混凝土结构工程事故分析与处理

2020/3/18土木建筑学院岳建伟河南大学22020/3/18第四章混凝土结构工程事故分析与处理混凝土工程质量控制要点1材料不合格造成的工程事故2设计原因造成的工程事故3施工违规造成的而工程事故4使用及改建造成的工程事故5环境因素引起的工程事故632020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制1.1组成混凝土材料的质量控制l）水泥水泥的相对密度、强度、细度、凝结时间、安定性等品质必须符合国家有关标准,而安定性与水泥中的游离CaO、MgO、SO2和含碱量Na2O、K2O等有关。应对出厂合格证和出厂日期进行检查验收；水泥应按厂家、品种、标号、批号分别存运，严禁混杂；严禁不同的水泥随意换用。2）集料石子和砂起骨架作用，称为“集料”或“骨料”。石子为“粗集料”，砂为“细集料”。集料应符合颗粒级配、强度、坚固性、针片状颗粒含量、含泥量、有害物质含量要求。不得采用风化砂、特细砂、铁路道碴石及用不同来源的砂、石掺杂混合作为骨料材料。3）拌和用水拌和用水按水源可分为饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理或处置后的工业废水五大类。地表水和地下水总含盐量及有害离子的含量大大超过规定值时，进行适用性检验合格后方能使用。考虑到海岸地区的特点，允许用海水拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。4）外加剂外加剂有改变混凝土流变性能的减水剂、调节凝结硬化性能的早强剂、改善耐久性能的阻锈剂、改善混凝土特殊性能的膨胀剂等，使用时要符合《混凝土外加剂》和《混凝土外加剂应用技术规范》的要求。42020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制1.2混凝土配合比的质量控制混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求：l）满足结构设计的强度等级要求；2）满足混凝土施工所要求的和易性；掺杂混合作为骨料材料。3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。52020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制1.2混凝土配合比的质量控制结合现场实际试验，混凝土配合比调整的原则如下：l）水灰比控制的原则水灰比较小时，混凝土的强度、耐久性较高，但耗用水泥较多，而且硬化过程中散发热量也较大。因此，确定水灰比的原则是在满足强度及耐久性要求的前提下尽可能选用较大的水灰比，以节约水泥并满足大体积混凝土的低热性要求。对于强度及耐久性要求均较低的混凝土不宜采用过大的水灰比。因水灰比过大（大于0.70~0.75）时，将使混凝土拌和物的粘聚性及保水性明显变差。2）单位用水量的确定原则确定单位用水量时，应以混凝土拌和物达到要求的流动性为准。影响混凝土用水量的因素很多，如石子最大粒径、砂石品质及级配、水泥需水性等，所以很难用公式精确计算出应采用的用水量。3）砂率的控制原则砂率是表示砂与石子之间的组合关系。砂率的变化会使骨料的总表面积发生明显的变化，将对混凝土拌和物的流动性特别是粘聚性有很大的影响。合理的砂率值主要应根据混凝土拌和物的坍落度、粘聚性及保水性等特征来确定。4）配合比的控制62020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制1.3钢筋材料的质量控制l）在施工中，不宜以强度等级较高的钢筋代替原设计中的纵向受力钢筋。2）钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25（强屈比）。3）钢筋的屈服强度实测值与钢筋强度标准值的比值不应大于1.3（超强比）。一、混凝土工程质量控制要点72020/3/18•强屈比不小于1.25，是为了保证塑性铰有足够的转动能力与耗能能力。如果屈服比值实测值足够大，随钢筋应变所增加的强化段抗力足以形成塑性铰并适当扩大，钢筋在大变形条件下具有必要的强度潜力。•1.混凝土结构材料的质量控制超强比不大于1.30的主要是因为抗震结构的纵向受力钢筋屈服强度过大，导致钢筋屈服强度离散性过大，造成构件应该形成塑性铰的位置不能出现塑性铰，导致钢筋延性破坏转为脆性破坏的严重后果。超强比的规定主要配合框架设计中“强柱弱梁、强剪弱弯”所规定的内力调整。82020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.1混凝土的拌制、运输、浇筑、振捣和养护l）拌制混凝土的搅拌要注意投料顺序和搅拌时间。用入工拌和时的加料顺序：水泥加入砂中干拌两遍-加入石子干拌一遍-加水湿拌至均匀即可。用机械搅拌时的投料顺序是：砂子-水泥-倒入石子，将水泥夹于砂石之间。最后加水搅拌，不会使水泥吸水成团，产生“夹生”现象。2）运输运输应满足三个基本要求：①保证混凝土的浇筑量；②应使混凝土在初凝之前浇筑完毕；③在运输过程中应保持混凝土的均匀性，避免产生分层离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。3）浇筑应满足以下要求：①混凝土应在初凝前浇筑，如已有初凝现象，则应再进行一次强力搅拌，才能入模；如混凝土在浇筑前有离析现象，必须重新拌和后才能浇筑。2.结构施工过程的质量控制②自由倾落高度对于少筋混凝土，由料斗、漏斗进行浇筑时，不应超过2m；对竖向结构浇筑混凝土的高度不超过3m；对于配筋较密或不便捣实的结构，不宜超过60cm。否则，应采用串筒、溜槽和振动串筒下料，防产生离析。③浇筑竖向结构混凝土前，底部应先浇入50~100mm厚与混凝土成分相同的水泥砂浆，避免产生蜂窝麻面。92020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.1混凝土的拌制、运输、浇筑、振捣和养护4）振捣混凝土浇筑后应立即振捣。一般说，振捣时间越长，力量越大，混凝土越密实，质量越好；但流通性大的混凝土要防止因振捣时间过长产生泌水离析现象。振捣时间以水泥浆上浮使混凝土表面平整为止。混凝土初凝后不允许再振捣。5）养护分自然养护和人工养护。自然养护就是在常温（平均气温不低于5℃）下，用浇水或保水方法使混凝土在规定的期间内有适宜的温湿条件进行硬化。浇注后12h内即应覆盖和浇水使其保持湿润状态。浇水养护日期硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐拌制的混凝土不得少于7昼夜；掺用缓凝型外加剂或有抗渗性要求的混凝土，不得少于14昼夜。2.结构施工过程的质量控制102020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.2混凝土结构施工缝的设置在施工中，混凝土的浇筑因施工技术等原因不能连续进行而需要设置竖向或水平的施工缝。2.结构施工过程的质量控制一般情况下，施工缝应留在混凝土受力较小的部位，特别是受拉力、剪力较小的部位。同一混凝土灌筑区的整体结构一般不留施工缝。112020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.2混凝土结构施工缝的设置2.结构施工过程的质量控制122020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.2混凝土结构施工缝的设置2.结构施工过程的质量控制132020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.2混凝土结构施工缝的设置l）混凝土柱和梁的施工缝施工缝应垂直于构件的纵向轴线，柱子留置在基础的顶面，梁或吊车梁牛腿的下面、无梁楼板柱帽的下面，如梁的负弯矩钢筋向下弯入柱内，施工缝也可以放在这些钢筋的下端，以便于绑扎梁的钢筋。2）单向板、平板楼板施工缝可留置在平行于板的短边的任何位置。2.结构施工过程的质量控制3）高度超过lm或与板连成整体的大断面梁，可设置在楼板底面以下20-30mm处4）有主次梁的楼板，最好顺着次梁的方向浇筑，施工缝留置在次梁跨度的中间1/3范围内。142020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.2混凝土结构施工缝的处理l）在已硬化的混凝土表面（混凝土强度达到120kPa以上）浇筑混凝土前，应清除施工缝表面的垃圾、水泥薄膜及表面松动的砂石和软弱的混凝土层，同时还要将表面凿毛，用水冲洗干净并充分浇水润湿，一般润湿时间不少于24h。2）继续浇筑混凝土前，水平施工缝宜先铺一层10mm-15mm厚的水泥砂浆，配合比要与混凝土内的砂浆相同。不至于形成新旧混凝土裂纹。2.结构施工过程的质量控制3）应对施工缝内新浇筑的混凝土加强振捣，但不要扰动已终凝的混凝土。152020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.3模板工程的质量控制l）保证土木工程结构和构件各部分形状尺寸及相互位置正确。2）具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇混凝土的重量和侧压力，以及施工过程中所产生的荷载。2.结构施工过程的质量控制3）模板接缝不应漏浆。4）构造简单，装拆方便，并便于钢筋的绑扎与安装、混凝土的浇筑。162020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.4混凝土结构梁板模板l）混凝土柱和梁的施工缝施工缝应垂直于构件的纵向轴线，柱子留置在基础的顶面，梁或吊车梁牛腿的下面、无梁楼板柱帽的下面，如梁的负弯矩钢筋向下弯入柱内，施工缝也可以放在这些钢筋的下端，以便于绑扎梁的钢筋。2.结构施工过程的质量控制172020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.5钢筋绑扎施工质量问题2.结构施工过程的质量控制混凝土垫块数量不足基础梁施工完成后发现柱筋偏位线管不要大量水平穿过剪力墙柱筋偏位受力主筋未绑扎到位182020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.6钢筋绑扎施工质量问题2.结构施工过程的质量控制192020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制2.7柱墙模板2.结构施工过程的质量控制202020/3/18一、混凝土工程质量控制要点1.混凝土结构材料的质量控制主体结构施工质量亮点照片2.结构施工过程的质量控制212020/3/18二、混凝土材料不合格造成的工程事故1.材料不合格的因素2.1材料不合格的因素l）水泥过期或受潮水泥的允许储存期为出厂后3个月。水泥在储存3个月后按过期水泥使用。3个月后，水泥的强度将降低10％~20%;6个月后，降低15％~30%；一年以后，约降低25％~40％。2）水泥中含有害物质游离的CaO和MgO水化作用很慢。它们往往在水泥凝结硬化后还继续进行水化反应，使得已发生均匀体积变化而凝结的水泥浆体继续产生剧烈的不均匀体积变化。严重时会发生混凝土开裂甚至崩溃的质量事故。3）碱-集料反应碱-集料反应是指水泥中的碱（如Ca(OH)2和易生成NaOH的Na2O)，与集料中的活性SiO2发生反应，生成碱的硅酸盐凝胶体，吸水膨胀，引起混凝土开裂的现象。4）集料中含杂质过多5）钢筋技术性能缺陷一般碳素钢屈强比为0.6~0.65，低合金结构钢屈强比为0.65~0.75，合金结构钢屈强比为0.84~0.86。混凝土结构中钢筋屈强比宜控制为0.60~0.75，此值过高表示钢筋混凝土构件的延性低。222020/3/18二、混凝土材料不合格造成的工程事故1.材料不合格的因素2.2工程案例如所示，广西某车间为单层砖房，建筑面积221m2，屋盖采用预制空心板和12m跨现浇钢筋混凝土大梁。屋面荷载经梁传给MUl0砖、M5砂浆砌筑的490mmx870mm砖柱和490mmx620mm壁柱上。此车间于1983年10月开工，当年12月9日浇筑完大梁混凝土，12月29日安装完屋盖预制板，1984年1月3日拆完大梁底模板和支撑。1月4日下午厂房全部倒塌。232020/3/18二、混凝土材料不合格造成的工程事故1.材料不合格的因素2.2工程案例2.工程案例242020/3/18二、混凝土材料不合格造成的工程事故1.材料不合格的因素2.2工程案例事故分析：(1)钢筋混凝土大梁原设计为C20混凝土。施工时，使用的是进场已3个多月并存放在潮湿地方已有部分硬块的325号水泥。这种受潮水泥应通过试验按实际强度用于不重要的构件或砌筑砂浆，但施工单位却仍用于浇筑大梁，并且采用人工搅拌和振捣，配合比也不严格。用回弹仪测定大梁混凝土的平均抗压强度只有5N/mm2左右，有些地方竟测不到回弹值。(2)在倒塌的大梁中，发现有断砖块和拳头大小