1、第4章 混凝土结构工程事故及处理,4.1 混凝土结构的裂缝及表面缺陷,一、混凝土结构的裂缝及原因分析 裂缝宽度小于0.3mm是正常的。产生非正常裂缝的主要原因有： 1、材料方面：水泥安定性；水化热引起的温差；混凝土配合比；外加剂使用不当；风化骨料；混凝土的干缩。 2、施工方面：外加剂拌合不均匀；浇筑速度过快，捣固不实；混凝土终凝前钢筋被扰动；保护层太薄，箍筋外只有水泥浆；施工缝位置不正确；模板变形过大；模板拼缝不严，漏浆漏水；拆模过早；养护差，早期失水太多，受冻；构件运输、吊装或堆放不当。,4.1 混凝土结构的裂缝及表面缺陷,3、设计方面 变形使内应力超过材料的强度。常见的受力包括：拉伸、压缩
2、、弯曲、剪切、扭转。常见的变形有：因过大不均匀沉降、因收缩和温度变形受到约束等状态。4、环境和使用方面 常见因素包括：温、湿度的变化和差异；混凝土受腐蚀；钢筋受腐蚀；地震作用、火灾或构件表面灼热等。,因缺陷使钢筋混凝土工程呈现的现象有： （1）混凝土出现可见裂缝； （2）材料的强度降低；构件的承载力或截面刚度减小； （3）混凝土不密实、被溶蚀或剥落，影响耐久性； （4）钢筋出现锈斑、鳞落、减重，严重断裂。最普遍、最主要的表现是混凝土出现可见裂缝。 5、其他各种原因：火灾、地震、燃气爆炸、撞击作用等。,二、混凝土结构的表面缺损,1、蜂窝混凝土局部出现空隙，石子间无砂浆，形成蜂窝状的小孔洞。原因：
3、配合比不合适，石子多，模板不严密、漏浆，振捣不充分，混凝土搅拌不均匀等。,2、麻面混凝土表面粗糙，有许多分散的凹坑,原因：模板未湿润，吸水过多；模板拼接不严，缝隙间漏浆；振捣不充分，混凝土中气泡未排尽；模板表面处理不好，拆模时粘结严重。,3、露筋钢筋的外表面没有砂浆包裹而外露,原因：钢筋垫块移位，少放或无垫块，钢筋与模板间无间隙；钢筋过密；漏浆过多。,4、缺棱掉角原因：棱角处脱水与模板粘结过牢；养护不够，早期强度不足；早期受碰撞。 5、表面酥松原因：养护时表面脱水；混凝土结硬时受冻或高温烘烤。,三、裂缝及表面缺损的修补 1、抹面层清理表面，用压力水冲洗干净，涂上一层纯水泥浆或其它粘结性好的涂料
4、，然后用水泥砂浆填实抹平。 2、填缝法（缝宽0.5mm）将各种封缝浆液（树脂浆液、水泥浆液或聚合物水泥浆液）用压力方法注入裂缝深部。,凿槽填充法修补裂缝1环氧涂料；2环氧砂浆（或聚合物砂浆等）；3放水油膏；4水泥浆；5防锈涂料 3、灌浆法（缝宽0.3mm深度较深）,产生裂缝的原因：混凝土材料变形受约束引起的内应力大于材料抗拉强度。钢筋混凝土因受力变形，某一些环境因素影响而产生的裂缝可以通过“粘结滑动”机理解释。,裂缝的性质和状态的判断方法：1.观察裂缝发生的部位、数量和疏密程度及分布状态； 2.裂缝的表面长度、宽度及深度； 3.裂缝的走向； 4.裂缝的形状； 5.判断裂缝是表面裂缝还是深层裂缝
5、及贯穿裂缝；是否有析出物；是否引起材料的剥落； 6.裂缝随时间的发展情况。,上述中，最主要的看混凝土的裂缝宽度。 引起混凝土的裂缝宽度的原因： 1.受拉钢筋直径越粗，裂缝宽度越大； 2.圆形受拉钢筋比罗纹筋和其他变形筋的裂缝大； 3.受拉钢筋的拉应力越大，裂缝越大； 4.受拉钢筋的混凝土保护层越厚，裂缝宽度越大。,4.2 设计失误引起的事故,一、概述混凝土结构在设计方面引发事故的主要原因有以下几个方面： 1、方案不妥：未设伸缩缝；基础置于承载力相差很大的两种或多种土层上未处理；主、次梁支承受力不明确等。 2、计算错误（1）漏算荷载：屋面找坡未按平均厚度而只按檐口处厚度；次梁集中荷载；屋面施工荷
6、载；雪荷载等。（2）框架内力计算有误：未考虑内力组合等。（3）计算简化不当：连续梁按简支梁计算等。 3、对突发事故缺少二次防御能力。 4、对结构构造细节处理不当：重计算，轻构造，预埋件设置不当，钢筋锚固长度不够等。,二、设计方案欠妥引起的事故 【实例4-1】因主、次梁支撑关系颠倒而引发的事故,三、计算错误引起的事故,【4-2】工程事故情况某大学教学楼阶梯教室为三层半圆形框架结构，层高7.6m，最大的框架梁跨度为20.8m、高度为2.0m、宽度为0.3m，框架柱截面为600mm，及600mm 600mm。该框架结构因梁的线刚度比柱的线刚度大16倍以上，梁按简支梁、柱按中心受压构件取计算简图。混凝
7、土标号原设计为200号，因考虑混凝土后期强度，设计人员允许梁按150号混凝土进行施工，柱按200号混凝土进行施工。实测梁的混凝土只达100150号，柱的混凝土可达200号。受力筋采用5号钢筋，箍筋采用3号钢筋。,此工程主体结构完工以后，装饰工程因故暂停。三年后复工时发现20.8m跨梁上有许多裂缝，多数裂缝在0.50.7mm之间，最宽的达1.0mm。裂缝大体可以分为四种：几乎贯穿梁全高，中间宽两头细，间距大体接近。位于梁端部的斜裂缝，大体呈45度方向。沿梁主筋位置的竖缝较短，间距大体相近。柱顶部和底部的水平裂缝。,2.事故原因分析（1）裂缝估计为混凝土收缩引起的裂缝。（2）裂缝位于梁端，是由于梁
8、的主拉应力超过混凝土的抗拉强度所造成的。该梁复核时算得的梁端主拉应力为： zl = 12kg/cm2 10kg/cm2 （100号混凝土的抗拉强度）但斜缝发生后，斜截面上有箍筋和弯筋参加工作，本可以阻止斜裂缝扩展；造成如此严重裂缝的原因是：混凝土收缩； 箍筋采用9，对于h=2.0m的梁，直径太细； 弯筋采用2 32，直径过粗，它会导致裂缝过宽。,（3）裂缝是截面弯矩超过截面抗裂度所致。该梁复核时算得的：M f = 71tm装修前实际荷载算得的M 实=265tm但复核算得的最大裂缝宽度只有0.26mm，比实际裂缝宽度小。造成裂缝过宽的原因是： 混凝土收缩； 混凝土标号过低； 纵筋采用32太粗。（
9、4）裂缝的形状是顶部裂缝在柱外侧、底部裂缝在柱内侧，开裂位置与框架柱的弯矩图受拉边缘一致。经复核，开裂的柱截面在弯矩和轴力共同作用下的承载力不足。故可判断该裂缝主要由于柱截面在抗压承载力不足所致，当然也和混凝土标号偏低以及混凝土的施工缝位置有关。,框架柱承载力不足原因分析,位置,北柱,南柱,比较项目,截面弯矩,需配筋,截面弯矩,需配筋,按框架结构计算 （柱按偏压构件算）,按简支梁的承载构件算 （柱按中压构件算）,误 差,28.5 t.m,周边均匀布置 A s=47cm2,45.5t.m,每边配,A s =31.4cm2,0,周边均匀布置 A s =22.7cm 2 （8 19）,0,每边配1
10、16.2 19,A s =7.7cm2,22.7-47,47,=,-51.7%,7.7-31.4,31.4,=,-75.5%,（5）对结构安全估计和事故主要原因A.20.8m大梁复核主要数据如下：经复核算得：跨中弯矩 KM=465 t m（按框架结构计算）M实=265 t m（考虑装修前实际荷载，未算K）梁端最大剪力 KQ=112tQ实=58t （考虑装修前实际荷载，未算K）跨中正截面抗弯承载力 Mp=404t m跨中正截面抗裂度 M=71t m梁端斜截面抗剪承载力 Q p=93t梁端中和轴处主拉应力 zl = 12Kg/cm2,装修前实际荷载作用下最大裂缝宽度： fmax=0.26 mm实际
11、裂缝宽度装修前实际荷载作用下最大挠度：max=7.85cm=L/265,B.从梁的承载力 估计,Mp=404tm,M实=265 t m,KM=465 t m 误差13%,Q p=93t, Q实=58t, KQ=112t 误差17%,从柱的承载力 估计，其误差为 51.7% 75.5%。,从梁的挠度和裂缝估计，按装修前实际荷载计算已接近或超过规范允许值；若按使用荷载估计，将超过更多。显然，该工程在施工期间尚不至于破坏，但在日后使用荷载作用下，很可能发生破坏，故必须进行加固处理。C.该工程临近破坏的第一原因是框架柱的承载力不足，这是由于计算简图选用不当造成的。第二原因是下列设计构造不当和施工不当造
12、成的，按其重要性依次为：选用和实际的混凝土标号过低（混凝土后期强度难以考虑）；箍筋直径过小；腰筋配置过稀；纵向主筋、弯筋直径较大。,应吸取的教训本工程结构的跨度大、构件的截面高。遇到这类结构时，需谨慎处理内力分析、设计构造和施工中的细节问题。本例要吸取的教训是：（1）应按框架结构而不应按简支构件进行内力分析。在一般情况下，如梁与柱的线刚度比大于8时，梁近似按简支梁，柱按中心受压构件分析是可以的；但在大跨框架中，柱端弯矩的绝对值较大，忽略这个弯矩是不安全的。（2）应做裂缝和变形验算，本例这两个方面均不满足规范规定的限值。,（3）应谨慎对待设计构造问题，对于本例2m高的大梁，箍筋直径偏细，腰筋布置
13、过稀，直径偏细，梁端腹板未加厚，混凝土标号过低，是产生事故的重要原因。尤其在设计时不应挖掘混凝土后期强度这个潜力。（4）对于大跨大截面构件的混凝土施工，做好浇筑过程中的振捣和留施工缝，以及浇筑后的养护十分重要。本例的施工未能保证设计要求的混凝土强度，未做好混凝土的养护，无疑加重了质量事故的危害程度。,4.3 施工不良引起的事故六无工程因设计、施工综合失误造成的重大事故六无无报建、无招投标、无证设计、无勘察、无证施工、无质量监督。【4-3】该工程为四层三跨框架结构，长60m、宽27.5m、高16.5m（底层高4.5m，其余各层高4.0m），建筑面积6600m2。,该楼始建于1993年10月，按一
14、层作为食堂使用考虑建造，使用8个月后又于1995年6月11月在原一层食堂上加建三层宿舍。两次建设均严重违反建设程序，无报建、无招投标、无证设计、无勘察、无证施工、无质量监督。此楼投入使用后即出现预兆：1996年雨季后，西排柱下沉130mm，西北墙也下沉、墙体开裂、窗户变形；1997年3月8日，底层地面出现裂缝，且多在柱子周围。建设单位请包工头看了后认为没有问题，未作任何处理。3月25日裂缝急剧发展，当日下午再次请包工头看，仍未做处理，当晚7时30分该楼整体倒塌，110人被砸，死亡31人。,倒塌现场的情况是： （1）主梁全部断裂为二、三段，次梁有的已碎裂；从残迹看，构件尺寸、钢筋搭接长度、箍筋锚
15、固长度均不符合规范规定； （2）柱子多数都断裂为二、三截，有的粉碎，箍筋、拉结筋也均不符合规范规定； （3）柱底单独基础发生锥形冲切破坏，柱的底端冲破底板伸入地基土层有400mm之多； （4）梁、柱筋的锚固长度严重不足，梁的柱筋伸入柱内只有7080mm。,2.现场实测数据及估算因无法提供设计、施工等有关技术资料，只得在现场实测构件尺寸、配筋及推定混凝土强度等级（取C15）的基础上进行模拟结构估算加以分析。模拟估算按七度抗震设防考虑。（1）框架梁：取芯4处，分别为16.0MPa、16.6MPa、18.8MPa和21.4MPa。（2）框架柱：取芯5处，分别为16.6MPa、16.0MPa、19.7
16、MPa、20.1MPa和20.1MPa。模拟估算边柱最大竖向轴向力N标准值为1342kN，设计值为1677.50kN，最大柱轴压比为1.530.9（规范允许值）；中柱最大竖向轴向力N标准值2535kN，设计值为3168.75kN，最大柱轴压比为2.820.9。,边跨跨中边跨支座中跨支座中跨跨中,项目,部位,实际配筋 （cm2）,（618）15.3 （216）4.02 （325）14.7 （618）15.3,估算需要配筋（cm2）,实际与需要比（%）,一层,一层,四层,二层,二层,三层,三层,四层,21122718,20132619,19142520,259,319,72.933.554.585
17、.0,76.531.055.680.5,80.520.858.976.5,49.444.758.9,满足,框架梁配筋估算值与实际值比较,南比向边柱,中 柱,部位,项目,计算依据,按设计荷载1.5KN/m2 ，考虑风压0.6KN/m2 ，按七度抗震,估算需要配筋（cm2）,实际配筋（cm2）,实际与需要比（%）,Ay 纵向,Ax 横向,Ay 纵向,Ay 纵向,Ax 横向,Ax 横向,底 层,二 层,三 层,四 层,底 层,二 层,三 层,四 层,22,18,10,18,43,28,14,3,3,16,32,48,5,4,10,25,7.1,7.1,7.1,7.1,9.42,9.42,9.42,9
18、.42,5.09,5.09,5.09,5.09,6.28,6.28,6.28,6.28,32.3,20.4,39.4,50.9,71,39.4,满足,满足,满足,满足,21.9,33.6,67.3,13.1,19.6,39.3,框架柱配筋估算需要值与实际值比较,（3）柱下单独基础底板实测及估算边柱基础底板尺寸1.8 m 2.5m（有的1.93 m 2.23m），底板厚150mm，柱部位局部加厚至450mm。中柱基础底板尺寸2.1 m 2.56m （有的1.9 m 2.6m） ，底板厚150mm，柱部位局部加厚至450mm。基础底板冲切验算（取C15）t=0.9MPa，ho=450-40=410
19、mm，um =3240mm，即距局部荷载作用面积周边处h0 /2处的周长，以柱截面300 mm 500mm计：Ft=0.6 t um ho=0.6 0.9 3240 410=717.34 103N =717.34kN1677.50kN（边柱） 3168.75kN（中柱）,（4）地基土性能：依据局部轻便触探提供的地质资料，基础下各土层为：砂质粘土填土层，厚1.9m，压缩模量Es=4.0MPa粘土层，厚2.5m ，压缩模量Es=5.0MPa老粘土层，很厚，压缩模量Es=6.07.0MPa地基承载力设计值可取=（150200） 1.1 kN/m2,估算得到的基础底板处土压力为：边柱Po=（1677.
20、5/1.8 2.5）+11.8=384.7 kN/m2150 1.1kN/m2 中柱Po=（3168.75/2.1 2.56）+11.8=601.8 kN/m2 150 1.1 kN/m2 按不同地基持力层，根据建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）规范估算得出的边柱沉降量为215.6mm，中柱沉降量为366.6mm（相邻柱基沉降差（366.6-215.6）/9500=0.0053 大于0.002的规范对框架结构的允许值），中柱间沉降差为118mm（情况更为严重）。,（5）钢筋：现场截取6、10、12、 14、 16、18、20、22等8种规格钢材进行力学试验，除10规格符合要求外，其余均不符
21、合钢筋混凝土用钢的要求。3.造成整体倒塌的原因（1）主要技术方面原因实际基础底面土压力为天然地基承载力设计值的2.33.6倍，造成土体剪切破坏。柱基沉降差大大超过地基变形差的允许值（0.002L）。因而在倒塌前已造成建筑物严重倾斜，柱列沉降量过大、沉降速率过快、墙体和构件开裂、地面柱子周围出现裂缝等现象。在此情况下单独柱基受力状态变得十分复杂，一部分柱基受力必然加大，而基础板厚度又过小，造成柱下基础板锥形冲切破坏，柱子沉入地基土400mm之多，这是一般框架结构事故中罕见的现象。,(2) 次要技术原因上部结构配筋过少：底层中柱纵、横向实际配筋只达到估算需要量的21.9%和13.1%；底层边柱实际
22、配筋只达到估算需要量的32.3%和20.4%；一、二、三层梁的边支座和中间支座处实际配筋也只有估算需要量的20.8%和58.9%。上部结构的构造做法不符合规范要求：表现为梁伸入柱的主筋的锚固长度太短、柱的箍筋设置过少等。施工质量低劣：柱基础混凝土取芯2处，分别只有7.4MPa和12.2MPa；在倒塌现场，颜色为灰黄色的低强度等级的混凝土遍地可见；采用大量改制钢材，多数钢材力学性能不符合规范要求；钢筋的绑扎也不符合规范要求。这些现象说明本工程上部结构已属于不安全的结构，它的整体性、延性、刚性都极差，出现严重事故的可能性随时存在。,（3）关键是管理失控本工程施工两年，除了几张做单层工程时的草图外没
23、有任何技术资料；原材料水泥、钢筋没有合格证，也无试验报告单；混凝土不做试配，没留试块。技术上处于没有管理、随心所欲的完全失控状态。后期出现种种质量事故的征兆，不加处理，则更进一步加速建筑物的整体倒塌。,6000,4000,5 5400,K4,K4,K4,K4,K4,K4,K5,K5,K5,K5,K6,K6,K6,K6,216,528,6400,8300,K4 、K5 、 K6 截面配筋情况,【4-4】某框架柱因浇筑质量差而引起的事故,具体情况是：柱全部侧面积142m2，蜂窝面积有7.41m2，占5.2%；其中最严重的是K4柱，仅蜂窝中的露筋面积就有0.56m2。露筋位置在地面1m处，正是钢筋的
24、搭接部位。,某影剧院观众厅看台为框架结构，有柱子l4根，其剖面及断面如图所示。底层柱从基础顶起到一层大梁止，高7.5m，断面为740mm740mm。混凝土浇筑后，拆模时发现13根柱有严重的蜂窝、麻面和露筋现象，特别是在地面以上1m处尤其集中与严重。,事故原因调查：,（1）配合比控制不严。混凝土设计强度等级C18，水灰比为0.53，坍落度为35cm。但施工开始第二天才安装磅秤。过磅情况时用时不用，只有做试块时才认真按配合比称重配料，一般情况下配合比控制极为马虎，尤其是水灰比控制不严。（2）灌筑高度超高。混凝土施工规程规定：“混凝土自由倾落高度不宜超过2m”，又规定：“柱子分段灌筑高度不应大于3.
25、5m”。该工程柱高7m，施工时柱子模板上未留浇灌的洞口，混凝土从7m高处倒下，也未用串筒或溜管等设备，一倾到底，使混凝土在灌筑过程中已有离析现象，从而易造成捣不密实与露筋。,事故原因调查：,（3）灌筑厚度太厚，捣固要求不严。该工程由乡村修建队施工，没有机械振捣设备，如振捣器等，而采用6m长的木杆捣固，并且错误地规定每次灌筑厚度以一车混凝土为准（约厚40cm），灌筑后捣固30下即可。此规定违反施工验收规范中关于“柱子灌筑厚度不得超过20cm”的界限。超过规定一倍，加上捣固马虎，出现蜂窝麻面是不可避免的。,（4）柱子中钢筋搭接处钢筋配置太密。该工程从基础顶面往上1m到2m间为钢筋接头区域，搭接长度
26、lm左石。搭接区内，在同一断面的某一边上有6到8根钢筋，钢筋的间距只有3037.5mm，而规范要求柱内纵筋间距应小于50mm。加上施工时钢筋分布不均匀，许多露筋处钢筋间距只有10mm，有的甚至筋碰筋，一点间隙也没有，这样必然造成露筋等质量问题。,事故采取如下补强加固措施：（1）将蜂窝、孔洞附近疏松的混凝土全部凿掉；（2）用水将蜂窝、狗洞处混凝土湿润，可采用淋水及用湿麻袋覆盖等办法；（3）在要补填混凝土的洞口附近支模，为便于浇筑，上边留出喇叭口；（4）将混凝土强度提高一级，用C28混凝土并加入早强剂，或掺入微膨胀剂填实，要捣固密实；（5）养护要加强，保持湿润14昼夜，以防混凝土发生较大收缩，使新
27、、旧混凝土间产生裂缝 （6）拆模，将多余混凝土凿去，磨平。,混凝土工程中的浇筑前准备工作以及混凝土拌制、运输、振捣是保护质量工程的前提。1.浇筑前准备：包括模板检查、钢筋检查、地基检查等；2.混凝土最短搅拌时间应按规范要求控制；3.混凝土的最长搅拌至浇筑完毕时间以及混凝土运输、浇筑和间歇应按要求控制；4.混凝土浇筑时的坍落度应按规定要求控制。浇筑时的的倾落高度应按规定要求控制；,应吸取的教训,5.混凝土浇筑厚度应按要求控制，每次浇筑时的推进长度宜在11.5m之间；6.一般插入式振捣棒作用半径30 40cm，其移动间距不宜大于作用半径的1.5倍。每点振捣时间为20 30秒。振捣上层混凝土时要在下
28、层混凝土初凝前进行，插入下层中5cm左右。平板式振动器在每一位置上应连续振动25 40秒，以混凝土面均匀出浆为准。移动间距宜搭接3 5cm，以防漏振。,钢筋混凝土结构在灌筑混凝土时宜连续浇灌，不留缝隙。新旧混凝土间形成一条连接缝，称为施工缝。处理不当的混凝土施工缝往往表现为在构件中留有可见的缝隙和夹层。施工缝的形状：水平缝、竖向缝、倾斜缝、曲折缝。在已浇灌的混凝土表面，常有一层像肥皂沫似的膜衣。水灰比越大，这种膜衣越多，它是在混凝土凝结过程中随析水现象而产生的，其本身没有胶结作用，如不清除，隔在新旧混凝土间，使两者不相连接。,【4-5】混凝土施工缝处理不当,某厂某车间为四层框架结构，柱网6m
29、6m。在浇筑二层楼板时，既无计划又无措施，在东西66m长的混凝土楼板上竟留了9条施工缝。下雨后，雨水从上面渗透下来，楼板底部留有明显水迹。由此可见，这些板上的裂缝是贯通的。,某会议室门厅，屋面板为预制板，而大梁、圈梁、雨篷均为C20钢筋混凝土构件。施工时，大梁混凝土先浇灌，圈梁、雨篷混凝土因故后浇灌，但却不适当地将施工缝留在大梁梁端与圈梁交接处。而且施工缝处的混凝土没有妥善处理，又由于该处混凝土没有侧向限制而无法振捣，实际上形成松散的一堆。平面布置图和门厅做法见下图。,【4-6】混凝土施工缝处理不当,会议室,3500,3500,3500,3500,35000,5000,3000,12000,甲
30、,（a）平面图,2,2,2 2,甲,门厅门口局部做法,200,200,240,240,370,450,新浇灌的混凝土,原来的旧混凝土,将预制板改为现浇混凝土板,已浇灌的混凝土,雨篷,墙,图2.27乙,质量问题产生的原因：施工缝留在梁端剪力最大部位；施工缝处混凝土强度等级显然不满足设计要求，甚至不足C10，严重影响梁端抗剪能力和粘着力强度；新旧混凝土无法连接。最后，不得不将梁端混凝土用人工小心地如图乙所示形状，并将部分预制板改成现浇楼板，以加强梁端的抗剪能力。,应吸取的教训施工缝位置应留在结构的次要或受力（主要指剪力）较小而施工又方便的地方。施工缝形成的截面应与结构产生的轴向压力相垂直，以便能直
31、接发挥混凝土的特长传递压力。,施工缝,柱,基础梁,基础,柱,施工缝,基础,（a）,（b）,1.水平施工缝（1）基础与基础梁、基础梁与柱间的施工缝（a）；（2）柱与基础间的施工缝（b）；,施工缝,柱,柱,梁,梁,柱,无梁楼板,施工缝,（c）,（d）,（3）梁与柱间的施工缝（c）； （4）无梁楼板与柱间的施工缝（d）；,施工缝,大梁,板,2030,施工缝,地下室墙,地下室底板,地下室基础梁,（e）,（5）板与梁应一起浇筑。当梁的截面尺寸 很大时，施工缝可留在板底下2030mm处（e）。,烟囱,施工缝,13002000,15002000,水塔,支托斜底,施工缝,地下室墙,施工缝,地下室顶板大梁,（g
32、）,（f）,（6）烟囱、水塔、水池、斗仓的施工缝可每隔2m左右 留一道（f）；但水塔的水箱施工缝应避免留在支托斜底部分；斗仓的施工缝也可留在漏斗斜板主壁交接处；（7）地下室钢筋混凝土墙的施工缝，其下面可留在地面以下300500mm范围内或基础梁上皮；其上面可留在楼板底面或梁底面下某处，其距离看板或梁伸入墙内钢筋的高度而定（g）。,2.竖向施工缝 （1）单向板的施工缝可留在与板平行的任何位置（a）；,（2）对浇灌方向沿次梁跨度推进的肋形楼盖，施工缝宜留在次梁跨度中间L/3范围内（b）。,浇灌混凝土的方向,施工缝,单向板的跨度,（a）,a,L/3,L/3,L/3,L,柱,次梁,主梁,次梁,主梁,混
33、凝土浇筑方向,（b）,沿平行于次梁方向浇筑,（3）对浇灌方向沿垂直于次梁跨度推进的肋形楼盖，施工缝宜留在主梁跨度中间2L/4和板跨中间L/2范围内（c）；,2L/4,L/4,L/4,柱,次梁,主梁,L,l/4,l/4,l/2,l,板跨,主梁,次梁,（c）沿垂直于次梁方向浇筑,（4）对现浇的有斜梁的框架，应连续浇灌；如必须分开浇灌时，施工缝宜留在斜梁加腋（即承托）的上部（d）；,（5）地下室墙体的施工缝，必要时可留在两梁之间（e）；,框架柱,斜梁加腋,框架斜梁,施工缝,梁,梁,梁,施工缝,施工缝,（d）,（e）,（6）现浇楼梯的施工缝，一般按楼层分。,施工缝的处理应参照以下要点：,1.施工间隙未
34、超过水泥初凝时间时，可将新混凝土均匀倾入，盖满先浇灌的混凝土，用振捣工具穿过新混凝土达到已浇混凝土层内50100mm，将新老混凝土一并捣实，结成整体。2.若施工间隙已超过水泥初凝时间时，则必须等待已浇灌的混凝土强度不少于1.2N/mm2时方可继续施工。425号普通水泥的混凝土（C20）达到1.2N/mm2的时间约为：44h（外界温度15C），28 h（外界温度510C）， 20h（外界温度105C）， 20h以内（外界温度15C以上）。,3.在已硬化混凝土表面继续浇筑新混凝土前应清除垃圾、浮浆、膜衣、松动骨料和软弱混凝土面层，将就混凝土凿毛，用水冲洗充分润湿。但连接钢筋周围的混凝土应不受松动和
35、损坏，钢筋上的油污、砂浆及浮锈也应清除。4.浇筑新混凝土时应避免直接靠近缝边下料，并应加强接缝时的捣实工作，使其紧密结合。必要时还增设计接头钢筋（如6 10钢筋，插入新旧混凝土各30d），以加强施工缝的连接。,钢筋受腐蚀对钢筋混凝土结构影响的表现：1.混凝土保护层发生沿钢筋长度的顺筋方向开裂，裂缝宽度可达12mm以上；2.混凝土保护层局部剥落，锈蚀钢筋外露；3.钢筋在混凝土内有效截面减小，最严重的损失可达40%以上，这时混凝土构件表面虽无明显开裂迹象，但钢筋已与混凝土脱开；4.由于钢筋受蚀截面变小，致使构件截面承载力不足，发生局部破坏或过大变形。,【实例4-7】钢筋受腐蚀工程事故,北京某旅馆局
36、部为一6层两跨连续梁的现浇钢筋混凝土内框架结构。上铺预应力空心楼板，房屋四周的底层为490mm厚承重砖墙，二层以上为370mm厚承重砖墙。全楼底层5.0m高，用作餐厅，底层以上层高3.6m，用作客房。底层中间柱截面为圆形，直径550mm，配置922纵向受力钢筋， 6200箍筋。柱基础的底面积为3500 mm 3500mm的单独钢筋混凝土阶梯形基础；四周承重砖墙为砖砌大放脚条形基础，底部宽度1600mm，天然地基承载力 k =180kN/ m2（持力土层为粘性土），设计时考虑基础宽、深度修正后的地基承载力作为设计值。,A,490,490,8 4500=36000,8500,8500,922,62
37、00,550, 0.000,1600宽,(3500 3500),5 3600=18000,5000,条基,条基,单独基础,(a),(b),(C),(a)平面 (b)剖面 底层钢筋混凝土柱截面,该房屋的一层钢筋混凝土工程在冬季施工，为混凝土防冻而在浇筑混凝土时掺入了水泥用量3%的氯盐。该工程建成使用两年后，某日，突然在底层餐厅A柱柱顶附近处，掉下一块约40mm直径的混凝土碎块。为防止房屋倒塌，餐厅和旅馆不得不暂时停止营业，检查事故原因。经检查分析，发现以下情况：1.在该建筑物的结构设计中，对两跨连续梁施加于柱的荷载，均是按每跨50%的全部恒、活荷载传递给柱估算的（另50%由承重墙承受），与理论上
38、准确的两跨连续梁传递给柱的荷载相比，少算25%的荷重。,2.柱基础和承重墙基础虽均按K=180kN/ m2设计，但经复核，两侧承重墙下条形基础的计算沉降量估计在45mm左右，显然大于钢筋混凝土柱下基础计算沉降量（估计在34mm左右）。它们间的沉降差为11mm0.002L=0.002 7000=14mm是允许的；但是由于支撑连续梁的承重墙相对较“软”（沉降量相对大），而支撑连续梁的柱相对“硬” （沉降量相对小） ，致使楼盖荷载往柱的方向调整，使得中间柱实际承受的荷载比设计值大，而两侧承重墙实际承受的荷载比设计值要小。1和2项累计，柱实际承受的荷载将比设计值要大得多。,3.柱虽按d=550mm圆形
39、截面钢筋混凝土 受压构件设计，配置922纵向钢筋，A s =34.21cm2，含钢率1.44%，从截面承载力看是足够的，但箍筋配置不合理，表现为箍筋截面过细、间距太大、未设置附加箍筋，也未按螺旋箍筋考虑，致使箍筋难以约束纵向受压钢筋承受压力后的侧向压屈。4.底层混凝土工程是在冬季施工的，混凝土在浇筑时掺加了氯盐防冻剂，对混凝土有盐污染作用，对混凝土中的钢筋腐蚀起催化作用。实际上，从底层柱破坏处的钢筋实况分析，纵向钢筋和箍筋均以生锈，箍筋直径原为6 ，锈蚀后为5.2左右，截面损失率约为25%。如此细而又如此稀的箍筋难以承受柱端截面上922纵筋侧向压屈所产生的横拉力，其结果必然使箍筋在其最薄弱处断
40、裂，此断裂后的混凝土保护层剥落，混凝土碎块下掉。,因而可以认为，这起质量事故主要是由于设计粗糙(在静力分析、沉降估算以及配箍设计等三方面均考虑不周)，以及施工时混凝土加氯盐防冻而对钢筋则未加任何阻锈措施的双重原因引起的。幸及时暴露问题，引起使用者的高度重视，立即停止营业，卸去使用活荷载，采取预防倒塌的临时加固措施，同时进行检查分析，并根据诊断原因对症下药，采取对已有柱外包钢筋混凝土的加固措施，使房屋倒塌事故得以避免。,钢筋受腐蚀机理：（1）经高温熔炼使稳定于自然界的铁的氧化物铁矿石脱氧而得到钢，但钢却处于高能量的不稳定状态。它在常温环境介质（如H 2 O、O 2 、CO 2等）作用下，很容易恢
41、复到本来较稳定的铁的氧化物状态，这就是钢的受腐蚀，也称铁锈。电化学方程式：2Fe+ O 2 + 2H 2 O 2Fe2+4OH- 2Fe（OH）24Fe（OH）2+ O 2 + 2H 2 O 4Fe（OH）3 （铁锈）,（2）由于钢和混凝土组织的不匀质性，水、氧气、二氧化碳等环境介质渗到钢和混凝土界面的浓度不一致，使得钢筋表面处于活化状态，即容易发生铁离子化，同时放出游离的电子，而钢筋表面的电介质却有足够的氧化剂，能与放出的电子发生反应，生成氢氧根。因而在混凝土中的钢筋存在上述的反应条件。 （3）在一般钢筋混凝土较为密实的情况下，水泥水化后生成大量的高碱性的氢氧化钙。钢中二价铁离子和氢氧根生成
42、氢氧化亚铁在碱性溶液中不溶解，它们沉积在钢筋表面形成一种质地密实很薄的钝化膜，它牢牢吸附在钢筋的表面，使其活化状态难以形成。这种现象叫钢筋的钝化作用，它可以使混凝土内部的钢筋不易生锈。,（4）钢筋混凝土构件遇到以下两种情况之一时，钢筋钝化膜容易被破坏，使钢筋锈蚀：a.当空气中的二氧化碳渗入混凝土，与混凝土中的氢氧化钙进行中和反应，生成碳酸钙，使得钢筋表面的氢氧化亚铁膜钝化失效，然后，这层膜继续氧化生成氢氧化铁，使钢筋生锈。b.当钢筋周围的氯化物浓度达到某个临界值时，氯离子容易渗入到钝化膜，与亚铁离子结合，生成氯化物的复合物，即绿锈；这种绿锈可以渗出钝化膜，遇到氯离子浓度较高的介质，分解成为氢氧
43、化铁，即铁锈。,结论：空气中的二氧化碳和氯离子的 侵蚀是混凝土中钢筋生锈的重要前提。,（5）钢筋生锈以后，生锈部分的体积会膨大，（最大达到原来体积的6倍），使其周围的混凝土受到较大的拉应力，由于混凝土的抗拉强度较小，这种拉力足可以使混凝土涨裂。（6）钢筋生锈，使混凝土开裂要经过以下阶段：前期：钝化膜失效，使混凝土表面有浮锈，出现锈斑，称为一级锈度。中期：浮锈、锈斑遍布钢筋的表面 ，钢筋与混凝土的保护 层开始脱离，称为二级锈度。后期：混凝土保护层出现顺筋裂缝，钢筋截面出现肉眼可见的缺损，称为三级锈度。破坏期：混凝土保护层局部脱落，构件边角脱落，严重时钢筋与保护层脱落，混凝土有空鼓声。,预防措施：
44、1.从防止钢筋混凝土构件表面过快碳化考虑，其影响因素有：混凝土密实性和渗透性、空气中二氧化碳浓度、周围环境的温度和湿度等三方面考虑。混凝土必须密实，不得有孔洞、蜂窝、麻面。如有这些缺陷，应妥善修补方能装修。混凝土水灰比宜较小，水泥用量宜较大；对混凝土的湿养护时间与水灰比有关，如水灰比为0.4时，养护时间为3小时，水灰比为0.5时，养护时间为12小时，当水灰比为0.6时，养护时间应为6个月。对在硅酸盐水泥中混合料的掺入量应有限制。混凝土保护层的厚度必须符合相应的设计规范的要求。钢筋混凝土构件的外形宜简单，凹凸棱角越少越好。,2.从提高钝化膜抗氯离子渗透性考虑，可使用预防盐污染混凝土引起钢筋腐蚀的
45、阻锈剂，如亚硝酸钠/亚硝酸钙等。3.注意形成防冻混凝土的原材料质量，包括：水：海水可以拌素混凝土，但不得拌含有钢筋和预应力混凝土；钢筋混凝土中氯离子含量应小于1200mg/L，预应力混凝土中氯离子含量应小于500mg/L， 钢筋混凝土中硫酸根硫酸盐）含量应小于2700mg/L，预应力混凝土硫酸根（硫 酸盐）含量应小于600mg/L。砂：海砂可用于拌素混凝土，如果用其拌钢筋混凝土时，其氯离 子含量不应大于0.06%，且不宜用于拌预应力混 凝土。,防冻剂：氯盐类防冻剂仅适用于素混凝土，含足够阻锈剂的氯盐类防冻剂可用于一般混凝土，不能用于预应力混凝土。无氯盐类防冻剂可用于钢筋混凝土和预应力混凝土，但是含有硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐类的防冻剂不得用于预应力混凝土。掺防冻剂混凝土应选择不过期的、标号不低于42.5号的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。掺防冻剂混凝土的搅拌要求同冬季施工时的要求，可在规定的负温（ 5 15度)条件下养护，但不得浇水，外露表面必须覆盖。,
