)部升溫的時間很短，大約