某居民楼混凝土表面爆裂检测分析

某居民楼混凝土表面爆裂检测分析

戴 然

安徽省水利部淮委水利科学研究院；安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽合肥， 230088

【摘要】某小区住宅楼在使用若干年后，混凝土表面出现点状爆裂现象，最终混凝土表面发生环形状的脱落，爆裂点中心均出现了不明黑色物质，明显区别于混凝土中骨料。对混凝土进行混凝土强度检测及内部密实性检测及XRD分析判断爆裂点中心均出现了不明黑色物质。

【关键字】混凝土、爆裂、XRD分析

0 序言

本工程为某市小区住宅楼，为地上十三层小高层住宅，与2010年建成投入使用，主楼结构为剪力墙结构。设计高度为36.7m，地上十三层，抗震设防烈度为7度。剪力墙混凝土强度设计等级均为C30，现浇板混凝土强度设计等级均为C25。据现场调查了解，在刚收房时期该栋住宅楼并未发现爆裂情况，在使用几年后，部分业主发现梁、 板、墙构件多处混凝土表面出现点状爆裂现象，最终混凝土表面发生呈环形状的脱落。脱落部位中心位置深度达10～35 mm，爆裂点中心均出现了不明黑色物质，明显区别于混凝土中骨料。

1 现场检测

由于混凝土爆裂的问题主要出现在混凝土墙、板、梁的表面，为了解和掌握混凝土结构内部情况，判断构件内部是否出现了爆裂，为该工程的后续处理提供依据，对出现混凝土表面爆裂较严重的构件进行了如下的检测:

1.1混凝土强度检测

采用回弹法依据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-2011结合钻芯法依据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS 03:2007对混凝土强度进行检测。在被测构件表面布置10个回弹测区，用砂轮磨平并清洁后进行回弹测试，检测时避开混凝土爆裂位置，并在测区内凿开一小孔，用酒精酚酞溶液喷洒于孔内，然后用碳化深度仪量测碳化深度值。根据JGJ/T23-2011计算构件各测区的混凝土强度换算值，再根据混凝土的芯样强度对混凝土强度换算值进行修正计算推定强度，结果表明表面出现爆裂的构件混凝土强度均满足设计要求，但因不了解主体结构完工时的混凝土强度，混凝土强度是否有损失无法判断。

1.2超声波法混凝土缺陷检测

采用ZBL-U5200非金属超声检测仪，按照 CECS 21:2000《超声波检测混凝土缺陷技术规程》对表面有爆裂点的剪力墙内部进行检测，测区的范围覆盖整个构件,在两对平行的测试面上画出等间距的网格，以 10 cm ×10 cm 的网格点距，组成检测网，编号确定对应点的测试位置, 在墙体表面进行逐点测量。对出现问题严重的部位进行加密检测，每一测点的声时、波幅、主频和测距均按规程第 4.2 节进行测量, 再由声时和测距计算波速。如果混凝土存在由于爆裂点引起的疏松，超声波声时值就会出现异常值而被发现。检测结果表明，混凝土内部未发现裂缝及爆裂点引起疏松问题。

1.3 XRD分析

X射线衍射仪可用于物相分析、晶体结构分析、织构分析，晶胞参数、结晶度、晶型含量等的测定，进行物相分析、晶型确认、定性半定量分析等，物相分析是指对物质中各组成成分存在的状态、形态、价态进行确定的分析方法，每种物质都有特定的晶格类型和晶胞尺寸，而这些又都与衍射角和衍射强度有着对应关系，可以用衍射图像来鉴别晶体物质，即将未知物相的衍射花样与己知物相的衍射花样相比较。因此，X射线衍射分析可得出材料中物相的结构及元素的存在状态。根据衍射特征来鉴定晶体物相的方法称为物相分析法。晶体对X射线的衍射效应是取决于它的晶体结构的，不同种类的晶体将给出不同的衍射花样。假如一个样品内包含了几种不同的物相，则各个物相仍然保持各自特征的衍射花样不变。而整个样品的衍射花样则相当于它们的叠加。除非两物相衍射线刚好重迭在一起，二者一.般之间不会产生干扰.这就为我们鉴别这些混合物样品中的各个物相提供了可能。现场采集了鼓裂的天花板混凝土样品，可见鼓包处中间部位物质呈现黑色，将黑色物质研磨后通过75um筛子，利用XRD扫描粉末晶体0-90度角，结果见下图1,2。

图1 全物象检索

图2 寻峰检索

经Xpert Highscore Plus软件全相分析和寻峰分析后，基本确定含有CaCO₃（68分），Ca₅₄MgAl₂Si₁₆O₉₀（≤67分，因为部分峰与CaCO₃重合）和SiO2（42分）。

2 检测情况分析

该住宅混凝土剪力墙、现浇板、框架梁出现的爆裂问题，经普查后了解为局部现象，可以排除是水泥安定性和材料的碱活性导致。通过对爆裂点中心出现黑色物质进行XRD分析，经Xpert Highscore Plus软件全相分析和寻峰分析后，基本确定含有CaCO₃和SiO₂，活性氧化硅与水泥中的碱性物质反应，生成不断吸水膨胀复杂的碱—硅酸凝胶体，体积可扩大3倍左右，导致体积膨胀并以混凝土中的黑色物质为中心形成径向辐射爆裂缝，此反应发展缓慢。

经检测，该住宅混凝土剪力墙墙、现浇板、框架梁现龄期混凝土强度尚满足设计要求，超声法抽检的剪力墙其内部也未出现疏松等不密实及膨胀开裂现象，均为混凝土表面的爆裂。表面爆裂尚未对该工程的整体结构安全造成影响。

为防止混凝土中的黑色物质对整体结构安全继续产生影响，应对已发生爆裂的楼层加强观测和采取相应对策，如混凝土中的黑色物质等导致爆裂的物质较少，可用钎子将存在的问题部位剔除。剔除面积和深度要比爆裂面积和深度大1-2cm，把爆裂的骨料、粉末及其粉末周边的石子一同清理剔凿下来，不能因剔凿不干净发生修补完后二次爆裂现象；如掺量较大，在混凝土中广泛存在，处理就较困难。一些埋藏较深、水化更慢的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。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。