第四章 钢筋砼结构

第四章钢筋砼结构第1页，共138页，2023年，2月20日，星期三25.水泥在贮存3个月后按过期水泥使用。3个月后，水泥的强度将降低10％一20％；6个月后，约降低15％一30％；一年以后，约降低25％一40％。如果水泥在贮存期间不慎受潮，其处理和使用须符合表4-1-1的要求。工程实例:广西百色某车间为单层砖房,建筑面积221m2,屋盖采用预制空心板和12m跨现浇钢筋混凝土大梁(梁底标高5m)，屋面荷载经梁传给MU10砖、M5砂浆砌筑的490mm×870mm砖柱和490m×620mm砖壁柱上。第2页，共138页，2023年，2月20日，星期三3此车间于l983年l0月开工，当年12浇筑完大梁混凝土，12月26—29日安装完屋盖预制板，接着进行屋面防水层施工；1984年1月3日拆完大梁底模板和支撑，1月4日下午房屋全部倒塌。

图4-1-1车间平面示意分析倒塌原因如下：(1)钢筋混凝土大梁原设计为C20混凝土。施工时，使用的是第3页，共138页，2023年，2月20日，星期三进场已3个多月并存放在潮湿地方已有部分硬块的325号水泥。(2)这种受潮水泥应通过试验按实际强度用于不重要的构件或砌筑砂浆，但施工单位却仍用于浇筑大梁，且采用人工搅拌和振捣、无严格配合比。(3)大梁在混凝土浇筑28天后(倒塌后)用回弹仪测定的平均抗压强度只有5N／mm2左右；有些地方竞测不到回弹值。(4)在倒塌的大梁中，发现有断砖块和拳头大小的石块。(5)大梁纵筋和箍筋的实际配置量少于设计需要(纵筋原设计为10Ø22，实配7

Ø20，3Ø22；箍筋原设计为Ø8＠250，实配Ø6＠300)，分别仅及设计需要量的88％和47％。经按施工时实际荷载复核，本倒塌事故是因施工中大梁混凝土强度过低，在大梁拆除底模后，其压区混凝土被压碎所引发，继而导致整个房屋倒塌。使用过期受潮水泥是主因，混凝土配比不严、振捣不实、配筋不足也是重要原因。

4第4页，共138页，2023年，2月20日，星期三

[应吸取的教训](1)施工现场入库水泥应按品种、标号、出厂日期分别堆放，并建立标志。先到先用，防止混掺使用。(2)为防止水泥受潮，现场仓库应尽量密闭。包装水泥存放时应垫起离地300mm以上，离墙也要300mm以上。堆放高度不超过10包。临时露天暂存水泥应用防雨篷布盖严，底板要垫高，并采取油毡、油纸或油布铺垫等防潮措施。(3)过期(3个月)水泥使用时应复查试验，按试验结果使用。(4)受潮水泥应严格按表4-1-1办法处理。

二、水泥和集料台有害物质水泥除CaO、SiO2、A12O3：、Fe203：4种氧化物的总数大约在95％以上外，还有5％以下的其它氧化物如MgO、SO3、TiO2、K20、Na2O等。所有上述氧化物大多来自原料，少数来自燃料。它们在燃烧过程中相互结合，生成多种矿物；但是，总还有极少量的氧化物因没有足够的反应时间而残余下来，以游离状态5第5页，共138页，2023年，2月20日，星期三6存在于泥浆体之中。游离的CaO和MgO水化作用很慢。它们往往在水泥凝结硬化后还继续进行水化作用，使得已发生均匀体积变化而凝结(水泥在水化过程中一般都会产生均匀体积变化，这时对凝结后的混凝土质量并无影响)的水泥浆体继续产生剧烈的不均匀体积变化。这种再生的体积变化，严重时会发生使混凝土开裂甚至崩溃的质量事故。游离的SO3能在水泥凝结硬化后继续与水化铝酸钙作用，形成大量体积膨胀的水化硫铝酸钙(钙矾石)晶体，在凝结后的水泥浆体内产生膨胀应力，破坏水泥浆体结构。游离的Na2O、K2O若过量时遇到混凝土中的活性骨料(活性SiO2)，也会产生使骨料体积膨胀的效果，严重时会使混凝土“开裂”。国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175—85)规定：□硅酸盐水泥熟料中MgO的含量不得超过5.0%。如水泥经压蒸第6页，共138页，2023年，2月20日，星期三7安定性试验合格，则允许放宽到6.0％。

□水泥中的SO3的含量不得超过3.5％(这里的水泥指硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥；但矿渣水泥中的SO3含量不得超过4.0％。)

□一般还认为水泥中的Na2O当量不宜大于1％(我国水泥品质指标控制中无此规定，美国等国家有类似规定；但我国却有“若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60％或由供需双方商定”的说法。)。原国家建筑工程总局《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ53—79)规定：

□碎石或卵石中硫化物及硫酸盐含量折算成S03的含量不得超过1.0％。

工程概况：山西某厂有九幢4层砖混结构住宅，均采用预制空心楼板、第7页，共138页，2023年，2月20日，星期三平屋顶，总建筑面积10290m2。该工程1984年5月开工，同年底完成主体工程，翌年内部装修。在1985年6月进行工程质量检查时，发现其中一幢(12号楼)有多处预制楼板起鼓、酥裂情况。随后，该楼楼板损坏愈来愈严重，其它四幢(13、11、16、17号楼)也相继不同程度地出现破坏迹象。至l985年10月，在这五幢楼房铺设的2190块预制板中，已完全塌落的有48块，明显存号在隐患的有2065块。这些预制板都由太原市某乡镇企业所生产，其中最早使用于12、13楼的，图4-1-2预制混凝土空心板破坏情况8第8页，共138页，2023年，2月20日，星期三9质量问题也最严重。楼板酥裂和塌落的情况见图4-1-2。分析破坏原因如下：从预制板普遍破坏迹象看，主要是由于混凝土材料品质不良引起的，而且显然是因为混凝土内含有害物使材料逐渐发生物理化学变化引起体积膨胀所造成的。于是，从破坏最严重的楼板、尚未铺设的楼板以及尚未出厂的楼板上取样2000余个，筛选10％，再从中抽出部分样品作材料的化学分析和岩相分析检验。检验时按粗骨料的不同颜色分类。其中有代表性的白石、青石、亮石的化学分析结果见表4-1-2。第9页，共138页，2023年，2月20日，星期三10耗尽的石膏也可能在混凝土硬化后继续生成水化硫铝酸钙，而水化硫铝酸钙生成时的体积约达原体积的2.5倍，这是造成预制板混凝土膨胀、酥裂、破坏乃至倒塌的主要内在原因。

[应吸取的教训](1)水泥进场时必须有出厂合格证或水泥物理试验报告，并对其品种、标号、物理力学性能进行检查验收。(2)水泥合格与否除强度指标外，还必须看其体积安定性试验结果和细度、凝结时间等三项指标(细度的要求为0.08mm方孔筛的筛余量＜12％；凝结时间的要求为初凝不早于45分钟，终凝不迟于12小时。(3)体积安定性是指水泥硬化过程中体积变化的均匀性能，如果水泥中含有较多的游离CaO、MgO或SO3：，就会使水泥的结构产生不均匀变形甚至破坏。体积安定性试验可按压蒸法进行。(4)混凝土用碎石(卵石)和砂在必要时应做硫化物和硫酸盐含量第10页，共138页，2023年，2月20日，星期三11检验。用磨细后的粗、细集料粉试样品按一定步骤加入蒸馏水、盐酸、氯化钡溶液等试剂，用求试样重、沉淀物重、坩埚重的方法代入一定公式即可求出以SO3计的水溶性硫化物和硫酸盐的含量。若含量值大于集料样品重的1.0％，即为不合格集料。

三、碱—集料反应

碱—集料反应是指水泥中的碱，如Ca(OH)2和易生成NaOH的Na20，与集料中的活性SiO2发生反应，生成碱的硅酸盐凝胶体，吸水膨胀，引起混凝土开裂的现象。它能使混凝土的耐久性下降，严重时还会使混凝土失去使用价值。由于这种破坏既难以阻止其发展，也难以修补，故俗称为混凝土的“癌症”。因碱—集料反应发生的质量事故遍及全世界：□美国是发现碱—集料反应最早的国家，有十余个州曾发生碱—集料反应的破坏事件；□加拿大也深受其害，1906年在渥太华建成的Hurdman桥，因第11页，共138页，2023年，2月20日，星期三12碱—集料反应严重而于1987年拆毁，1957年后该国中部和东部地区发现数百个混凝土工程因碱—集料反应而破坏；

□日本于1980年在阪神高速公路上发现大量因碱—集体反应的破坏事故；

□南非碱—集料反应的破坏也十分严重，遭破坏的混凝土工程包括桥梁、挡土墙、路面、蓄水坝、电线杆、桩基等，它们出现混凝土开裂多在建成后3-10之内。

碱—集料反应来自两个方面：

一是集料中的活性SiO2，如玉髓、玛蹈、鳞石英、方石英、微晶石英等；

一是水泥原料中碱含量(以等当量Na2O计)过高。我国经初步研究，已证实广西红水河地区、辽宁锦州地区、江苏仪征地区、北京地区、长江流域的沦江地区等所采集的部分粗集料中含有活性Si02。如在石灰石集料中夹杂有成分为微晶第12页，共138页，2023年，2月20日，星期三13石英的隧石、在砾石中含有玉髓和玛瑙等。我国历年来生产的水泥的碱含量也偏高。早在60年代初，华北、西北、东北地区水泥厂所生产水泥的碱含量以等当量Na2O计，就已经波动于0.39％一1.08％之间(不少厂接近1％)。有关部门曾对含有燧石的细集料(证实为碱活性集料)做成的水泥砂浆试件进行过测试，测得试件的线膨胀率如表4-1-3。

注：砂浆长度法和快速测长法为两种不同的测试方法第13页，共138页，2023年，2月20日，星期三14上述试验表明：1)当水泥碱含量为1％时，试件的体积膨胀率随时间而增长；2)当水泥碱含量为1.2％时，膨胀率约为1％时的1.5倍。它说明水泥碱含量为1％，也即当半年的体积膨胀率＞0.1%时(或3个月的体积膨胀率＞0.05％时)，会产生潜在破坏性的膨胀。这个结论与前人的研究结论：“当混凝土中的碱含量大于3.0㎏／m3时，碱将与活性集料反应，产生破坏性膨胀”是一致的。因为若水泥中的碱为1％，单位水泥用量为400kg／m3：，则混凝土中的碱含量为4.0㎏(＞3.0kg／m3)，超过了极限安全碱含量。以往我国虽水泥含碱量较多，但由于一般工程的混凝土强度等级不高(C15一C25)，而且水泥中多掺加混合材料(如普通硅酸盐水泥允许渗入l5％混合材料，矿渣硅酸盐水泥多达40％)，这对抑制碱—集料反应的发生十分有效。可是，近年来我国混凝土工程却有着三个趋向：第14页，共138页，2023年，2月20日，星期三151)水泥含碱量普遍有所提高(有的地区水泥厂竟达1.8％一2.0％，等当量Na20达1.31％-1.86％；2)混凝土强度等级普遍提高(也即每m3混凝土的水泥用量增多)；3)有的施工单位广泛使用早强型减水剂，其中有的碱含量很高。这些倾向，对碱—集料反应来说，十分令人担忧。

工程实例:北京某厂受热车间，建于1960年，建成后长年处于40℃－50℃的高湿环境中，后发现其混凝土墙面上有许多网状裂纹。经查当年混凝土所用原料为400号矿渣水泥、每立方米混凝土水泥用量4lOkg，配合比为水泥：砂：石：水＝1:1.009:3.58:0.39，粗集料为粒径5mm～30mm的卵石，掺2％CaCl2(氯盐)和2％CaSO2H2O(石膏)的外加剂。为了确定此墙面的严重网状裂纹是否为碱—集料反应所致，在裂纹处钻一直径70mm、长120mm的混凝土圆柱芯体。将此芯第15页，共138页，2023年，2月20日，星期三16体横向锯成若干磨光薄片，在反光显微镜下观察，发现内部有许多网状裂缝(图4-1-3)。将此磨光薄片进行岩相分析，发现每个薄片含有6至11枚粗集料中有1至3枚粗集料含微晶石英和玉髓。

该厂露天堆场钢筋混凝土柱的混凝土保护层也严重剥落，钢筋严重锈蚀(图4-1-4)。从剥落的混凝土中取得一些集料进行岩相分析，其中也含有典型的活性矿物玉髓和微晶石英。因而，此柱的混凝土剥落和钢筋锈蚀可视作是碱—集料反应导致混凝土开裂，图4-1-3混凝土内部裂纹第16页，共138页，2023年，2月20日，星期三17从而加剧钢筋锈蚀，而钢筋锈蚀又促使混凝土剥落，这两方面综合作用的结果。根据上述分析，可以证明上述墙面严重裂纹是由于碱—集料反应所引起的。图4-1-4漏天堆场钢筋混凝土柱破坏情况

[应吸取的教训](1)广泛系统地调查我国哪些地区的集料具有碱活性(如北京市建筑工程研究所已发现北京南口碎石的碱活性较高，不宜用作水泥混凝土集料)。同时，对重要工程的混凝土所使用的集料进行碱活性检验。第17页，共138页，2023年，2月20日，星期三18(2)进行碱活性检验时，首先应采用岩相分析检验碱活性集料的品种、类型(也可由地质部门提供)。若集料中含有活性SiO2时，应采用化学法和砂浆长度法(参见表2．4)进行检验。若集料判定为有潜在破坏性膨胀，则应遵守以下规定：1)使用含碱量小于0.6％的水泥；2)掺用粉煤灰、矿渣、硅灰等掺合料，以降低水泥用量，但混凝土总含碱量不得超过3kg／m3；3)当使用含K、Na离子的外加剂时，必须进行专门试验。(3)对于一般混凝土工程，当其集料有碱活性但并不高时，混凝土总含碱量不得超过3kg／m3；当其集料无碱活性时，混凝土总合碱量不得超过6kg／m3。

四、集料中含过量杂质

集料(砂、石子)占混凝土总体积70％以上，混凝土质量除与水第18页，共138页，2023年，2月20日，星期三19泥品质有关外，也与集料中杂质含量有密切关系。衡量集料中杂质是否有害有三条标准：一是对水泥水化硬化是否产生不利影响；二是对水泥石与集料的粘结是否有害；三是杂质自身的物理化学变化对已形成混凝土结构是否产生不利影响。根据这三条标准，一般认为集料中的有害杂质大体有以下几种：

(1)含泥量——指砂或石子中粒径小于0.08mm的尘屑、淤泥和粘土的总含量。若含泥量过多(分别指粗和细集料中含泥的重量占粗和细集料重量的百分比)，它不仅由于自身是软弱颗粒而影响混凝土强度和耐久性，而且还会影响集料与水泥石界面的粘结，从根本降低混凝土的强度。

(2)有机质含量——指以附属在集料上的有机土形式出现的植物腐烂产物。它的危害性主要是妨碍水泥的水化，降低混凝土的强度。检验有机质含量采用比色法。第19页，共138页，2023年，2月20日，星期三20(3)硫化物和硫酸盐含量——若集料中有硫铁矿(FeS2)、生石膏(CaSO·2H20)等硫化物或硫酸盐折算为SO：(按质量计)的含量过高，可能对混凝土产生硫酸盐腐蚀，即与水泥中的氢氧化钙作用后生成的结晶体体积膨胀，致使水泥石严重开裂而破坏。(4)生石灰和其它轻物质含量——砂、石子在堆放、运输过程中易混入生石灰块或煤粒等轻物质。生石灰遇水会产生熟化反应,熟化时体积膨胀l-2.5倍，并生成大量蒸汽，使石灰松解为细粉(值得注意的是石灰石在混凝土内可以经过一个很长的时间才完全熟化)。轻物质则不仅本身软弱而且和水泥石的粘结也差，从而对混凝土的强度和耐久性产生不良影响。因此，集料中不得含有生石灰石。

工程实例(1)河南某中学教学楼为一3层砖混结构，全长42.4m，开间3.2m，进深6.4m，层高3.45m，单面走廊(图4-1-5)，每三开间配置两根混凝土为C20的进深梁，上铺预制空心板。第20页，共138页，2023年，2月20日，星期三21该楼1982年8月开工，11月主体结构完工，在进行屋面施工时，屋面进深梁突然断裂，造成屋面局部倒塌(顶层墙体未倒)。

分析破坏原因如下：屋面局部倒塌后曾对设计进行审查，未发现任何问题。在对施工方面进行审查中发现以下问题：1)进深梁设计时为C20混凝土，施工时未留试块，事后鉴定其强度等级只是C7.5左右。在梁的断口处可清楚地看出砂石未洗净，集料中7混有鸽蛋大小的粘土块、石灰颗粒和树叶等杂质。2)混凝土采用的水泥是当地生产的400号普通硅酸盐水泥，后经检验只达到350号，施工时当作400号水泥配制混凝土，致使混凝土强度受到一定影响。3)在进深梁断口上发现主筋偏在一侧，梁的受拉区l／3宽度内几乎没有钢筋，这种主筋布置使梁在屋盖荷载作用下处于第21页，共138页，2023年，2月20日，星期三22图4-1-5河南某中学教学楼示意弯、剪、扭受力状态，使梁的支承处作用有扭力矩。4)对墙体进行检查，未发现有质量问题。综合以上施工问题，可以认为进深梁的断裂主要由于该梁受有因扭矩和剪力产生的较大剪应力，而梁的混凝土强度又过低,第22页，共138页，2023年，2月20日，星期三23导致梁发生剪切破坏的缘故。其中混凝土集料含过量的土块等有害杂质，又是混凝土强度过低的主要原因。

(2)某商店工程为内框架结构。其中7m跨现浇钢筋混凝土连续梁在拆模时发现跨度中部有一块混凝土崩裂，直径约250mm。崩裂处突出侧面30～40mm。当时梁的底模和另一侧模板尚未拆除，发现上述问题后，停止拆模，将崩裂部位剔出，发现侧面有一块直径约40一50mm的石灰石，已经粉化。后来，在拆除另一侧模时，又发现与这侧崩裂部位对应的另一侧还有一条长达700～800mm的斜裂缝，说明该梁已经断裂。此外，还发现在已凿剔部位内部还有已粉化的石灰石，它们分布在宽约130mm，深约110mm，厚约90mm的区域内。因此，决定对此梁作以下加固处理：1)将梁底用木柱顶住，保证安全地进行加固；第23页，共138页，2023年，2月20日，星期三242)将梁中裂缝处左右约1500mm范围内的混凝土凿去，凿剔部位为直搓；3)原纵向受力筋不变，加密箍筋；4)采用C30混凝土进行补强。该梁崩裂、斜裂缝情况和加固范围示意见图4-7。图4-1-67m跨梁的开裂情况经事后检查，认为混凝土内混入石灰石块是由于施工时对材料检查不严的缘故。因为发现在现场使用的石子堆旁有过去第24页，共138页，2023年，2月20日，星期三淋灰时没有烧熟的生石灰块，石子堆料场内清理不彻底，石子和少量剩下的石灰块混杂在一起。(3)在某一幢已使用了三年的建筑物中曾发现混凝土一块一块地崩裂。崩裂部位的尺寸从直径约5mm至直径约120mm。有一块板上崩裂处达20余个。个别板上，崩裂处的直径达80～120mm。所有崩裂处的特征都是水泥石沿碎石外缘的开裂，开裂处残留已粉化的石灰石块，如图4-1-7所示。图4-1-7混凝土夹杂未熟化石灰引起的崩裂显然，混凝土崩裂的原因是其集料中夹杂有未熟化的生石灰颗粒所致。生石灰在已凝结的混凝土内逐渐吸收水分，经过25第25页，共138页，2023年，2月20日，星期三26一个很长的时间才完全熟化。3年后导致混凝土崩裂的例子不鲜。这种隐患有人称为混凝土中的“爆瘤”。[应吸取的教训](1)粗、细集料在使用前应从料堆(或从火车、汽车、货船上)取样。取样部位应均匀分布，抽取大致相等的8-l5份组成样品。取样数量见混凝土用碎石或卵石、砂的质量检验规定。(2)关于杂质的质量检验项目及其规定如表4-1-2：(3)若检验不合格时，应重新取样，对不合格项进行加倍复验；若仍有一个试样不能满足标准要求，应按不合格品处理。(4)严禁在曾堆放过生石灰的场地上堆放水泥混凝土用的粗、细集料。第26页，共138页，2023年，2月20日，星期三27

五、混凝土早期受冻或养护温度过低环境的温度对水泥水化硬化有很大影响。

□当温度低于5℃时，混凝土强度的增长明显延缓。当温度在第27页，共138页，2023年，2月20日，星期三284～0℃时，混凝土的凝结时间要比15℃时延长3倍。

□当温度低于0℃，特别是温度下降至混凝土冰点温度(新浇筑混凝土的冰点为-0.3～-0.5℃)以下时，混凝土中的水开始结冰，体积膨胀9％，混凝土有冻害的可能。

□当温度低、风速大时，新浇筑混凝土结构外露部分的冷却速度也加快，对大体积混凝土还可能造成内外温度差的增加，形成混凝土结构表面的裂缝。

早期受冻的钢筋混凝土构件往往存在以下缺陷：(1)混凝土浇筑后立即受冻，其抗压强度损失可达50％以上，其抗拉强度损失可达40％。即使后期正温三个月，亦不会恢复到原有设计强度水平。这对混凝土构件使用后的各种指标(强度、抗裂、抗渗等)影响太大。(2)混凝土冻结时水泥石和集料间的粘结力遭到损伤，使混凝

第28页，共138页，2023年，2月20日，星期三29的弹性模量大大降低。(3)冻结后的混凝土内部组织松散，严重地影响其耐久性。(4)一旦钢筋混凝土构件遭冻害，影响最严重的部位在构件外露四侧，而以混凝土保护层尤甚。故遭冻害的构件拆模后混凝土保护层有可能沿钢筋脱开。(5)若混凝土集料中夹杂有冻结的淤泥或粘土覆裹物时，还会出现混凝土冻胀开裂现象。

工程实例1：某工程为三层砖混结构，现浇钢筋混凝土楼盖，纵墙承重、灰土基础(图4-1-7)。施工后于当年10月浇灌二层楼盖混凝土，11月浇灌三层楼盖混凝土。全部主体结构于第二年1月完工。在4月间进行装修工程时，发现各层大梁均有斜裂缝，其现象是：1)裂缝多为斜向，倾角500～600，且多发生在300mm的钢箍第29页，共138页，2023年，2月20日，星期三30图4-1-7某工程及裂缝情况示意（a）平面图；（b）大梁（L1）配筋图；（c）大梁裂缝示意间距内。近梁中部为竖向裂缝。2)斜裂缝两端密集，中部稀少(值得注意的是在纵筋截断处都第30页，共138页，2023年，2月20日，星期三31有斜裂缝)；其沿梁高度方向的位置较多地在中和轴以下，个别贯通梁高。3)裂缝宽度在梁端附近约0.5～1.2mm，近跨中约0.1～0.5mm；裂缝深度一般小于梁宽的l／3，个别的两面穿通；裂缝数量每根梁少则4根，多则22根，一般为l0～15根。分析混凝土开裂原因如下：

1)施工原因浇灌二层梁板时，未采用专门养护措施，浇灌后两小时就在板面铺脚手板、堆放砖块进行砌墙。11月初浇灌三层梁板时，室内温度为0～1℃，未采取保温措施。根据试验资料，混凝土在21天后的强度只达28天理论强度值的42.5％，一个月后才达到52％。因此，混凝土早期受冻是这起质量事故的重要原因。另外，混凝土的水泥用量偏低(只有210kg／m3，略少于225kg／m3的最低值)也是因素之一。第31页，共138页，2023年，2月20日，星期三32

2)设计原因□其一是箍筋间距过大。混凝土结构设计规范7．2．7条规定，“当梁高为500mm且时，梁中箍筋的最大间距为200mm”。而本工程箍筋间距却为300mm，这就是斜裂缝多发生在箍筋之间的原因。

□其二是纵筋在梁跨中间截断。混凝土结构设计规范6.1.5条规定，“纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断”。而本工程梁中部分纵向受拉钢筋在跨中截断，截断处都出现斜裂缝，这说明受拉纵筋对梁截面的抗剪能力能起到一定作用，也说明规范的规定是适宜的。

比较施工和设计原因，显然可见，施工中混凝土早期受冻是产生本工程质量事故的主要原因。由于梁上有大量斜裂缝，很容易发生脆性斜截面破坏，引起梁的断裂，故必须进行加固。加固方案是在原大梁外包一U形截面梁，该梁按承受原来梁的全部弯矩和剪力进行设计，并在第32页，共138页，2023年，2月20日，星期三33U形截面梁的端部沿墙设置钢筋混凝土柱和基础，作为加固梁的支承，如图4-1-8所示。图4-1-8加固方案工程实例2大连某工程为一建筑面积137m2的单层砖混结构，屋盖结构为1.5m×6m大型屋面板搁置在250mm×650mm×7800mm的现浇第33页，共138页，2023年，2月20日，星期三34钢筋混凝土屋面大梁上(图4-1-9)。该工程于1980年11月20日开工，1981年2月14日上午12时突然发生大梁断裂塌落事故。图4-1-9某单层砖混结构平面分析大梁断裂原因如下：

□该工程在冬季施工，搅拌混凝土时除将水略加温外，其余材料均未加温，也未用防冻外加剂。大梁灌筑后6天才加以保温，致使混凝土边施工边受冻，灌筑后继续受冻。

□经查气象记录，1980年12月中旬大连地区最低气温为-9.8℃，第34页，共138页，2023年，2月20日，星期三35最高气温为+8.4℃，大梁的混凝土正在此期间灌筑。大梁断裂后，发现梁上混凝土碎渣的石子表面有一层冰霜，说明大梁的混凝土确系受冻破坏。

[应吸取的教训](1)当室外日平均气温连续五天稳定低于5℃时，混凝土工程即进入冬期施工阶段。如在北京，冬季施工期限为第一年的11月12日至第二年的3月22日；而在大连则为第一年的11月14日至第二年的4月1日。(2)混凝土冬期施工时应采用冬期施工法。它们有不加热养护法(如蓄热法、掺化学外加刑法)，加热养护法(如蒸汽加热法、电热法、暖棚法)，综合养护法(原材料加热、掺防冻剂、高效能保温材料、短时加热)。(3)冬季施工时水泥应优先使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥标号不应低于425号，最小水泥用量不宜少于300kg／m3；集料必须清洁、不得含有冰雪等冻结物和易冻的矿物质。掺含K、第35页，共138页，2023年，2月20日，星期三36Na离子防冻剂的混凝土中，集料不应混有活性集料。水应优先采用加热水。外加剂宜使用无氯盐防冻剂。水灰比不应大于0.6。搅拌时间应比常温搅拌时间延长50％；拌合物出机温度不宜低于10℃，入模温度不得低于5℃。

六、混凝土初期收缩在混凝土尚处于未完全硬化状态时，如果环境相对湿度较低，则会产生失水收缩裂纹。这种裂纹走向不规则、宽度小，通常发生在混凝土表面，虽然不是什么大的缺陷，但若在容易遭受冻融的部位发生，将会成为破坏的间接原因。混凝土初期收缩裂纹是由于水分蒸发而产生的。混凝土内部的水分主要由三部分组成：□一是用于水泥水化变成结合水；□二是吸附在凝胶体内外表面称为吸附水；□三是毛细孔水，只有这部分水才能用于水泥的继续水化。第36页，共138页，2023年，2月20日，星期三37如果环境相对湿度较低，毛细孔水则易于蒸发。当相对湿度低于80％时，毛细孔水可以完全蒸发掉，水泥的继续水化也就基本停止，混凝土的强度也就不再增长，甚至还会由于失水收缩而引起粗集料界面产生裂纹，使混凝土强度有所下降。湿度对混凝土强度的影响如图4-1-10所示。图4－13湿度对混凝土强度的影响第37页，共138页，2023年，2月20日，星期三38工程实例：某办公楼为现浇钢筋混凝土框架结构。在达到预定混凝土强度拆除楼板模板时，发现板上有无数走向不规则的微细裂纹，如图4-14所示。裂缝宽0.05～0.15mm，有的上下贯通，但其总体特征是板上裂纹多于板下裂纹。图4-1-11混凝土板面塑性收缩裂缝为了分析裂纹产生的原因，查得施工时的气象条件是：上午9时气温13℃，风速7m／s，相对湿度40％；中午温度15℃，风速第38页，共138页，2023年，2月20日，星期三3913m／s(最大瞬时风速达18m／s)，相对湿度29％；下午5时温度11℃，风速11m／s，相对湿度39％。灌筑混凝土就是在这种非常干燥的条件下进行的。由于异常干燥加上强风影响，故使得混凝土在凝结后不久即出现裂纹。根据有关资料记载：当风速为16m／s时，混凝土的蒸发速度为无风时的4倍；当相对湿度为10％时，混凝土的蒸发速度为相对湿度90％时的9倍以上。根据这些参数推算，本工程在上述气象条件下的蒸发速度可达通常条件的8～10倍。因此，可以认为与大气接触的楼板上面受干燥空气和强风的影响成为产生较多失水收缩裂纹的主因，而曾受模板保护的楼板下面这种失水收缩裂纹会比较少一些。经过对灌筑楼板时预留的试块和对楼板承载能力进行试验，均能达到设计要求。这说明具有失水收缩的混凝土初期裂纹对楼板的承载力并无影响。但为了建筑物的耐久性，还应使用树脂注入法进行补强。第39页，共138页，2023年，2月20日，星期三40

[应吸取的教训]本例的主要教训是在浇筑混凝土后未认真地进行浇水自然养护。自然养护时应按照以下要求进行：(1)浇水养护日期应按水泥品种和混凝土性质而定。一般硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥不少于7天，火山灰水泥、粉煤灰水泥不少于14天，抗渗混凝土不少于14天。(2)浇水养护时的平均气温＞5C。浇水次数以能保持混凝土具有足够的潮湿状态为宜。一般混凝土浇筑完最初二天中，白天每隔2小时浇水一次，夜间至少浇两次；以后每昼夜至少浇水四次(干燥和阴雨天气适当增减)。(3)浇水时要用草帘或麻袋将混凝土覆盖以保持其湿润(初凝后即可浇水)。

七、混凝土麻面、掉角、蜂窝、露筋和空洞

1.麻面

第40页，共138页，2023年，2月20日，星期三41麻面是混凝土表面缺浆、起砂、掉皮的缺陷，表现为构件外表呈现质地疏松的凹点，其面积不大()、深度不深()，且无钢筋裸露现象。这种缺陷一般是由于模板润湿不够、支架不严，捣固时发生漏浆或振捣不足，气泡未排出以及捣固后没有很好养护而产生。麻面虽对构件承载力无大影响，但由于表面不平，在凹凸处容易发生各种物理化学作用，从而破坏构件表皮，影响结构的外观和耐久性。麻面的处理可用钢丝刷将表面疏松处刷净，用清水冲洗，充分湿润后用水泥浆或1：2水泥砂浆抹平。修补后按一般结构面层做法进行装饰。

2.掉角掉角指梁、柱、墙、板和孔洞处直角边上的混凝土局部残损掉落。产生掉角的原因有：(1)混凝土浇筑前模板未充分湿润，造成棱角处混凝土失水或水第41页，共138页，2023年，2月20日，星期三42化不充分，强度降低，拆模时棱角受损；(2)拆模或抽芯过早，混凝土尚未建立足够强度，致使棱角受损；(3)起吊、运输时对构件保护不好，造成边角部分局部脱落、劈裂受损等。掉角较小时，可将该处用钢丝刷刷净，用清水冲洗，充分湿润后用1：2水泥砂浆抹补整齐。掉角较大时，可将不实的混凝土和突出的集料颗粒凿除，用水冲洗干净，充分湿润后支模用比原强度等级高一级的细石混凝土补好，认真加以养护。

3.蜂窝蜂窝有表面的、深进的和贯通的三种，也常遇到水平的、倾斜的、斜交的单独蜂窝和相连的蜂窝群(图4-1-12，4-1-13)。其表现为局部表面酥松、无水泥浆，粗集料外露深度大于5mm(小于混凝土保护层厚)，石子间存在小于最大石子粒径的空隙，呈蜂窝状。有蜂窝处混凝土的强度很低。

第42页，共138页，2023年，2月20日，星期三43

图4-1-12砼框架结构上的麻面、调角、缝窝、漏筋和空洞

蜂窝—般由下列原因造成：(1)混凝土在浇筑时振捣不严，尤其是没有逐层振捣；(2)混凝土在倾掷入模时，因倾落高度太大而分层；(3)采用于硬性混凝土，或施工时混凝土材料配合比控制不严，尤其是水灰比太低；(4)模板不严密，浇筑混凝土后出现跑浆现象，水泥浆流失；(5)混凝上在运输过程中已有离析现象。第43页，共138页，2023年，2月20日，星期三44图4-1-13钢筋砼柱的蜂窝蜂窝往往出现在钢筋最密集处或混凝土难以捣实的部位。构件(板、梁、柱、墙、基础)不同部位不同形状的蜂窝，其危害性是不同的：若板、梁、柱的受压区存在蜂窝，会影响构件的承载力，而在其受拉区存在蜂窝，则会影响构件的抗裂度，并使钢筋锈蚀，从而影响构件的承载力祁耐久性；在柱、墙一侧存在蜂窝，往往会改变构件的受力状态，而若在其内部存在深进相贯通的蜂．则常常是结构丧失稳定甚至倒塌的直接原因；在防水混凝土中存在蜂窝，是造成渗水、漏水的隐患。第44页，共138页，2023年，2月20日，星期三45蜂窝形状决定着蜂窝的具体补强方案。例如对柱内贯通的蜂窝进行补强时，要从各个侧面按预定的步骤凿去疏松的混凝土，填补新的混凝土(如图4-1-14所示)。补强用混凝土应比原构件混凝土的强度等级高一级，目的是提高新混凝土与旧混凝土和钢筋之间的粘结力以及获得缺陷处的早期高强度。又如蜂窝的清净工作会引起构件承载力减弱时，则常需要构件外做好钢夹板，随后才能通过事先装置好通往蜂窝深处的灌注管进行压力灌浆，使构件内外都得到补强。

第45页，共138页，2023年，2月20日，星期三46图4-1-14对受荷载柱的贯通蜂窝进行补强的方法和步骤

1.补强前的状态；2.清净贯通蜂窝的两个对角区；3.对已清净的两区浇注砼；4.清净另两个对角区；5.对另两个对角区重复第三步；6.补强后状态。4.露筋露筋是拆模后钢筋暴露在混凝土外面的现象。其产生原因主要是浇筑时垫块移动，使钢筋紧贴模板，以致保护层厚度不足所造成；有时也因保护层的混凝土振捣不密实或模板湿润不够、吸水过多造成掉角而露筋。第46页，共138页，2023年，2月20日，星期三47露筋影响钢筋与混凝土的粘着力，使钢筋易于生锈，损害构件的抗裂度和耐久性。梁、柱拆模后主筋露筋长度大于100mm，累计长度大于200mm；板、墙、基础拆模后主筋露筋长度大于200mm，累计长度大于400mm，均为不合格的混凝土工程。在任何情况下，梁端主筋锚固区内有露筋(或梁端1／4跨度内有大于5％跨长的主筋露筋)都为不允许。露筋的补强是将外露钢筋上的混凝土残渣和铁锈清理干净，用水冲洗湿润，再用1：2水泥砂浆抹压平整；如露筋较深，应将薄弱混凝土剔除，再用高一级强度等级的细石混凝土捣实并妥善养护。

5.空洞由于混凝土灌筑时有一些部位堵塞不通，构件中就会产生空洞。空洞不同于蜂窝：蜂窝的特征是存在着未捣实的混凝土或缺水泥浆；而空洞却是局部或全部没有混凝土。空洞的尺度通常较大，以至于钢筋全部裸露，造成构件内贯通的断缺以致使

第47页，共138页，2023年，2月20日，星期三48结构发生整体性破坏。

空洞往往在结构构件的下列部位上发现：(1)有较密的双向配筋的钢筋混凝土板或薄壁构件中；(2)梁下部有较密的纵向受拉钢筋处或梁的支承处；(3)正交梁的连接处或梁与柱的连接处；(4)钢筋混凝土墙与钢筋混凝土底板的连接处；(5)钢筋混凝土构件中的埋设件附近。空洞的补强工作比蜂窝简单一些，它可用混凝土进行一次性的补强，也可分几次进行补强。在空洞边缘的旧混凝土上通常有带塌散集料的疏松表面和松弱浆膜。在用新混凝土填充空洞以前，应清除所有疏松的旧混凝土，并进行冲洗，充分湿润至少24小时。空洞的补强可用比旧混凝土高一等级的细碎石混凝土灌筑(水灰比控制在0.5以内，掺入适量膨胀剂)，并经仔细实。第48页，共138页，2023年，2月20日，星期三49和养护。其模板应适应空洞的具体条件做成带托盒的悬挂式模板。托盒要高出混凝土灌筑处的水平面，以形成混凝土尚为液体时的液压，使空洞得以全部填实。

工程实例：(1)某剧场眺台平面和柱截面配筋如图4-1-15a、b所示。在14根钢筋混凝土柱子中有13根有严重的蜂窝现象。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，仅蜂窝中的露筋面积就有0.56m2。露筋位置在地面以上1m处，正是钢筋的搭接部位(图4-1-15c)。第49页，共138页，2023年，2月20日，星期三50图4-1-15某剧场眺台混凝土结构和施工缺陷示意造成如此严重的蜂窝现象与下列因素有关：1)混凝土灌筑高度太高。7m多高的柱子在模板上未留灌筑混凝土的洞口，倾倒混凝土时未用串筒、溜管等设施，违反施工第50页，共138页，2023年，2月20日，星期三51验收规范中关于“混凝土自由倾落高度不宜超过2m及“柱子分段灌筑高度不应大于3.5m”的规定，使混凝土在灌筑过程中已有离析现象。2)灌筑厚度大厚，捣固要求不严。施工时未用振捣棒，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“柱子灌筑层厚度不得超过20cm”的界限。3)柱子钢筋搭接处的设计净距太小，只有31～37.5mm，小于设计规范规定柱纵筋净距应＞50mm的要求。实际上有的露筋处净距为0或10mm。本例的补强方案是：剔除全部蜂窝四周的松散混凝土；用湿麻袋塞在凿剔面上，经24小时使混凝土涸透厚度至少40～50mm；按照蜂窝尺寸支以有喇叭口的模板，如图4-1-15e；第51页，共138页，2023年，2月20日，星期三52□灌筑加有早强剂的C30(旧混凝土为C20)豆石混凝土；养护14昼夜；拆模后将喇叭口上的混凝土凿除。除以上补强措施外，还应对柱体进行超声波探伤，查明是否还有隐患。工程实例2：某厂房7个联合基础的平剖面如图4-1-16(a)(b)所示。基础下段700mm高度内采用土模。施工后发现有严重蜂窝、空洞，可以用粗钢筋穿入深达1.4m。挖开全部土模检查，发现7个基础中蜂窝、空洞达100余处。以某一柱基为例，蜂窝、空洞20处，总面积7.83m2，占基础下段700mm高度4个侧面面积的40％，(见图4-1-16(c)一(f))。此外，有的基础还有分层现象，在离基底300mm处有一层140mm厚的分离层，如图4-1-16g所示。第52页，共138页，2023年，2月20日，星期三53图4-1-16某柱基蜂窝、空洞实测情况（a）平面图；（b）剖面图；（c）～(f)该基础四个剖面；（g）另一柱基底部分离层情况

原因分析如下：1)在捣固基底中部混凝土时，没有将最下一节串筒拉成竖向，结果使石子滚向前方，砂浆留在后面，形成蜂窝(图4—1-17)。第53页，共138页，2023年，2月20日，星期三54图4-1-17基础混凝土施工过程示意(a)错误的倾倒混凝土；(b)错误的振捣2)供料时急时缓，急时堆成的混凝土过高(＞500mm)，形成两边高中间低，石子分离尤甚(图4-1-17)。3)基础顶面设置有125mm×300mm的方格钢筋网，施工人员只能站在网上操作。捣固底板中部时，振捣棒从两边斜插入振捣，表面虽出浆，中下部难以振实，A处质量无法保证(图4-1-17)。4)振捣棒工作时无规律，当如图4-1-17b所示情况时，B处不易捣实。5)土模附近捣固极差。

第54页，共138页，2023年，2月20日，星期三556)造成分离层的另一因素是工人交接班停留时间过长，超过混凝土初凝时间。当接班后继续灌筑时，没有先灌注一层无石子的水泥砂浆。7)基础受力主筋太密，且最下一排主筋在端部全部弯起，钢筋净距不足40mm(图4-1-18)。图4-1-18(a)基底配筋过密导致蜂窝空洞；（b）基础加固示意

加固措施如下，考虑到：1)旧基础蜂窝、空洞面积太大，除表面发现的情况外，内部其它情况尚不明；2)底板部分垫层与受力主筋之间已灌进大量泥浆、无法彻底清除；

第55页，共138页，2023年，2月20日，星期三563)若将基础加高，对生产使用无影响。故决定在旧基础上重新做钢筋混凝土基础。新加的基础根据计算需2m高，肋部包括旧基础在内为2m宽。新旧基础接触面处全部凿毛连接。已发现的蜂窝、空洞全部用高标号砂浆填实(图4-1-18)。细部做法从略。

[应吸取的教训]混凝土工程中的浇筑前准备以及混凝土的拌制、运输、浇筑、振捣是保护其工程质量的前提。(1)浇筑前准备：包括模板检查(位置、标高、尺寸、支撑、拼缝、内部杂物清理等)，钢筋检查(位置、规格、数量、间距、保护层垫块、表面油污、无粘结筋曲率和外包层等)，地基检查(标高、轴线、尺寸、淤泥杂物、平整度、边坡等。)(2)最短搅拌时间：120s(自动式搅拌机)190s(强制式搅拌机)，小体积(＜2501）或大体积(＞5001)搅拌机适当减少或增加。(3)出搅拌机至浇筑完时间：120min(≤C30），90min(＞C30)，第56页，共138页，2023年，2月20日，星期三57气温＞25℃时适当减少。(4)浇筑时坍落度：1～3cm(基础或大体积构件)，3～5cm(一般构件)，5～7cm(配筋密集构件)。(5)倾落高度：(一般构件)，(竖向构件，浇筑前底部应先填以50～100mm厚与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆)。否则，应采用串筒、溜管或振动溜管下落。如遇分离现象，对混凝土必须进行二次搅拌。(6)浇筑层厚度：用插入式振捣时，为振捣器作用部分长度的1.25倍；用表面振动器时，为200mm；用人工捣固时，基础或配筋稀疏构件为250mm，一般构件为200mm，配筋密集构件为150mm。每次浇筑的推进长度宜在1～1.5m之间。(7)尽可能连续浇筑混凝土，如必须间歇时，应尽量缩短间歇时间，并应在前层混凝土凝结之前。将次层混凝土浇筑完毕。混凝土运输、浇筑和间歇的最长时间如表2-6如超过此规定时间应留施工缝。第57页，共138页，2023年，2月20日，星期三58

注：当混凝土中掺有促凝或缓凝外加剂时，其允许时间应根据试验结果确定。(8)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20～30s。振捣上层混凝土时要在下层混凝土初凝前进行，插入下层5cm左右。平板式振动器在每一位置上应连续振动25～40s，以混凝土面均匀出浆液为准。移动间距宜搭接3～5cm，以防漏振。

八、混凝土施工缝处理不当

□钢筋混凝土结构在灌筑混凝土时宜连续浇灌，不留缝隙。但是有些工程的混凝土量很大，而实际施工条件如人力、时间、设备能力、模板及钢筋就位等受到限制，不得不中断浇灌；第58页，共138页，2023年，2月20日，星期三等到再行灌筑时，新旧混凝土间形成一条连接缝，称为施工缝。施工缝如果处理不好，往往会形成结构中的缺陷和弱点，对结构的受力、整体性和防水都不利。

□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。它们具有水平的、竖向的、倾斜的、曲折的形状(图4-1-19)。缝隙说明新旧混凝土连接不好，它把结构分隔成几个不相联结”的部分。夹层内混凝土不密实，甚至无水泥石。它往往是由于旧混凝土大干燥，吸走了新浇灌混凝土中的水分，或者由于新浇灌混凝土粗集料下沉、水泥浆上逸，或者由于新浇灌混凝土时夹杂外来杂物所造成的。图4-1-19钢筋混凝土构件内有缺陷的施工缝(a)竖向的；(b)水平的；(c)倾斜的；(d)曲折的59第59页，共138页，2023年，2月20日，星期三60缝隙和夹层的危害性视其所在的部位而定：对缝隙说，如果处于剪力较大的部位，其危害性较大，而处于与内压力相垂直的部位就没有多大问题；对夹层说，处于结构不重要的受力较小的部位(如反弯点附近)，其危害性相对较小。

工程实例1:某厂某车间为四层框架结构，柱网6m×6m。在灌筑二层楼板时，既无计划也无措施，在东西66m长的混凝土楼板上竞留了9条施工缝，见图4-1-20所示。这些施工缝的连接处并未做妥善处理。施工后不久，由于混凝土干缩而发生裂缝。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，这些板上的裂缝是上下贯通的。

第60页，共138页，2023年，2月20日，星期三61图4-1-20某车间平面及施工缝位置图工程实例2：某会议室门厅，屋面板为预制楼板而大梁、圈梁、雨罩均为现浇C20钢筋混凝土构件(图4-1-21)。施工时，大梁混凝土先灌筑，圈梁、雨罩混凝土因故后浇灌，但却不适当地将施工缝留在大梁梁端与圈梁交接处(图4-1-21甲)，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。这样。由于以下三个原因影响了结构质量：第61页，共138页，2023年，2月20日，星期三62图4-1-21错误的施工缝位置及其加固示意(a)平面；（b）门厅门口局部做法；（c）梁端加固措施1)施工缝留在梁端剪力最大部位；2)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；

第62页，共138页，2023年，2月20日，星期三633)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凿成如图4-1-21乙所示形状，并将部分预制楼板改成现浇楼板，以加强梁端的抗剪能力。工程实例3：某厂机工车间为一现浇钢筋混凝土框架结构。在灌筑柱和屋面大梁的混凝土时，错误地将施工缝设在梁的下部，如图4-1-22所示。待再灌筑梁上层的混凝土时，在施工缝以下钢筋混凝土柱的两侧附近，产生由已灌筑混凝土面上的自上而下发展的竖向裂缝。

第63页，共138页，2023年，2月20日，星期三64(a)(b)图4-1-22错误的施工缝位置

（a）一般梁柱（b）有承托梁柱若在带有承托的大梁上采用上述相似办法留施工缝，也会发生类似的竖向裂缝(图4-1-22b)。产生以上裂缝的原因，是施工缝以下已凝结硬化的混凝土还未达到足够的强度时，就在施工缝上面浇灌新的混凝土。这不仅使下部混凝土承受上部混凝土的重力荷载而受弯开裂，而且在灌筑新混凝土时，使下部已凝结的混凝土受振，使模板和立柱变形。第64页，共138页，2023年，2月20日，星期三65当已凝结的混凝土强度较低时，就会发生上述竖向裂缝。

合理的做法是将施工缝下移至柱与梁交接处。

[应吸取的教训]施工缝位置必须在浇筑混凝土前事先考虑好。它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，以便能直接发挥混凝土的特长—传递压力。如梁、柱的施工缝应与其轴线相垂直；板、墙施工缝应与其面相垂直等。具体为：（1）水平施工缝(图4-1-23)1)基础与基础梁、基础梁与柱间的施工缝如a；2)柱与基础间的施工缝如b；3)梁与柱间的施工缝如c

第65页，共138页，2023年，2月20日，星期三66

4)无梁楼板与柱间的施工缝宜留在柱帽下，如d；5)板与梁应一起浇灌。当梁的截面尺寸很大时，施工缝可留在板底下20～30mm处，如e；6)烟囱、水塔、水池、斗仓的施工缝可每隔2m左右留一道，如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与漏斗主壁交接处；第66页，共138页，2023年，2月20日，星期三67图4-1-23水平方向的施工缝位置7)地下室钢筋混凝土墙的施工缝，其—下面可留在地面以上300～500mm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，其距离视板或梁伸入墙内钢筋的高度而定，如g。（1）竖向施工缝(图4-1-24)1)单向板的施工缝可留在与板跨平行的任何位置，如a；

第67页，共138页，2023年，2月20日，星期三682)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1/3L范围内，如b；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2/4L和板跨中间1/2L范围内，如图C;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，如d；5)地下室墙体的施工缝，必要时可留在两横梁之间，如d；6)现浇楼梯的施工缝，一般按楼层分，如f。

施工缝的处理应参照以下要点：(1)施工间隙未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50～100mm，将新老混凝土一并捣实，结成整体。(2)如施工间歇已超过初凝时间，则必须等待已浇灌的混凝土第68页，共138页，2023年，2月20日，星期三69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：□44小时(外界温度l～5℃)；□28小时(5～10℃)；□20小时(10～15℃)，20小时以内(15℃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、松动集料和软弱混凝土面层，将旧混凝土凿毛，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损坏，钢筋上的油污、砂浆及浮锈也应清除。(4)浇筑新混凝土前，在接缝面上先铺一层10—l5mm厚的水泥砂浆，其配比与混凝土内砂浆成分相同。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。必要时还加增设接头钢筋(如Ø6～Ø10钢筋，插入新旧混凝土各30d)，以加强施工缝的连接。第69页，共138页，2023年，2月20日，星期三70

图4-1-24垂直方向的施工缝位置第70页，共138页，2023年，2月20日，星期三71

九、混凝土因水化热开裂混凝土的水化热是由水泥水化作用产生的。水泥凝结硬化过程也是放热过程。大体积混凝土工程，由于水化热积聚在混凝土内部不易发散，常使内部温度上升到50～60℃。这种内外温度差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土初期建立的抗拉强度时，就会产生裂缝(如图4-1-25)。水化热的大小和放热速度首先决定于水泥的矿物组成；其次也与水泥的细度、加水量、养护温度有关。大部分水化热在水泥凝结硬化的1—3天内放出(1—3天放出热量约50％，7天内约75％)。工程实例1某工程在微风化软质岩石地基上浇筑两块2.5m厚的大体积基础板(27.2m×34.5m；29.2m×34.5m)。采用C13混凝土，配合比1：2.48：5.04，水灰比O.51，水泥262kg／m2，掺0.006％～0.01％松香热聚物加气剂，距板上下表面50mm处配置网格300mm×300mm的Ø28钢筋网。第71页，共138页，2023年，2月20日，星期三72施工时将大板分成小块，用图4—1-25d所示键槽形施工缝做法分隔。为进行温度观测，在板中埋设电阻温度计和测温管进行了4个多月的温度观测。混凝土浇筑后发现以下情况：图4-1-25(a)混凝土凝结初期抗拉强度与温度应力关系；（b）2.5m板内温度分布；（c）浇注混凝土升降温度与时间的关系；(d)大体积混凝土分块施工缝；（e）温度应力控制第72页，共138页，2023年，2月20日，星期三(1)拆模后1～2天内大部分板的表面出现宽0.1～0.25mm裂缝，短的几厘米，长的达1600mm。(2)裂缝逐渐开展，第一条裂缝约在拆模后第l天发现，长150mm，宽0.15mm；隔一天发展为400mm，宽0.2mm。(3)施工缝全部开裂，发生时间在后浇板的20～40天期间，裂缝宽0.1～0.35mm。

温度观测情况如下：测温时气温为6℃左右。浇后6天时，内部与表面温度差为23℃左右，内部温度与气温差26℃左右(图4-1-25b)。从测温记录看，凡板的内部温度高于30℃的，混凝土表面都有裂缝；凡温度＜20℃的，都无裂缝；在20℃一30℃之间的，有的裂、有的不裂。再从概念分析，本例板浇筑在岩石地基上，水化热使内部升温，在基岩约束下产生压应力，后来经过恒温后降温(图4-30c)，混凝土收缩，在基岩约束下产生拉应力。由于升温较快，此时混凝土的弹性模量很小，因而压应力不大；但降温时混凝土的弹性模量较高，在板内除抵消升温时的压应力外，73第73页，共138页，2023年，2月20日，星期三建立了较高的拉应力，导致混凝土开裂。这种拉应力靠近基岩面最大，此处裂缝也较宽(图4-1-25e)。混凝土板外表面干缩较快，也可能使表面干缩裂缝与内部温差裂缝连接，导致贯穿全截面的裂缝，它们对结构安全和正常使用影响较大。

[应吸取的教训]浇筑大体积混凝土时，由于水化热温度高，凝结加快，施工时必须的处理时间也应相应缩短，这样就容易产生接搓不良，而且冷却时容积变化也大，使大体积混凝土更易开裂。

因此，应有以下措施：(1)浇筑应在室外气温较低时进行，最高浇筑温度不宜超过28℃。(2)选择合适的水化热较低的水泥(如矿渣水泥等)，掺加有缓凝作用的外加剂，选择合适的砂石级配，尽量减少水泥用量。降低水灰比。74第74页，共138页，2023年，2月20日，星期三

(3)浇筑后的大体积混凝土应采取控温措施(如降温)，并测定混凝土表面和内部温度，温差不宜超过25℃。（4）浇筑方案应按体积大小选用三种方式：1）全面分层(结构平面不大时，第一层浇筑的混凝土还未初凝即浇第二层)；2）分段分层(适用于面积大但厚度不大的结构)；3）斜面分层(适用于结构长度＞厚度的三倍)。图4-1-26大体积混凝土浇筑方案(a)全面分层；(b)分段分层；(c)斜面分层75第75页，共138页，2023年，2月20日，星期三

十、钢筋配置不当7例在钢筋混凝土构件中，钢筋配置是否正确直接关系结构的承载力、刚度和裂缝。实际工程中，除因设计和施工原因使构件配筋不足引起工程质量问题外，还常容易发生以下问题：

·受力筋位置发生重大失误；

·受力筋未搭接或搭接位置过于集中；

·受力筋锚固严重不足；

·受力筋的混凝土保护层发生较大偏差；

·辅助筋配置过少。

工程实例1：（1）某百货大楼一层橱窗上设置有挑出1200mm通长现浇钢筋混凝土雨篷，如图4-1-27。待到达混凝土设计强度拆模时，突然发生从雨篷根部折断的质量事故，呈门帘状如图4-1-27b。76第76页，共138页，2023年，2月20日，星期三77事故后分析残部，发现是受力筋放错了位置(离模板只有20mm，如图4-1-27c)所致。原来受力筋按设计布置，钢筋工绑扎好后就离开了。打混凝土前，一些“好心人”看到雨篷钢筋浮搁在过梁箍筋上，受力筋又放在雨篷顶部(传统的概念总以为受力筋应放在构件底面)，就把受力筋临时改放到过梁的箍筋里面，并贴着模板。打混凝土时，现场人员没有对受力筋位置进行检查，于是发生上述事故。图4-1-27悬臂板受力钢筋错误位置及其造成的破坏情况（a）原设计；（b）拆模后倒塌如门帘；（c）受力筋错误位置

第77页，共138页，2023年，2月20日，星期三78工程实例2：某工程框架柱的原设计截面及配筋如图4-1-27a，在绑扎柱基插铁时，错误地将两排5Ø25受力筋放在柱的长边上，原设计中短边的5Ø25变成3Ø25(图4-1-27b)。此失误在柱基混凝土浇筑完毕后才发现。图4-1-28基础中框架受力筋插铁错误位置之一

(a)原设计；(b)错误的受力筋位置；(c)处理措施

此事故的处理方法是:第78页，共138页，2023年，2月20日，星期三791)在柱的短边各补上2Ø25插铁2)为保证新加插铁的锚固，在两个短边上各用3Ø25横筋与原短边3Ø25焊成一体，并将第二步台阶加高500mm。加高台阶时将原基础面凿毛、清洗、支模、浇筑提高一级的混凝土，并在新台阶面层铺设Ø6＠200钢筋网一层。3)原设计在柱底500mm高度内加密箍筋，现增至1000mm。

工程实例3：某三层办公楼，砖混结构，建于有轻微湿陷性地基上，在一层、三层内外纵墙上均设置有钢筋混凝土圈梁(180mm×240mm)。该楼即将建成前，因两端地基下陷，使房屋纵向呈凸形，中部发生自上而下的裂缝，圈梁受拉力。但由于圈梁受力筋的搭接低劣，加重房屋开裂程度，使得裂缝最宽处达40mm，一般裂缝也在10mm左右。房屋横向裂缝平面及圈梁受力筋搭接情况如图4-1-29a。第79页，共138页，2023年，2月20日，星期三80该楼顶层圈梁与预制进深梁顶皮同一标高，圈梁纵向未贯通。现浇圈梁与预制梁的关系是从预制梁两侧伸出短筋与圈梁的4根受力筋绑扎搭接，如图4-37b。施工时有的接头处搭接长度不足，有的搭接钢筋没有绑扎。预制梁与圈梁间新旧混凝土间的连接也未做妥善处理。甚至圈梁内有些钢筋没有搭接(图4-1-29f)。这种现浇圈梁与预制进深梁连接的做法不易保证圈梁受力筋的搭接质量，在设计时应予避免。

第80页，共138页，2023年，2月20日，星期三81图4-1-29钢筋混凝土圈梁内钢筋的错误配（a）房屋横向裂缝平面位置；(b)圈梁受力筋与预制梁纵向短筋搭接；(c)圈梁中未搭接的纵向筋

工程实例4：唐山某新建四层内框架结构(无梁楼盖)，外墙设有钢筋混凝土第81页，共138页，2023年，2月20日，星期三82与砖的组合柱，但施工质量不好。大地震后整个结构发生约150的扭转，底层全部钢筋混凝土内柱沿其与基础面折断。首层外墙下层窗口以下墙体全部折断，上面三层半房屋落下，呈顺时针方向扭转如图4-1-30a。

究其原因，是由于8根内柱纵向受力筋100％在基础顶面处绑扎搭接(规范对绑扎受力钢筋接头面积的百分率只允许25％(受拉区)～50％(受压区))，形成全柱的薄弱截面；

该截面在场地发生大幅度扭转时承受着极大的剪力，强使柱底发生侧向位移，箍筋被拉断，受力筋从基础面拔出的缘故。柱底由基础面侧移，柱受力筋拔出情况如图4-1-30b第82页，共138页，2023年，2月20日，星期三83图4-1-30钢筋绑扎搭接不合要求产生的后果（a）新建四层内框架结构震后扭转情况；（b）柱底折断处示意

工程实例5：某办公楼工程为四层砖混结构，双向板现浇楼盖，开间及进深各为3.5m及5.5m，楼板厚80mm。主体结构完工后，发现各层楼板中部下凹，呈锅底形，板在支承边附近普遍发生连续通长裂缝，第83页，共138页，2023年，2月20日，星期三84最大宽度达1～2mm(图4-1-31)，人在楼板上跳动时有颤动现象。经凿洞检查，发现板的支座钢筋在施工过程中全被踩下，Ø8负弯矩钢筋离板下皮仅8～12mm(该处板的有效高度h。由原设计的65mm降至21～25mm)。此外，板厚不均匀，有的支座处板厚仅60～70mm，(这是因为采用衍架支模，模板刚度不足所致)对裂缝的发生和扩展也有直接影响。图4-1-31板的负弯矩钢筋被踩厂后产生的后果第84页，共138页，2023年，2月20日，星期三85工程实例6：一些高度较大的钢筋混凝土梁，由于腰筋配置过少过稀，在使用期间甚至在使用以前往往在梁的腹部发生竖向等间距裂缝。这种裂缝多发生在构件中部，中间宽、两头细至梁的上下缘附近逐渐消失，如图4-1-32。图4-1-33大梁腰筋不足产生的后果这种裂缝是由于混凝土收缩所致。两端固定在柱上的混凝土梁在凝结过程中因体积收缩而使梁在沿长度方向受拉。梁的上下缘附近因配有较多纵向受力筋，该拉力由纵向受力筋承受，混凝土开裂得很细，肉眼难以观察到；而受梁的中腹部，当腰筋配置过少过稀时，不足以帮助混凝土承受这部分拉力，就会第85页，共138页，2023年，2月20日，星期三86发生沿梁长均匀分布的竖向裂缝。某工程h＝800mm以上大梁的收缩裂缝调查表很能说明这个问题，见表4-1-4。[应吸取的教训]上述6例说明钢筋工程容易发生质量事故。施工时要注意以下问题：

第86页，共138页，2023年，2月20日，星期三87(1)进场钢筋必须有钢材试验报告，符合《钢筋混凝土用钢筋》(GBl499—84)的各项规定。(2)成批构件的钢筋在加工前，应取样进行强度、延伸率、冷弯和化学成份检验。(3)钢筋工程为隐蔽工程，施工人员必须按图施工。浇筑混凝土前必须对已绑扎的钢筋进行检查验收；发现问题必须在浇筑混凝土前处理完毕；并做好隐蔽工程记录，以便查考。钢筋检查内容包括：1)钢筋的钢号、直径、根数、间距，尤其负筋位置；2)混凝土保护层是否符合要求；3)钢筋接头位置及搭接长度；4)钢筋伸入支座内的锚固长度；5)绑扎是否牢固，有无松动变形；钢筋表面不得有油渍、漆污和颗粒状铁锈。

第87页，共138页，2023年，2月20日，星期三88(4)受力筋间绑扎接头位置应相互错开。从任一绑扎接头中心至1.3倍搭接长度的区段范围内(图4-1-34)，有绑扎接头的受力筋截面占受力筋总截面面积的百分率为25％(受拉区)和50％(受压区)。绑扎接头中钢筋横向净距应＞25mm(或d)。现浇柱与基础交接处的接头面积，当采取提高实际配筋率或增加搭接长度时，可适当放宽。图4-1-34受力筋板绑扎接头

(注:图中所示L区段内有接头钢筋截面积按两根计)第88页，共138页，2023年，2月20日，星期三89第二节预应力混凝土事故

一、概述预应力混凝土在我国有广泛的应用，其中先张法大多用于中小型标准构件，如预应力圆孔板，预应力大梁等；后张法用于大中型构件，有的还在施工现场拼装；无粘结预应力是新近在我国推广应用的，多数用于高层建筑结构的楼盖结构。预应力混凝土工程对