1、1某综合楼屋面的冻害事故分析和加固罗钦云（南平市建设工程质量监督站 353000）提 要 以浦城县某钢筋混凝土屋面施工过程受冻害事故为例，分析冻害原因，并介绍了加固处理方法。关键词 钢筋混凝土屋面 冻害事故分析 加固措施Analysis and Strengthening Treatment for the Frozen Damage of a Buildings RoofLuo Qinyun(Construction project quality supervisory station of Nanping City 353000)Abstract Based on a frozen da
2、mage example of a reinforced concrete buildings roof in conty of Pucheng during its constructing, this text analyzed the reason about why the frozen damage had happened. In the mean while,this paper also gives a strengthening treatment.Keyword reinforced concrete roof , analysis of frozen damage , s
3、trengthening treatment1 前言浦城县地处福建省的北部，冬季温度低，并经常有雨雪天气，最低气温达到-6-7，冬季施工，应考虑防冻措施。浦城县某厂综合楼在结构施工期间，由于施工单位缺乏冬期施工经验及措施，致使屋面结构严重冻损，后经加固处理，取得了良好的效果。2 工程概况该工程于 2001年开工，工程总面积为 3720m2，为五层现浇钢筋混凝土框架结构。于 2002年 1月浇灌屋面混凝土，采用普通硅酸盐水泥，骨料为河砂、卵石，施工使用松木模板，浇灌屋面混凝土当日气温为5左右，傍晚完工后未进行保温养护，晚上因突然降雪，气温急降至-5左右。而且，由于施工单位急于将模板周转至其他工地
4、，在低温情况下，仍提前拆模。拆模时即发现板底混凝土呈麻面状，但未引起注意。在春节期间又降过两次雨雪，节后检查，发现板面混凝土剥落、开裂严重。3.钢筋混凝土屋面冻害及原因分析3.1 板面混凝土剥落板顶面及底面均存在混凝土剥落现象。板顶面混凝土疏松，用木板刮时表层剥落，露出的石子稍加晃动即脱离。混凝土剥落的原因可能是混凝土硬化初期，由于振捣和抹平，在板表面形成了含水泥量较多的不透水致密层；另一方面固体颗粒下沉挤密和混凝土硬化收缩后产生泌水，泌出的水由于温度低不易被蒸发而积存在表层的下边，形成局部多孔体。如果气温下降，则多孔体部分的自由水结冰冻胀，从下向上推挤表层，从而使板顶面剥落。剥落使板的有效厚
5、度减小，刚度降低。其次板顶面密实性差，在雨雪的侵蚀下易渗透造成板内钢筋锈蚀膨胀，板底面沿钢筋位置出现裂缝，或由于表层混凝土冻胀，解冻后，钢筋部位变形仍不能恢复，而出现大面积裂缝、剥落。3.2 混凝土开裂由于混凝土收缩和冻胀，板顶面混凝土出现大面积的不规则网状龟裂。比较典型的裂缝分布如图 1所示，图 1 屋面板顶裂缝分布平面图2缝宽为 0.1mm0.5mm。贯通的裂缝所在板底面有明显的斑黄色锈蚀水渍痕迹。原因分析：板顶面混凝土硬化收缩和温度变化引起的收缩，受到楼面结构梁、板和柱相互约束产生的应力，当混凝土抗拉强度低于收缩应力时，便产生了裂缝。由于雨雪水沿贯通性的裂缝渗流，春节假期时间长，使得钢筋
6、锈蚀，从而沿缝形成了斑黄色锈蚀水渍痕迹。此外，部分梁、柱也出现不同程度的开裂。3.3 混凝土强度降低采用回弹法结合钻芯修正对屋面混凝土强度进行普查表明，混凝土强度推定值大都在 C10C13 之间，个别较差部位低于 C10，即：混凝土强度普遍低于设计强度等级 C20。观察混凝土内部时发现，在强度比较低的部位，混凝土骨料砾石表面有明显的结冰痕迹，敲击易碎，且与钢筋几乎没有粘结力。其它部位虽未见明显结冰痕迹，但混凝土内部多孔隙，且较大，说明混凝土水灰比过大，另一方面搅拌振捣也不到位。混凝土搅拌浇灌之后之所以能逐渐凝结并具有强度，是由混凝土中的水和水泥矿物的化学反应即水化作用的结果。而水泥水化作用的速
7、度除与混凝土组合材料和配合比有关外，主要还与温度有关。当温度升高时水化作用加快，强度增长也快；而当温度降至0时，存在于混凝土中的游离水有一部分开始结冰，逐渐由液相变为固相，这时水泥水化作用基本停止，强度也不再上升；温度继续下降，当混凝土中的水全部结成冰，由液相变为固相时，体积膨胀约 9%，同时产生大约 20kN/m2的侧压力。这个应力值一般大于混凝土浇筑后内部形成的初期强度值，致使混凝土内部结构受到程度不同的破坏而降低强度。此外当水结成冰以后会在骨料和钢筋表面产生颗粒较大的冰凌，这种冰凌会减弱水泥浆与骨料同钢筋的粘结力，也会影响混凝土的抗压强度。当气温回升冰融化后又会在混凝土内部留下众多的空隙
8、和孔洞，降低混凝土的密实性和耐久性。同时随气温的回升，混凝土中水化作用又会恢复，结构强度不断提高，抗冻融能力也增强，但终因混凝土初始阶段强度已遭损伤而强度下降。如果混凝土中水灰比过大，搅拌不匀，振捣不密实，混凝土中孔隙和自由水增加，再遭到反复冻融，导致内部结构不断损伤，此时混凝土抗拉强度和与钢筋的粘结强度也会大大降低，混凝土变得疏松易碎。4 钢筋混凝土屋盖加固处理4.1冻害事故处理方案的确定：方案一：全部凿除屋面混凝土重新浇筑。方案二：屋面梁、板结构进行补强加固。最后考虑工期、经济等因素，经反复分析比较后，选定采用补强加固方案，即对板用增加板面整体刚度，提高板面防水能力的方法处理；对梁用预应力
9、下撑式拉筋部分补强等综合治理方法处理。4.2 加固处理方法4.2.1 裂缝处理对宽度大于 0.2mm的裂缝，先凿出 V形槽，然后用清水洗净，刷两遍素水泥灰浆，再用环氧树脂水泥砂浆分两次压入缝隙并填平。施工应在气温较低的早晨和晚上进行。4.2.2 屋面板处理对局部强度等级低于 C10的混凝土予以凿除，重新浇注混凝土。将其他部位板顶面混凝土凿毛并清除松散剥落的面层，用清水冲洗干净，刷两遍素水泥灰浆，板顶面浇一层 40mm厚，强度等级为 C25的细石混凝土，内配 4150 钢丝网，边浇捣边抹平，养护不少于 7昼夜。板底面用 20mm厚 1:2水泥砂浆（内掺 5%水泥重量的防水剂）分两遍压光抹平。采用
10、上述作法可提高屋面板的整体刚度，增强板的防水密实性，保护钢筋不被锈蚀。4.2.3 梁的补强加固由于混凝土内部损伤，强度下降，加之板顶面处理又要增加屋面荷载，所以梁的承载力不足，需进行补强加固。加固方案按混凝土强度等级C10（f c=5N/mm2，f cm=7.5N/mm2）来考虑。框架主梁断面为 250500，次梁为 200400，原梁配筋如图 2所示。图 2 原梁配筋根据砼结构加固技术规范 ，对梁进行补强加固计算，并确定补强加固方案及如图 3所示。3与 柱 顶 埋板 焊 接 与 柱 顶 埋板 焊 接图 3 屋面梁补强加固示意图5 结束语该工程冻害屋面结构经处理后，投入使用已超过3年，未发现结构有任何异常，跟踪检查表明加固处理效果良好。且该加固方法施工简便、费用低，对施工工期影响很小，取得了良好的经济效益和社会效益。参考文献1混凝土结构设计规范GB50010-20022混凝土结构加固技术规范CECS25:903钢筋混凝土结构事故分析与加固卓尚木等编著，建筑工业出版社。钢棒 与 钢板 焊 接拉 筋 梁 内主 筋-60主 筋 焊 图
