混凝土強(qiáng)度偏低原因的實例分析及處理措施研究

聶國平 (長江大學(xué)基本建設(shè)處，湖北 荊州 434023)

混凝土強(qiáng)度偏低原因的實例分析及處理措施研究

聶國平 (長江大學(xué)基本建設(shè)處，湖北 荊州 434023)

實例分析了某工程混凝土強(qiáng)度偏低的原因。研究表明，不適當(dāng)?shù)氖褂迷鐝?qiáng)型減水劑和混凝土養(yǎng)護(hù)的嚴(yán)重不足，導(dǎo)致了混凝土強(qiáng)度的明顯偏低；對混凝土梁、板進(jìn)行噴淋水后，其強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計要求。

混凝土強(qiáng)度；沸煮；早強(qiáng)型減水劑；處理措施

1 工程概況

某公司工業(yè)廠房二層梁、板，混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級為C20，工程所使用水泥為42.5MPa普通硅酸鹽水泥，該水泥由施工方按規(guī)定三次抽樣送當(dāng)?shù)亟ㄖこ藤|(zhì)檢部門檢測其安定性，結(jié)果均為合格。為加快施工進(jìn)度，施工方在澆注二層梁、板混凝土?xí)r添加了早強(qiáng)型減水劑，并分3次澆注完成二層混凝土梁、板。2個月后，經(jīng)建筑工程質(zhì)檢部門檢測發(fā)現(xiàn)，一層混凝土柱、梁、板的強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計要求，而二層梁、板混凝土強(qiáng)度明顯低于設(shè)計要求。

2 X射線衍射分析(XRD)

表1 混凝土樣在工程中的位置

將工地2#、4#、7#3個混凝土樣(混凝土樣在工程中的位置見表1)在小于50℃的條件下烘干，進(jìn)行X射線衍射分析后發(fā)現(xiàn)：①3個試樣均未發(fā)現(xiàn)fCaO(游離CaO)的X射線衍射峰，fCaO含量未達(dá)XRD檢測所能顯示的含量；②3個試樣中均有未水化水泥熟料礦物，如C4AF(鐵鋁酸四鈣)等礦物存在；③未發(fā)現(xiàn)異常的水化產(chǎn)物。

3 混凝土中fCaO定量分析

將2#、4#、7#混凝土試樣與另一工程已確證安定性合格的混凝土樣0#試驗對照。分別剔除石子，磨細(xì)(?80μm篩余<5%)，分成2份，分別進(jìn)行甘油酒精法滴定和差示掃描量熱法(Differential Scanning Calorimeter,DSC)分析[1]，結(jié)果如表2所示。

表2 混凝土中砂漿甘油酒精滴定DSC分析結(jié)果

從DSC及甘油酒精滴定法對混凝土中砂漿fCaO進(jìn)行的定量分析可知，混凝土中有fCaO存在，但另一工程的0#混凝土樣以及工程位置在二層樓天面梁的2#、4#、7#樣fCaO的重量百分含量相差很小。

結(jié)合觀察混凝土外觀沒有出現(xiàn)裂紋等特點，可以認(rèn)為，該工程混凝土強(qiáng)度低的原因與fCaO的存在并沒有直接聯(lián)系。

4 混凝土回彈值

4.1工程混凝土回彈值測定

2010年12月25日建筑工程質(zhì)檢站回彈值測定和2011年4月25日業(yè)主及施工雙方對相應(yīng)位置作回彈值的跟蹤檢測，結(jié)果如表3所示。從表3中可見，該混凝土強(qiáng)度均很低。3個點的回彈值有所提高，3個點的回彈值有所下降，但升降幅度均不大，可視為在檢測誤差范圍之內(nèi)。

表3 相應(yīng)位置跟蹤檢測回彈值

4.2ST-4早強(qiáng)型減水劑及養(yǎng)護(hù)方式對水泥膠砂及混凝土強(qiáng)度的影響

按表4膠砂配合比做水泥膠砂試驗，在水中(水溫25～30℃)養(yǎng)護(hù)不同齡期后，其強(qiáng)度如表5所示。從表5可見，摻入ST-4早強(qiáng)型減水劑的2#試樣，10d膠砂強(qiáng)度比未摻早強(qiáng)型減水劑的1#試樣有較大幅度下降，28d后摻早強(qiáng)型減水劑的強(qiáng)度仍較未摻時明顯低，但強(qiáng)度差有所減少?？梢哉J(rèn)為，ST-4早強(qiáng)型減水劑的加入，對試樣強(qiáng)度有明顯不利的影響。

表4 膠砂配合比

表5 水泥膠砂強(qiáng)度

表6 淋水前后混凝土回彈值

將二層梁、板淋水8d后，再自然干燥11d，測其回彈值(見表6)。從表6數(shù)據(jù)可見，噴淋水后檢測的18個點回彈值均有一定幅度的提高，最大回彈值提高率達(dá)17.0%。前后檢測時間跨度為19d，碳化對混凝土的影響不大。顯然，噴淋水后混凝土強(qiáng)度總體是增加的。

對該工地的混凝土中3個位置從2011年4月17日至26日連續(xù)10d每天6次作噴淋水處理，經(jīng)自然干燥2d后，再用回彈儀測定回彈值(見表7)。前后2次噴淋水后混凝土均未發(fā)現(xiàn)裂縫，且回彈值提高。

經(jīng)過連續(xù)多日的噴淋水處理，一方面，混凝土中未水化的fCaO水化成Ca(OH)2，使其對混凝土安定性的影響反映出來；另一方面，部分未水化的水泥進(jìn)一步水化，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度。這2方面作用的疊加可從混凝土的回彈值和鉆芯測試中反映出來。這將出現(xiàn)以下2種情況：若前者起主導(dǎo)作用，則混凝土強(qiáng)度下降且出現(xiàn)膨脹性裂紋，強(qiáng)度下降；若后者起主導(dǎo)作用，則混凝土強(qiáng)度提高。從試驗數(shù)據(jù)可見，經(jīng)噴淋水處理的幾條梁混凝土強(qiáng)度均有提高，屬于第2種情況。

4.3利用沸煮法對混凝土和水泥膠砂進(jìn)行強(qiáng)度分析

表7 不同時期回彈值對比

沸煮法是一種判斷混凝土安定性的方法?；炷林械哪承┎话捕ㄒ蛩?如fCaO、MgO等)，在混凝土沸煮后產(chǎn)生膨脹，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降。通過測得沸煮8h后與浸水1d的混凝土強(qiáng)度，計算混凝土強(qiáng)度損失率。若混凝土強(qiáng)度損失率超過25%，認(rèn)為混凝土存在不安定因素。

將該水泥進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)10d和28d的編號1膠砂試樣分別作浸水24h和沸煮8h 2種處理后，測定其強(qiáng)度，結(jié)果如表8所示?？梢?，該水泥即使安定性合格，所配成的膠砂試件經(jīng)沸煮8h處理后，強(qiáng)度下降幅度亦較大。

表8 未摻早強(qiáng)劑的水泥膠砂強(qiáng)度

按表4編號2的配比制成膠砂試件，分2種方式養(yǎng)護(hù)14d，然后分成2組進(jìn)行強(qiáng)度試驗，結(jié)果如表9所示。比較表5和表8、9的結(jié)果，可以得出：①該工程所使用的水泥，摻ST-4早強(qiáng)型減水劑后,自然養(yǎng)護(hù)條件下的強(qiáng)度明顯低于淋水養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度；②沸煮8h后無論是否摻ST-4早強(qiáng)型減水劑，其強(qiáng)度下降幅度都較大。

表9 摻早強(qiáng)劑水泥膠砂膠砂強(qiáng)度(14d)

表10 芯樣混凝土強(qiáng)度

將二層梁淋水養(yǎng)護(hù)8d，自然干燥3d，鉆芯取混凝土樣。制樣，分成2組，分別進(jìn)行常溫浸泡1d和沸煮8h養(yǎng)護(hù)，然后作強(qiáng)度試驗，結(jié)果如表10所示。無論是該水泥制成的膠砂或混凝土(不論是否摻加ST-4早強(qiáng)型減水劑)，通過沸煮8h后強(qiáng)度均有明顯下降。

綜合前面的討論，在沒有摻加ST-4早強(qiáng)型減水劑的首層混凝土強(qiáng)度完全滿足設(shè)計要求，但通過沸煮法判斷依然混凝土表現(xiàn)為不安定，說明通過沸煮法來判斷混凝土的安定性還存在一定的局限性。

5 結(jié) 論

1)不適當(dāng)?shù)氖褂迷鐝?qiáng)型減水劑和混凝土的養(yǎng)護(hù)嚴(yán)重不足，是導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度低的主要原因。

2)經(jīng)8～10d連續(xù)噴淋水處理5條梁均未發(fā)現(xiàn)膨脹性裂紋，且回彈值明顯提高；對混凝土梁、板進(jìn)行了噴淋水處理后，其強(qiáng)度已達(dá)到設(shè)計要求。

[1]張雄，吳科如. 混凝土中游離氧化鈣定量分析與膨脹應(yīng)力估測[J]. 混凝土與水泥制品，1995(3): 13-15.

2012-11-27

聶國平(1973-)男，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事工程項目管理方面的研究工作。

TU528

A

1673-1409(2013)04-0083-03

[編輯] 洪云飛