混凝土強度偏低原因的實例分析及處理措施研究

聶國平 (長江大學基本建設處，湖北 荊州 434023)

混凝土強度偏低原因的實例分析及處理措施研究

聶國平 (長江大學基本建設處，湖北 荊州 434023)

實例分析了某工程混凝土強度偏低的原因。研究表明，不適當的使用早強型減水劑和混凝土養護的嚴重不足，導致了混凝土強度的明顯偏低；對混凝土梁、板進行噴淋水后，其強度均達到設計要求。

混凝土強度；沸煮；早強型減水劑；處理措施

1 工程概況

某公司工業廠房二層梁、板，混凝土設計強度等級為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定三次抽樣送當地建筑工程質檢部門檢測其安定性，結果均為合格。為加快施工進度，施工方在澆注二層梁、板混凝土時添加了早強型減水劑，并分3次澆注完成二層混凝土梁、板。2個月后，經建筑工程質檢部門檢測發現，一層混凝土柱、梁、板的強度均達到設計要求，而二層梁、板混凝土強度明顯低于設計要求。

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，進行X射線衍射分析后發現：①3個試樣均未發現fCaO(游離CaO)的X射線衍射峰，fCaO含量未達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未發現異常的水化產物。

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(?80μm篩余<5%)，分成2份，分別進行甘油酒精法滴定和差示掃描量熱法(Differential Scanning Calorimeter,DSC)分析[1]，結果如表2所示。

表2 混凝土中砂漿甘油酒精滴定DSC分析結果

從DSC及甘油酒精滴定法對混凝土中砂漿fCaO進行的定量分析可知，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。

結合觀察混凝土外觀沒有出現裂紋等特點，可以認為，該工程混凝土強度低的原因與fCaO的存在并沒有直接聯系。

4 混凝土回彈值

4.1工程混凝土回彈值測定

2010年12月25日建筑工程質檢站回彈值測定和2011年4月25日業主及施工雙方對相應位置作回彈值的跟蹤檢測，結果如表3所示。從表3中可見，該混凝土強度均很低。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。

表3 相應位置跟蹤檢測回彈值

4.2ST-4早強型減水劑及養護方式對水泥膠砂及混凝土強度的影響

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

表4 膠砂配合比

表5 水泥膠砂強度

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數據可見，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10d每天6次作噴淋水處理，經自然干燥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現裂縫，且回彈值提高。

經過連續多日的噴淋水處理，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一步水化，增強混凝土的強度。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。這將出現以下2種情況：若前者起主導作用，則混凝土強度下降且出現膨脹性裂紋，強度下降；若后者起主導作用，則混凝土強度提高。從試驗數據可見，經噴淋水處理的幾條梁混凝土強度均有提高，屬于第2種情況。

4.3利用沸煮法對混凝土和水泥膠砂進行強度分析

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。混凝土中的某些不安定因素(如fCaO、MgO等)，在混凝土沸煮后產生膨脹，導致混凝土強度下降。通過測得沸煮8h后與浸水1d的混凝土強度，計算混凝土強度損失率。若混凝土強度損失率超過25%，認為混凝土存在不安定因素。

將該水泥進行標準條件養護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，測定其強度，結果如表8所示。可見，該水泥即使安定性合格，所配成的膠砂試件經沸煮8h處理后，強度下降幅度亦較大。

表8 未摻早強劑的水泥膠砂強度

按表4編號2的配比制成膠砂試件，分2種方式養護14d，然后分成2組進行強度試驗，結果如表9所示。比較表5和表8、9的結果，可以得出：①該工程所使用的水泥，摻ST-4早強型減水劑后,自然養護條件下的強度明顯低于淋水養護和標準養護的強度；②沸煮8h后無論是否摻ST-4早強型減水劑，其強度下降幅度都較大。

表9 摻早強劑水泥膠砂膠砂強度(14d)

表10 芯樣混凝土強度

將二層梁淋水養護8d，自然干燥3d，鉆芯取混凝土樣。制樣，分成2組，分別進行常溫浸泡1d和沸煮8h養護，然后作強度試驗，結果如表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早強型減水劑)，通過沸煮8h后強度均有明顯下降。

綜合前面的討論，在沒有摻加ST-4早強型減水劑的首層混凝土強度完全滿足設計要求，但通過沸煮法判斷依然混凝土表現為不安定，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 論

1)不適當的使用早強型減水劑和混凝土的養護嚴重不足，是導致混凝土強度低的主要原因。

2)經8～10d連續噴淋水處理5條梁均未發現膨脹性裂紋，且回彈值明顯提高；對混凝土梁、板進行了噴淋水處理后，其強度已達到設計要求。

[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