混凝土强度偏低原因的实例分析及处理措施研究

聂国平 (长江大学基本建设处，湖北 荆州 434023)

混凝土强度偏低原因的实例分析及处理措施研究

聂国平 (长江大学基本建设处，湖北 荆州 434023)

实例分析了某工程混凝土强度偏低的原因。研究表明，不适当的使用早强型减水剂和混凝土养护的严重不足，导致了混凝土强度的明显偏低；对混凝土梁、板进行喷淋水后，其强度均达到设计要求。

混凝土强度；沸煮；早强型减水剂；处理措施

1 工程概况

某公司工业厂房二层梁、板，混凝土设计强度等级为C20，工程所使用水泥为42.5MPa普通硅酸盐水泥，该水泥由施工方按规定三次抽样送当地建筑工程质检部门检测其安定性，结果均为合格。为加快施工进度，施工方在浇注二层梁、板混凝土时添加了早强型减水剂，并分3次浇注完成二层混凝土梁、板。2个月后，经建筑工程质检部门检测发现，一层混凝土柱、梁、板的强度均达到设计要求，而二层梁、板混凝土强度明显低于设计要求。

2 X射线衍射分析(XRD)

表1 混凝土样在工程中的位置

将工地2#、4#、7#3个混凝土样(混凝土样在工程中的位置见表1)在小于50℃的条件下烘干，进行X射线衍射分析后发现：①3个试样均未发现fCaO(游离CaO)的X射线衍射峰，fCaO含量未达XRD检测所能显示的含量；②3个试样中均有未水化水泥熟料矿物，如C4AF(铁铝酸四钙)等矿物存在；③未发现异常的水化产物。

3 混凝土中fCaO定量分析

将2#、4#、7#混凝土试样与另一工程已确证安定性合格的混凝土样0#试验对照。分别剔除石子，磨细(∅80μm筛余<5%)，分成2份，分别进行甘油酒精法滴定和差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimeter,DSC)分析[1]，结果如表2所示。

表2 混凝土中砂浆甘油酒精滴定DSC分析结果

从DSC及甘油酒精滴定法对混凝土中砂浆fCaO进行的定量分析可知，混凝土中有fCaO存在，但另一工程的0#混凝土样以及工程位置在二层楼天面梁的2#、4#、7#样fCaO的重量百分含量相差很小。

结合观察混凝土外观没有出现裂纹等特点，可以认为，该工程混凝土强度低的原因与fCaO的存在并没有直接联系。

4 混凝土回弹值

4.1工程混凝土回弹值测定

2010年12月25日建筑工程质检站回弹值测定和2011年4月25日业主及施工双方对相应位置作回弹值的跟踪检测，结果如表3所示。从表3中可见，该混凝土强度均很低。3个点的回弹值有所提高，3个点的回弹值有所下降，但升降幅度均不大，可视为在检测误差范围之内。

表3 相应位置跟踪检测回弹值

4.2ST-4早强型减水剂及养护方式对水泥胶砂及混凝土强度的影响

按表4胶砂配合比做水泥胶砂试验，在水中(水温25～30℃)养护不同龄期后，其强度如表5所示。从表5可见，掺入ST-4早强型减水剂的2#试样，10d胶砂强度比未掺早强型减水剂的1#试样有较大幅度下降，28d后掺早强型减水剂的强度仍较未掺时明显低，但强度差有所减少。可以认为，ST-4早强型减水剂的加入，对试样强度有明显不利的影响。

表4 胶砂配合比

表5 水泥胶砂强度

表6 淋水前后混凝土回弹值

将二层梁、板淋水8d后，再自然干燥11d，测其回弹值(见表6)。从表6数据可见，喷淋水后检测的18个点回弹值均有一定幅度的提高，最大回弹值提高率达17.0%。前后检测时间跨度为19d，碳化对混凝土的影响不大。显然，喷淋水后混凝土强度总体是增加的。

对该工地的混凝土中3个位置从2011年4月17日至26日连续10d每天6次作喷淋水处理，经自然干燥2d后，再用回弹仪测定回弹值(见表7)。前后2次喷淋水后混凝土均未发现裂缝，且回弹值提高。

经过连续多日的喷淋水处理，一方面，混凝土中未水化的fCaO水化成Ca(OH)2，使其对混凝土安定性的影响反映出来；另一方面，部分未水化的水泥进一步水化，增强混凝土的强度。这2方面作用的叠加可从混凝土的回弹值和钻芯测试中反映出来。这将出现以下2种情况：若前者起主导作用，则混凝土强度下降且出现膨胀性裂纹，强度下降；若后者起主导作用，则混凝土强度提高。从试验数据可见，经喷淋水处理的几条梁混凝土强度均有提高，属于第2种情况。

4.3利用沸煮法对混凝土和水泥胶砂进行强度分析

表7 不同时期回弹值对比

沸煮法是一种判断混凝土安定性的方法。混凝土中的某些不安定因素(如fCaO、MgO等)，在混凝土沸煮后产生膨胀，导致混凝土强度下降。通过测得沸煮8h后与浸水1d的混凝土强度，计算混凝土强度损失率。若混凝土强度损失率超过25%，认为混凝土存在不安定因素。

将该水泥进行标准条件养护10d和28d的编号1胶砂试样分别作浸水24h和沸煮8h 2种处理后，测定其强度，结果如表8所示。可见，该水泥即使安定性合格，所配成的胶砂试件经沸煮8h处理后，强度下降幅度亦较大。

表8 未掺早强剂的水泥胶砂强度

按表4编号2的配比制成胶砂试件，分2种方式养护14d，然后分成2组进行强度试验，结果如表9所示。比较表5和表8、9的结果，可以得出：①该工程所使用的水泥，掺ST-4早强型减水剂后,自然养护条件下的强度明显低于淋水养护和标准养护的强度；②沸煮8h后无论是否掺ST-4早强型减水剂，其强度下降幅度都较大。

表9 掺早强剂水泥胶砂胶砂强度(14d)

表10 芯样混凝土强度

将二层梁淋水养护8d，自然干燥3d，钻芯取混凝土样。制样，分成2组，分别进行常温浸泡1d和沸煮8h养护，然后作强度试验，结果如表10所示。无论是该水泥制成的胶砂或混凝土(不论是否掺加ST-4早强型减水剂)，通过沸煮8h后强度均有明显下降。

综合前面的讨论，在没有掺加ST-4早强型减水剂的首层混凝土强度完全满足设计要求，但通过沸煮法判断依然混凝土表现为不安定，说明通过沸煮法来判断混凝土的安定性还存在一定的局限性。

5 结 论

1)不适当的使用早强型减水剂和混凝土的养护严重不足，是导致混凝土强度低的主要原因。

2)经8～10d连续喷淋水处理5条梁均未发现膨胀性裂纹，且回弹值明显提高；对混凝土梁、板进行了喷淋水处理后，其强度已达到设计要求。

[1]张雄，吴科如. 混凝土中游离氧化钙定量分析与膨胀应力估测[J]. 混凝土与水泥制品，1995(3): 13-15.

2012-11-27

聂国平(1973-)男，硕士，工程师，现主要从事工程项目管理方面的研究工作。

TU528

A

1673-1409(2013)04-0083-03

[编辑] 洪云飞