1、细石混凝土地坪病害分析与责任1 情况简介某立体仓库建筑面积 3500平方米，在主体建筑完工后，在仓库内安装立体多层货架，地面铺设单轨供可升降运货车在仓储区内移动，然后进行一次地面和二次地面浇注。其中二层地面为 C20细石混凝土，厚度为 80 mm，没有承重要求。在局部地面完工后，地坪表面出现大面积病害，急需治理。病害表现为：1） 施工完成 5日后，表面撒水养护，发现表面迅速起泡，随之面层出现浆皮鼓起、破碎。图 1 浇水后地坪表面起泡2） 施工完成 2周后，地坪表面强度依然较低，在地坪表面搓擦，出现粉体脱落，砂石外露。表 2 地坪表面起砂、强度不足2 地坪混凝土病害分析2.1工程回放2007年
2、3月 18日，施工方按要求进行混凝土地坪结构层清理后，开始从里往外分区域摊铺二层地面细石混凝土。细石混凝土层厚度为 80mm，塌落度为 160mm，强度等级 C20。施工中用振捣器在表面进行拖动振捣，然后表面找平，进行三次表面抹面收光，抹面过程中表面水分不断析出并被排除，收光后进行自然养护，5 日后发现表面强度很低，试图浇水养护，发现表面起泡，浆皮破裂。再次施工时局部用覆膜养护，情况有所改善，但依然不理想。为此，搅拌站又进行了配比调整，将原配比中的每立米 20公斤粉煤灰替换为 20公斤水泥，希望加速混凝土硬化速度，再次施工并未有明显改善。2007年 4月 6日，我方赴现场实地考察，发现尽管地坪
3、表面病害比较严重，而同期自然养护的试块和标准养护室养护的试块却没有发生明显的表面起砂、强度不足等现象，自然养护的试块表面淋水也未发现起泡现象。2.3 原材料分析作为成品，混凝土要经历原材料的选用、拌和、浇注、摊铺、振捣、表面收光、养护各个环节，同时，外部环境也是影响混凝土性能的主要因素。任何环节出现偏差都可能造成病害的发生，为此，我方进行了全方位的检查、试验与论证。首先，从施工现场提取表面浆皮层，在天津市政工程研究院检测中心（天津工程质量检测第29站）进行成分分析。按 66155部队成品库地坪混凝土配比，从天友混凝土有限公司提取原材料，在 29站进行相关检测分析并按原配比配制混凝土，进行物性检
4、测。地坪配比如表 1所示。表 1 地坪混凝土配合比 单位：Kg/m3水泥 矿粉 粉煤灰 机制砂 河砂 细石 水 减水剂145 120 60 293.5 543.5 1066.5 185 8原材料检测的主要指标如表 2表 6所示。表 2 水泥检测指标牌号 初凝时间/min 終凝时间/min 安定性曙光 P.O42.5 90 430 合格表 3 水泥成分检测（%）Al2O3 CaO Fe2O3 SiO2 MgO f-CaO Loss C3A C3S C2S C4AF5.06 65.38 3.43 21.40 2.43 0.81 0.12 7.59 60.25 16.23 10.43表 4 矿粉成分
5、化学检测（%）Al2O3 CaO Fe2O3 SiO2 MgO TiO2 Na2O K2O15.46 35.29 2.74 33.16 9.69 0.87 0.22 0.27表 5粉煤灰成分检测（%）表 6 地坪表面粉体成分分析检测结果表明，混凝土原材料质量符合国家标准要求。混凝土配合比设计的粉体材料中，水泥占 44.6%，粉煤灰占 18.5%，矿粉占 37%。折合成矿物成分，Al 2O3占 15.3%， CaO 占 42.7%，Fe 2O3占 3.3%，SiO 2占 29.1%。与实际提取的地坪表层粉体（表 6）对照，明显地 CaO偏低，为 21.44%，与设计值 42.7%相差 1倍，说明
6、含CaO很低的粉煤灰（2.92%）含量大大高于设计值。2.4 模拟试验表 7是 3月下旬的气象记录，根据气象记录，进行环境模拟、对比试验。表 7 施工期间气象记录日 期 最低气温/ 最高气温/ 平均温度/ 降水概率/% 风力/级2007.3.18 2 10 6 20 3-42007.3.19 4 9 6.5 20 2-32007.3.20 1 11 6 10 3-42007.3.21 2 11 6.5 20 4-5Al2O3 CaO Fe2O3 SiO240.7 2.92 4.21 40.55Al2O3 CaO Fe2O3 SiO211.26 21.44 3.21 35.892007.3.22
7、 4 13 8.5 40 4-52007.3.23 4 13 8.5 60 3-42007.3.24 4 13 8.5 40 3-42007.3.25 4 15 9.5 10 3-42007.3.26 4 15 9.5 10 3-42007.3.27 7 15 11 60 3-42007.3.28 6 18 12 60 3-42007.3.29 5 15 10 20 3-42007.3.30 5 15 10 60 3-42007.3.31 5 16 10.5 40 4-5平均值 4.1 13.5 8.8 33.6 其中，降水概率反映了自然环境下空气的湿度状况，降水概率越低，空气湿度越小，越干燥
8、，混凝土失水越快，而风力越大则越加速了水分蒸发的速度。从记录中可见，当时的天气为低温、干燥，伴有 3-4级风。图 3 施工期见温度走势按表 1的配合比，2007 年 4月 24日，利用从天友公司提取的原料，利用 29站 15L强制搅拌机进行混凝土拌和，并浇注四组 100*100*100试块，分别存放于标养室 1组、室内自然养护 1组、6-10 度冷藏柜中两组（其中一组覆膜，一组不做任何处理，模拟施工现场温度状况），每天观察表面情况并记录。图 4 试验室搅拌细石混凝土试验表明，按照施工所用配合比拌制的混凝土有轻微泌水。制作 4组试块，并在跳桌上振实，按前述分别置于不同环境养护。图 5 细石混凝土
9、试块制作2.5 病害分析根据相关的检测、模拟对比实验并参考国家规范要求，经分析和论证，地坪产生病害的原因主要有以下几点：2.5.1 混凝土塌落度较高，保水性较差细石本身因形状不规则，比表面积大，需要的水泥浆量也相对要大，用水量偏大，而保水性普遍要差。因而，细石混凝土地面施工工艺标准（704-1996） 3.1.7 节 “浇筑细石混凝土”中 3.1.7.1小节要求：细石混凝土面层的强度等级应按设计要求做试配，如设计无要求时，不应小于 C20，由试验室根据原材料情况计算出配合比，应用搅拌机进行搅拌均匀，坍落度不宜大于 30mm。低塌落度使施工性能变差，为便于施工，设计方提出塌落度 160mm的要求
10、，C20 强度等级，塌落度与规范要求出现偏差，施工中易发生表面泌水现象。2.5.2 施工工艺不符合规范要求细石混凝土地面施工工艺标准（704-1996）3.1.7.2 节中对面层细石混凝土铺设要求：将搅拌好的细石混凝土铺抹到地面基层上（水泥浆结合层要随刷随铺），紧接着用 2m长刮杠顺着标筋刮平，然后用滚筒（常用的为直径 20cm，长度 60cm的混凝土或铁制滚筒，厚度较厚时应用平板振动器）往返、纵横滚压，如有凹处用同配合比混凝土填平，直到面层出现泌水现象，撒一层干拌水泥砂（11=水泥砂）拌合料，要撒匀（砂要过 3mm筛），再用2m长刮杠刮平。由于现场条件限制，施工方采用拖动振捣棒的方法振捣，会
11、导致局部可能过振或欠振，振捣棒偏心震动，混凝土泌水严重，同时低密度的粉煤灰（2300Kg/m 3）和矿粉（2900Kg/m 3）随着水分一起外溢，在表面富集，化学分析也证明了这一点。粉煤灰活性较低，即便在标养环境下也要在 28d以后才能发挥作用，矿粉稍强于粉煤灰，但活性也远低于水泥，因而表现为表面浆层强度很低。现场同期养护的试块没经过振捣，表面起砂现象不严重，从侧面也验证了这一点。2.5.3 设计要求不符合规范地坪设计方在设计图纸上提出地坪要进行原浆收光。由于细石混凝土本身保水性较差，容易泌水，造成面层水分太大无法进行压光；且面层易产生干缩裂缝。因而在细石混凝土地面施工工艺标准（704-199
12、6）中明确要求，表面出现泌水现象应“撒一层干拌水泥砂（11=水泥砂）拌合料，要撒匀（砂要过 3mm筛）”。不撒水泥砂，造成面层水灰比大，影响压光质量和表面强度，地面强度低也会导致面层起砂、起毛现象。2.5.4环境温度偏低，空气干燥混凝土拌合物经振捣成型以后，在充分的保温养护之下逐渐硬化，其强度的增长既取决于它的内在因素又决定于外部条件。组成原材料的品质、比例是它的内在因素，而养护温度与硬化时间，则是它的外部条件。当某一种混凝土的原材料、组成比例为已知时，其强度的增长主要由温度与时间决定。二者的乘积称为成熟度（度时积）。一定配合比的砼，不管温度与时间如何组成，只要成熟度相等，其强度大致相同，因此
13、，对于一种已知的混凝土而言，可以根据它的养护历程养护温度与硬化时间来估算砼已达到的强度。试验研究表明，通常条件下，当逐日累计养护温度达到 600Cd时，由于基本反映了养护温度对混凝土强度增长的影响，同条件养护试件强度与标准养护条件下 28d龄期的试件强度之间有较好的对应关系。混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 502042002）D.0.3 指出：等效养护龄期可取按日平均温度逐日累计达到 600C.d时所对应的龄期，0C 及以下的龄期不计入；等效养护龄期不应小于 14d，也不宜大于 60d，也就是说，成熟度概念是被国家标准认可的。模拟试验表明，在标养环境和自然养护（10-23 度）下，3 天
14、试块表面的强度基本一致，表面用金属进行刮擦，表面呈细粉状脱落，而刮擦侧面，则没有此现象发生，说明混凝土本体是符合要求的；表面淋水也未产生气泡现象。图 6 混凝土顶面和侧面刮擦后状况图 7 自然养护 3d 后表面淋水对比在 5-10冷藏柜中养护 3d的试块，无论是覆膜的还是未做处理的试块，表面强度依然很低，用金属轻轻刮擦，表面粉体呈片状脱落。图 8 冷藏柜中养护的试块表面以上试验表明，细石混凝土塌落度较大，不适当的施工方法，致使混凝土严重泌水，粉煤灰和矿粉上浮，在当时的环境温度和环境湿度下（自然养护 3d相当于标养 1d），水化速度很慢，表面强度发展迟缓。而薄层混凝土也很难采取保温措施。加之气候
15、干燥多风，表面混凝土严重失水，而表层粉料中活性较低的粉煤灰和矿粉比例偏大，很难有效水化生成水泥石，实际上是一层多孔松散的灰浆层，表面淋水后，表层的毛细孔和气穴迅速被水充盈，将气体排除，顶破松散的灰浆层。3类似工程注意事项从原料控制上，细石混凝土塌落度不要太大，大塌落度容易发生泌水现象。从施工工艺上，一定要严格遵守国家相关规程，对厚度仅有 80mm厚的地坪不能用振捣棒拖动振捣，否则会发生振捣不均，泌水严重，粉料上浮。在环境温度低时，若无保温措施，不能施工，特别对于地坪而言，面积大，厚度薄，热量散失快，不利于混凝土强度发展。4 结论与建议4.1 结论造成地坪表层混凝土病害的原因主要是1） 细石混凝
16、土塌落度较高，保水性较差2） 施工不符和国家规范要求3） 缺乏在压光前表面撒一层干拌水泥砂工序4） 环境温度过低，空气干燥4.2 建议商品混凝土是随着土建工程专业化分工而出现的。商品混凝土与普通商品不同，其性能与对使用过程的依赖性很大，几乎依赖于使用过程的每一个环节，如振捣不实或过振，施工环境温度，养护以及后期使用与运营过程，都会影响混凝土性能。由于商品混凝土的特性，决定了商品混凝土的使用者与生产者必须密切合作，才能取得预期效果。为避免以后类似情况发生，建议：1） 从设计、混凝土材料的配比和施工各方都要严格遵循国家有关规范的要求2） 完善供货合同中的技术条款在大多数情况下，商品混凝土的性能由使
17、用方提出，搅拌站根据施工方的要求配置混凝土，这些技术要求是双方合作的基础，也是进行质量仲裁的依据，必须规范、完整。技术合同中应包括施工单位对混凝土所有性能的要求；技术条款中不应存在含糊其词的指标，或受双方行为制约的指标；技术条款中既要有性能指标，又要有为了保证性能的实现，在使用过程中应注意的事项。合同中明确界定双方责任：对新拌混凝土，施工方应提出相应的、完整的技术要求，如泌水指标、压力泌水指标，仅塌落度一个指标显然是不够的。对商品混凝土本身质量的评定，应采用标准的方法，而不应该与施工过程有关，搅拌站应对标养环境下养护的试块质量负责。现场混凝土无论是取芯或其他无损检测方法，由于受到成型、养护、环境因素影响，是材料、施工与环境的共同作用结果，是一个综合反映，不能作为单方责任的判定依据。
