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某学校混凝土爆裂事故原因分析

文档作者：王枫高波文档来源： 1．江苏省建筑结构安全高技术重点实验室 2．江苏科永和工程建设质量检测鉴定中心		点击数：	更新时间： 2021年10月24日
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2011年第l2期
12月
混凝土与水泥制品
CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS
201l Nol2
December
某学校混凝土爆裂事故原因分析
王 枫 ，高 波
(1．江苏省建筑结构安全高技术重点实验室，南京210028；
2．江苏科永和工程建设质量检测鉴定中心)
摘要：某学校宿舍楼梁、板、柱构件混凝土表面出现爆裂现象，通过对爆裂部分砂浆进行化学分析和混凝土安
定性试验，确定混凝土爆裂是由于在混凝土拌制过程中掺入的钢渣中过烧氧化钙、氧化镁发生水化反应，体积膨胀
造成的。
关键词：混凝土；爆裂；铜渣；游离氧化钙
Abstract：rI’he blowout phenomenon happened on the surface of concrete beams．plates and columns of one school
dormitory building．Through the chemical analysis of the blowout part mortar and the stability test of concrete，the concrete
blowout is caused by the volume expansion of the burned CaO，MgO of steel slag happening hydration during the concrete
mixing process．
Key words：Concrete；Blowout；Steel slag；f-CaO
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2011)12—53一O3
0 前言
某学校男生宿舍楼，建筑面积6600m ，结构形
式为框架结构。梁板混凝土设计强度等级均为C25，
采用商品混凝土。2010年3月13日至2010年8月
28日施工，混凝土浇筑后采用洒水养护。拆模后发
现梁、板构件多处混凝土表面出现点状爆裂现象，
且随混凝土龄期的增长，出现爆裂点有增多的趋
势。为确保该建筑安全使用，建设方委托鉴定机构
对该工程混凝土进行检测、鉴定，分析混凝土爆裂
原因。
1 混凝土爆裂分布及外观
该工程二、三、四层柱、梁、板混凝土构件均出
现了不同程度的爆裂现象，剥开即将爆脱的混凝
土，爆点处有粉化的红褐色颗粒，如图1和图2所
示
图1 二层楼面板爆脱
图2 即将爆脱的混凝土
2 混凝土爆裂原因分析
2．1 XRD、岩相分析
取混凝土爆裂处粗骨料进行XRD分析和岩相
分析。XRD分析表明，碎石主要由石英、长石和云母
组成，结果如图3所示。
岩相分析显示，碎石中石英晶体和长石晶体呈
镶嵌结构，有一些云母分散分布在碎石中，局部有
少量微晶质至隐晶质石英，结果如图4所示。
通过上述微观分析可知，混凝土所用碎石中未
发现导致混凝土爆裂的可疑物质。
2．2 SEM分析
取爆裂处混凝土试样与未爆裂试样进行SEM
对比分析，结果如图4和图5所示。
由图5可知，爆裂处砂浆形貌与未爆裂处无显
一53—
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2011年第12期 混凝土与水泥制品 第188期
一
碎石 ‘ Q F ’ ’
^ n ～山JI【jcl，觚 J 、 一Q 一 ～ ． ⋯ ，、．．i( ． ．．
20．000 40．000
衍射角(20)
Q一石英；F一长石；Bi一云母
图3 碎石和砂的XRD谱图
图4 碎石中的石英晶体、长石晶体、云母和
少量微晶质至隐晶质石英
著差异，说明在混凝土中未存在影响水泥水化的物
质。
2．3 化学分析
分别取混凝土爆裂处红褐色粉末和未爆裂处
正常砂浆进行化学分析，结果见表1。
由表1可知，与未爆脱处正常砂浆相比，红褐
色粉末中FezO3、CaO、MgO含量较高。
2．4 混凝土安定性检测
在三层楼面梁14—15／D、四层楼面梁5／C—D处
各钻取一组芯样，根据GB／1’5O344—2004(建筑结构
检测技术标准》附录B“f-CaO对混凝土质量的影响
的检测”。制作两组标准薄片进行沸煮试验。试验结
一54一
(a)爆裂处试样
(b)未爆裂处试样
图5 混凝土试件SEM 图片
表1 红褐色粉末和砂浆化学成分比较
项目～ 一
未爆裂砂浆 爆裂处红褐色粉末
束后，两组薄片均发生严重破损(以红褐色骨料为
中心层放射性开裂)，如图6所示。此现象符合GB／
∞ ∞ ∞ ∞ O
4 3 2 1
∞d。、 麓茛
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王枫，高波 某学校混凝土爆裂事故原因分析
T50344—20044建筑结构检测技术标准》Ⅲ附录B中
B．0．7．1所述，证明此红褐色颗粒中所含的游离氧化
钙含量过多。
图6 沸煮后薄片
2．5 沸煮法强度对比
在该工程二、三层梁钻取直径为75ram的芯样。
同一根芯样制作成两个芯样试件。通过沸煮法对芯
样试件进行加速反应，冷却后的芯样抗压强度与未
沸煮的芯样抗压强度比较结果见表2。
表2 芯样抗压强度对比
注：1／1／D-F轴二层梁、11／D—F轴三层梁未沸煮芯样试
件表面已发生爆脱。其余未沸煮芯样试件均正常。
由表2可知，与正常芯样试件相比，表面已发
生爆脱的芯样试件抗压强度相对较低。正常芯样试
件在沸煮后大部分都遭破损，未破损的芯样试件抗
压强度也发生了不同程度的衰减，衰减率最大为
34．3％ 。
2．6 混凝土爆裂原因分析
由上述试验可知，混凝土爆裂的原因可以排除
粗骨料和与水泥水化有关的原因。与未爆脱处正常
砂浆相比，红褐色粉末中Fe。O。、f-CaO、MgO含量
较高，后经调查，混凝土生产厂家在混凝土搅拌过
程中加入了一定量的钢渣代替碎石。在钢渣产生过
程中，钢渣中的CaO、MgO经过高温煅烧，结构致
密，其水化过程十分缓慢并伴随着体积膨胀。有文
献指出，CaO与水反应生成Ca(OH) 时体积膨胀
97．9％t21，同样MgO与水反应生成Mg(OH)2过程中，
一般可以膨胀2．2倍[3]。在混凝土拌合完成后乃至服
役期内，钢渣中的CaO、MgO与混凝土内的自由水
或外界渗入的水分发生水化反应，生成Ca(0H)：、
Mg(OH)：，导致体积膨胀并以钢渣为中心形成径向
辐射爆裂缝或细裂纹。如钢渣掺量较小，可以凿开
混凝土后，清除爆裂物，进行混凝土修补，相对较易
处理；如掺量较大，造成全局性损害，处理就较困
难。一些埋藏较深、水化更慢的钢渣可能在较晚时
期陆续发生爆裂，应制定相应的、专门的处理措施。
3 结论
(1)该工程出现的混凝土爆裂现象是由于钢渣
中经高温煅烧的CaO、MgO遇水发生水化反应，固
相体积增大，发生局部膨胀引起的。
(2)混凝土爆裂对混凝土的抗压强度有一定影
响。对已发生爆裂的楼层应加强观测，其他楼层也
应跟踪观察，及时发现问题，以判定结构是否安全
和采取相应对策。
参考文献：
[1】《建筑结构检测技术标准)GB／T50344—2004．
[2】杨婧．有害骨料的工程病害及其防治【M]，华中科技大学学
报，2002(6)．
[3】朱明．水泥基材料中的游离氧化钙【M】．水泥工程，2008(2)．
收稿日期：2011—11一O8
作者简介：王枫(1985一)，男，助理工程师。
通讯地址：江苏省南京市红山路107号
联系电话：13912984425
E—mail：jackygo0@163．corn
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