混凝土表面爆裂鼓包原因分析與處理

摘要 某住宅樓，交付使用一年后，現澆板底部表面陸續出現混凝土鼓包，并出現脫落現象。文章通過現場取樣分析鼓包處混凝土內部化學成分及含量，根據混凝土原材料和自身特性，對混凝土表面鼓包原因進行分析，提出有針對性的處理措施，消除隱患，確保工程的安全及正常使用。

關鍵詞 混凝土板;鼓包；化學成分；分析；措施

中圖分類號 TU746.3 文獻標志碼 A

0引言

隨著混凝土組成材料的不斷發展，人們對材料復合技術認識不斷提高，混凝土各項性能指標的要求比以前更明確、細化和具體。更加注重混凝土的耐久性、變形性能等綜合指標的平衡和協調。但新興組合材料的混凝土表面經常出現爆裂、鼓包，并出現脫落現象。長時間混凝土鼓包脫落，既影響業主的后續正常使用，又對結構構件的截面尺寸和構件內部鋼筋耐久性等結構安全性產生較大影響，后期結構安全評估難、真實性、預判性低，難以做到亡羊補牢。根據實際工程，經現場取樣分析鼓包處混凝土內部化學成分及含量，根據混凝土原材料有害元素物質含量和自身特性，對混凝土表面鼓包原因進行分析，提出有針對性的處理措施，消除隱患，確保工程的安全及正常使用。

1工程概況

某高層住宅樓，鋼筋混凝土剪力墻結構，全現澆樓屋面板，所用混凝土均為商品混凝土攪拌站提供的預拌泵送商品混凝土。工程交付使用1年后，業主發現現澆板板底存在不同程度的混凝土鼓包現象，部分鼓包位置呈散點狀分布，無明顯規律，鼓包點大小不一。大部分鼓包點處混凝土已脫落，鼓包點中心為已粉化的粗骨料，呈棕褐色，一經觸碰，粉末狀物質即脫落。

2化學分析

2.1儀器分析過程

現場在混凝土爆裂鼓包部位鑿取棕褐色骨料樣品進行電子顯微鏡掃描（SEM），掃描結果和選點圖像見圖2。再通過能譜儀（EDS）對材料微區成分元素種類與含量進行面能譜和點能譜分析：混凝土中主要元素含量總面能譜圖像見圖3；混凝土中主要元素含量選取點能譜分析圖像見圖4～圖6。最后通過X射線衍射（XRD）對混凝土中元素含量進行分析，分析結果見圖7。

2.2分析結果

由骨料部位的面能譜結果可以看出，鼓包處混凝土棕褐色骨料中所含元素為O、Ca、C、Si、Fe等，還含有少量的Mg、S、Mn、Al、K和P等元素，從骨料部位的點能譜結果可以看出，骨料中除了含較高Fe外，還含有少量Ti、Mn、Mg、S、Sr、Cl、P等元素。

3混凝土爆裂鼓包原因分析

通過對鼓包處混凝土骨料的電鏡（SEM）、點面能譜（EDS）以及X射線衍射（XRD）元素分析結果可推斷，該棕褐色的骨料含有黃鐵礦、方解石和氧化鐵等主要成分，初步判斷為鋼渣骨料。處理不當的鋼渣作為骨料，其安定性問題突出，經過漫長時間，混凝土表面碳化后，水、氧氣等到達鋼渣骨料表面，鋼渣骨料中的鐵氧化生成氧化鐵，體積膨脹引起脹裂。當S和Mn的含量超過一定比例時，鋼渣中存在的硫化亞鐵、硫化亞錳水化生成Fe（OH）₂、Mn（OH）₂，體積分別增大1.4倍和1.3倍。此外，當鋼渣中含有游離氧化鈣、游離氧化鎂時，遇水（水汽）反應生成Ca（OH）₂和Mg（OH）₂，體積分別增大1.98倍和2.48倍。從而產生較大的膨脹應力，將周邊混凝土撐開，導致表層混凝土爆裂、剝落，而骨料自身則因發生化學反應后變得酥松。

4芯樣沸煮試驗

將現場鉆取的鼓包處帶有棕褐色骨料的芯樣，參照水泥安定性試驗檢測標準GB/T1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》進行高溫高濕環境下的沸煮檢測［1］，觀察氧化反應的速度與自然潮濕環境中的水化反應速度的區別，以及沸煮快速水化反應后對混凝土抗壓強度的影響。

4.1芯樣沸煮結果

將現場鉆取鼓包處帶有棕褐色骨料的5處10個75mm×75mm芯樣［2-3］，5個芯樣放入沸煮箱內高溫沸煮，經100℃的環境下6h沸煮后，待冷卻后取出在自然條件下放置1天。發現有2個（2#芯樣、5#芯樣）帶有棕褐色骨料的芯樣新增爆裂現象，爆裂后的芯樣見圖8。

4.2芯樣強度變化

將沸煮后，未發現有新增爆裂點的芯樣（1#芯樣、3#芯樣、4#芯樣）與未經過沸煮的對應位置芯樣進行抗壓強度值檢測，檢測結果見表1。

由表1檢測結果對比，3組未沸煮芯樣與沸煮后芯樣的抗壓強度分別下降23.4%、22.4%20.9%，平均值下降22.3%［4］。

通過對鼓包處帶有棕褐色骨料的芯樣沸煮試驗發現，經過高溫高濕環境，混凝土的體積、內部孔隙、含水率發生變化，使混凝土內含有游離氧化物的粗骨料發生水化反應的速度加快，而且致使混凝土的抗壓強度大大降低［5］。

5混凝土表面鼓包處理措施

考慮到混凝土骨料中有害物質發生氧化反應的速度及自身特性，首先使游離氧化物快速發生水化反應，然后隔絕空氣中水和氧氣表面封閉的方法進行處理［6］，具體措施：

（1）首先將板底裝飾材料剔除，混凝土表面處理干凈，持續噴灑熱水的方式讓混凝土構件充分潤濕，周期不得少于45天（以不出現明顯的鼓包、爆裂現象為準），讓混凝土中的有害物質充分快速水化。

（2）將鼓包位置酥松混凝土剔除、鑿毛，將混凝土鼓包爆裂處全部清理干凈，且剔除至混凝土密實部分并延伸不小于10mm。

（3）損傷缺陷較小部位或深度不大于40mm部位采用強度等級不小于M40高強聚合物修復砂漿抹面修復；損傷缺陷深度大于40mm且面積較大部位采用強度等級比原設計混凝土強度等級提高一級的無收縮高強灌漿料修復。

（4）修復完成后，繼續灑水保持所有構件表面濕潤，待修復材料強度滿足要求后，如果沒有出現新的鼓包爆裂現象，采用1∶2.5防水砂漿（42.5級水泥摻302膠（302膠中摻入水，水與302膠比例為1∶1）對混凝土表面全部壓抹密封，涂刷壓抹不少于3遍，總厚度不應小于15mm，并于最后一遍壓抹耐堿玻璃纖維布一層。

6混凝土原材料突出問題

混凝土是當代最主要的土木工程材料之一，混凝土具有原料豐富，價格低廉，生產工藝簡單的特點，因而使其用量越來越大。同時混凝土還具有抗壓強度高、耐久性好、強度等級范圍寬等特點。這些特點使其使用范圍十分廣泛，不僅在各種土木工程中使用，在造船業、機械工業、海洋開發、地熱工程等，也是重要的材料。

混凝土是一種充滿生命力的建筑材料。隨著混凝土組成材料的不斷發展，人們對材料復合技術認識不斷提高。對混凝土的性能要求不僅僅局限于抗壓強度，而是在立足強度的基礎上，更加注重混凝土的耐久性、變形性能等綜合指標的平衡和協調?；炷粮黜椥阅苤笜说囊蟊纫郧案鞔_、細化和具體。同時，建筑設備水平的提升，新型施工工藝的不斷涌現和推廣，使混凝土技術適應了不同的設計、施工和使用要求，發展很快。

混凝土材料是一種耐久性材料，但是本質上是一種非均勻的多孔材料，在二氧化碳、水、氯離子、硫酸鹽等的介質的侵蝕作用下，不可避免受到外來因素的影響而腐蝕，混凝土會加速破壞，使用壽命大大縮短。

混凝土表面多處出現鼓包崩裂這可能是采用增鈣粉煤灰、含脫硫石膏配制混凝土，粉煤灰中含有游離氧化鈣或石膏，其水化速度慢，當混凝土已經硬化后才發生水化，體積產生膨脹，把混凝土表面崩裂。因此，采用增鈣粉煤灰、脫硫灰時一定要進行體積安定性檢驗，合格后方能使用。

鋼渣作為骨料應用于房建工程是一種趨勢，符合環保要求以及可持續發展，但是鋼渣的安定性不良是制約在房建工程中大面推廣應用的重要因素，鋼渣中游離氧化鈣（f-CaO）和游離氧化鎂（f-MgO）的含量又是重中之重。游離氧化鈣（f-CaO）、游離氧化鎂（f-MgO）反應比較緩慢，如果后期游離氧化物進一步反應，水化之后，自身體積膨脹多倍，在骨料表面產生明顯膨脹鼓包爆裂現象。對混凝土結構后期持續性影響造成的結構長期損傷潛在危害會進一步加強。鋼渣骨料的安定性的離散性也非常大，少量存在嚴重安定性問題的骨料就可能使硬化混凝土發生表面損傷或結構性破壞。由于鋼渣是分散分布于混凝土中，如果后期處理不當，“分散的鋼渣引起的破壞最終會導致結構的整體破壞，從而讓后期加固失去意義，最后只能拆除。

7結束語

混凝土并不是一種孤立存在的單一材料。它離不開混凝土用原材料的發展，離不開混凝土的工程應用對象的發展變化，應該從土木工程大學科的角度來認真對待混凝土?；炷猎牧系倪x用也是這樣，首先要分析工程項目的結構、構件特點、設計要求，以及所處環境，預估可能出現的不利情況和風險，若結構構件出現爆裂、鼓包等一些問題十分嚴重的質量事故，后期結構安全評估難度大，真實性和可預測性低，難以彌補損失。所以立足當地原材料，然后采用科學、合理、可行的技術線路、技術手段，配制出滿足設計要求、施工工藝要求和使用環境要求的優質混凝土。

參考文獻

［1］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法：GB/T1346-2011［S］.北京：中國標準出版社，2011：1.

［2］中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.混凝土結構工程施工質量驗收規范：GB50204-2015［S］.北京：中國建筑工業出版社，2015：1.

［3］中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.混凝土結構現場檢測技術標準：GB/T50784-2013［S］.北京：中國建筑工業出版社，2013：1.

［4］中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.混凝土結構設計規范：GB50010-2010［S］.北京：中國建筑工業出版社，2011：1.

［5］林文修，王德智，張興偉，等.關于沸煮對芯樣試件抗壓強度的影響［C］.//工程質量/2002年增刊（下）.北京：《工程質量》編輯部，2002：12-13.

［6］中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.混凝土結構加固設計規范：GB50367-2013［S］.北京：中國建筑工業出版社，2014：1.