混凝土中石灰爆裂原因与防治措施的研究.docx

混凝土中石灰爆裂原因与防治措施的研究张兰芳 1）（河北大学 1） 河北保定 071002敏 2）王河北众诚集团 2）河北石家庄 050000）摘要：通过 X-ray、SEM 等分析手段研究发生在硬化初期的混凝土爆裂原因，认为爆裂的产生是由于混凝土粗骨料中夹杂的部分过火石灰颗粒所致，中心点的黄色异物为生石灰块水化产物。分 析混凝土石灰爆裂带来的危害并提出预防和拯救措施。关键词：混凝土石灰爆裂中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：1673-1816(2014)02-0063-031基本概况随着经济的发展和建设步伐的加快，商品混凝土在各种市政和房建中的用量也迅猛增加，商混的质量也不断提高，在工程建设中的地位也越来越显著。但是，最近两年在某些地区的商混浇筑构 件中出现了混凝土爆裂现象，即在混凝土硬化后较短的时间内，混凝土表面出现局部隆起、开裂甚 至剥落现象，见图 1、2 对工程的外观和质量造成了很大危害。按照混凝土爆裂发生位置的深浅程度 可分为三种，一种是以浅层爆裂，特征是爆裂部位表层与主体严重分离甚至剥落；第二种是深层爆 裂，特征是以构件某一点为中心凸起，裂纹向四周扩展；第三种为隐性爆裂，多出现于体积较大构 件的内部，由于受到钢筋或外部结构的约束，膨胀受到限制裂纹不能扩展或无明显裂纹，但在内部 产生较大应力。在上述爆裂现象中，都有两个共同特征：一是发生在服役早起甚至硬化初期，二是 爆裂中心有一块石子大小浅黄色块状异物。混凝土这种缺陷的发生，不仅影响了工程外观，深层和 隐性的爆裂由于裂纹的产生还会影响到结构的整体性，特别是墩、柱、梁等重要结构，在服役过程 中，由于受到静荷载和动荷载的作用使裂纹进一步延伸，从而影响结构的安全。因此，有必要对裂 纹产生的原因和预防进行深入的研究。图 1、2 混凝土石灰爆裂照片2机理分析收稿日期：2014-03-14作者简介：张兰芳（1978-），女，硕士，研究方向土木工程。63石家庄铁路职业技术学院学报2014 年第 2 期为了分析产生混凝土爆裂的直接原因，用 X 射线衍射仪对爆裂中心的浅黄色异物进行了衍射分析以判断其物相组成,用扫描电镜对其形貌进行分析。图 3 白色块状异物的 X 射线衍射图图 3 是浅黄色物质的 X 射线衍射图谱，从图中可以看出其主要成分为氢氧化钙，除此之外还有 少量游离氧化钙和碳酸钙。图 4 是该块状异物的扫描电镜照片，从照片中可以看出，该样品主要由10m 左右的颗粒组成,这也符合生石灰消化后颗粒较细的特点。图 4 白色块状异物的 SEM 照片从上面的测试结果可以看出，浅黄色的块状异物以氢氧化钙为主，而氢氧化钙是由生石灰块在 混凝土硬化过程中水化产生的。这说明在混凝土的原材料中混入了生石灰块，或者过烧的石灰石颗 粒，在混凝土原材料加水搅拌、浇筑和养护过程中发生水化、膨胀，造成混凝土的石灰爆裂。鉴于上述推断，对商混的各种原材料的生产、运输和使用环节进行了追溯，最后发现多家混凝 土搅拌站的粗骨料料源存在质量隐患，这些搅拌站的供料碎石场都是同时生产混凝土用碎石和煅烧 生石灰，在碎石场内骨料的加工区域和石灰的煅烧区域没有有效隔离，造成部分过烧或欠火石灰块 混入骨料粉碎原料中，或者一些经营者为节省成本有意将外表坚硬的过烧石灰或欠火石灰用于破碎 骨料。这些混入的杂质中，过火石灰为外层包裹着致密玻璃外壳的生石灰块，水分渗入较迟，在混 凝土硬化后水分才逐渐到达玻璃壳与石灰的界面上，石灰开始水化产生巨大膨胀应力使混凝土开裂； 欠火石灰是在石灰的煅烧过程中未完全分解的石灰石，其中含有部分生石灰，与石灰石交错分部， 遇水后缓慢水化，引起膨胀。这些有害颗粒由于含量较少，混在混凝土骨料中很难被发现，但硬化后的膨胀与开裂对混凝土的影响却是十分明显的。64第 2 期张兰芳，等混凝土中石灰爆裂原因与防治措施的研究3混凝土爆裂的危害与防治混凝土的石灰爆裂带来的危害是非常显著和严重的，首先，位置较浅的爆裂引起的隆起、开裂和剥落都给外观的完整性造成损害，即便修补也难于复原。爆裂带来的更大的危害还是对于结构安 全的，特别是隐性爆裂，由于埋藏较深且受外部约束作用，膨胀开裂现象不明显，即便内部有裂纹 产生有时也不能反射到外表面，现有的无损检测手段也难于发现，如果投入使用，随着服役时间的 延长，在动荷载或静荷载的不断作用下，裂纹会不断扩展从而导致结构的破坏。鉴于上述分析，混 凝土石灰爆裂的预防和处理就显得非常重要。首先应做好预防工作，从源头把关，从石料场抓起，将石灰煅烧与骨料破碎的生产区域进行隔 离，防止煅烧石灰的废弃物混入混凝土碎石生产环节，禁止将未完全煅烧的块状石料再用于破碎骨 料。严格把控运输环节，部分运输车辆同时参与石灰和骨料的运输工作，车厢内有可能带入含石灰 的杂质造成混凝土爆裂，故碎石运输车辆应在装车前进行及时清扫，避免有害杂质混入。对于已发生爆裂的混凝土构件应视情况作如下处理。 如较薄构件，可加强养护，多浇水，加速石灰的水化使其尽快膨胀开裂后，视爆裂程度和分布情况进行处理。如果为非重要结构或只在个别位置发生，可进行表面修补处理，修补前，应将开裂 或剥落位置表面混凝土清理掉，并将爆裂中心黄色异物清除干净，再补以同强度砂浆等修补材料； 如果为重要结构或爆裂点较多，应予以拆除。一些体积较大构件，如果石灰杂质位于较深部位，由于外部结构和钢筋的约束，即便发生爆裂 也很难出现明显膨胀和开裂，借助现有的检测手段也难于定位。因此对于非重要部位，如在早期发 现表面有石灰爆裂现象，可对表面爆裂处进行修补，有深度裂缝出现者，将可见裂缝清洗后进行注 浆处理。上述操作完成后，构件表面做防水处理，防止过多水分进入发生水化膨胀。对于重要结构， 为安全起见，应予以拆除。4结论（1）.研究了发生在硬化初期的混凝土爆裂原因，认为爆裂的产生是由于混凝土粗骨料中夹杂的部分过火石灰颗粒所致。（2）分析了混凝土石灰爆裂带来的危害并。（3）提出了预防和拯救措施，但最主要的措施还是防止粗骨料中石灰质杂志的混入。On the Lime Crack in Concrete and Prevention MeasuresZHANG Lan-fang1)WANG Min2)(Hebei University1） Baoding Hebei 071002 Zhong Cheng Group2） Shijiazhuang Hebei 050000 China )Abstrct: The reason of concrete crack was studied by methods of X-ray and SEM. The crack was caused by the CaO in the coarse aggregate. The yellow lump at the center is caustic lime hydra