案例｜一则施工操作失误引起的商品混凝土质量缺陷的原因分析！

1 质量问题

重庆某住宅工程的 2# 地下车库为地下一层钢筋混凝土框架结构（层高 4m，建筑面积 7000m2），所有构件全部采用强度等级为 C40P6 的商品混凝土进行浇注，浇注过程顺利无异常。但是，在该工程混凝土浇筑完成 2 个月后，进行土方回填时，发现车库内部分混凝土柱出现了爆裂，钢筋弯曲、外露等现象，见图 1。

2 调查与分析

2.1 现场调查

经现场查看，该车库共浇注混凝土柱 103 根，其中有 10根柱出现混凝土强度低、表面爆裂，钢筋弯曲、外露等质量问题（其余柱混凝土外观均正常，强度经回弹法检测符合设计要求），而且所有质量缺陷均出现在混凝土柱的下部（距根部 1000mm 范围内）。

然后，对所有问题柱进行仔细对比，发现所有问题柱的混凝土质量缺陷都具有同一种典型特征，归纳如下：

（1）问题柱上部混凝土外观正常，经回弹检测强度也满足设计要求；问题柱下部混凝土有异常，而且具有明显的不连续分层，表现为柱底基础为正常混凝土（经取芯观察），自柱底向上，分别为青色硬化物层和白色软化物层，见图 2。

（2）经测定，问题柱硬化物层的高度 200～800mm 不等，硬化物层中材料强度较低（回弹值小于 10），材料断面细腻，缺乏粗集料分布，这与正常混凝土的断面结构完全不同。

（3）经测定，问题柱软化物层的高度从 5～150mm 不等，软化物层中材料湿润、松软、无强度。

根据以上调查结果，可初步确定引起该车库柱混凝土爆裂，钢筋弯曲、外露质量问题的主要因素是混凝土柱下部出现了强度低（无法承载上部荷载），组成异于普通混凝土的异常物质（硬化物和软化物），而异常物质的组成及形成过程，还需进一步调查与分析。

2.2 资料查阅

2.2.1 混凝土施工资料

施工资料表明：该车库的混凝土柱共进行了 4 次浇注（浇注日期分别为 7 月 11 日、7 月 23 日，8 月 3 日和 8 月 23日），其中，浇注过程中因天气原因及混凝土供应问题出现过浇注中断现象。

此外，因浇注口较高（超过 4m），为防止出现“烂根现象”，在施工过程中采取了相应的技术措施，如：对根部模板进行密封处理并增设模板方形箍套牢；混凝土浇注前预先铺设一层 50～100mm 的减石砂浆（同混凝土配比减去石子）作为垫层，混凝土浇注应在砂浆铺设完成后 30min 进行。

2.2.2 混凝土生产资料

所有问题柱混凝土由同一混凝土公司的四条生产线生产，并分属于 3 个浇注批（7 月 11 日、7 月 23 日，8 月 3日）。经核对，四条生产线在 7 月 11 日、7 月 23 日和 8 月3 日共生产混凝土 15169m3，供应了 52 个施工现场，仅有该车库工程的个别柱混凝土出现质量缺陷。同时，查阅生产记录和检验记录表明，所有混凝土的生产计量误差符合标准要求，出厂坍落度及强度也满足控制要求。因此，可排除混凝土生产环节（原材料、配合比和计量误差）的影响。

此外，查阅开盘记录还发现，该车库工程所使用的润管砂浆为非入模型润管砂浆，与施工资料中要求的同混凝土配比减石砂浆不符（见表 1）。

2.3 取样测试

为分析异常物质的组成，从现场提取了代表性的硬化物和软化样品进行检验分析，并以同配比的正常混凝土样品作为对比组，分析结果如下。

2.3.1 物理性质

取样样品的物理性质见表 2。

问题柱异常物质（硬化物和软化物）的密度（表观密度和干容重）都明显低于正常混凝土（正常混凝土的表观密度约为 2.4g/cm3，干容重在 2.3g/cm3 以上）。其中，硬化物样品的干容重分别为 1.98g/cm3 和 1.83g/cm3，与砂浆的干容重接近；而软化物的干容重分别为 0.60g/cm3、0.64g/cm3（仅为正常混凝土的四分之一），孔隙率则高达 70% 以上（软化物的材料密度在 2.0～2.2 g/cm3的范围），说明软化物内部孔隙极多，结构极为疏松。

2.3.2 化学成分

对部分软化物和硬化物等样品进行化学成分分析，并以同配比的正常混凝土（取样自问题柱上部）作为参照，试验结果见表 3。分析方法按照水泥化学分析方法[1-3]进行，其中正常硬化混凝土是将混凝土破碎、剔除骨料颗粒后，收集的硬化水泥石。

从化学分析结果说明硬化物、软化物样品的主要组分元素与正常混凝土基本一致，在相对含量方面，硬化物与正常混凝土较为接近，结合现场调查情况及硬化物的物理性质，判断硬化物极有可能为水泥或水泥砂浆硬化物。

于是，将硬化物样品破碎后放入 1∶1 的盐酸溶液中浸泡直至溶液稳定（约 10min），然后过滤烘干得到的酸不溶物（见图 3）为河砂（酸不溶物中可清晰地看到砂粒和亮晶质云母），并且河砂的外观与混凝土公司所用河砂相近，由此确认这类异常硬化物为河砂砂浆（润管砂浆）。

而对于软化物，其烧失量明显高于正常混凝土，说明软化物与正常混凝土的矿物组成及含量有较大区别，还需通过测定样品的矿物成分进一步分析。

2.3.3 矿物成分

根据软化物样品 3# 的化学成分，然后采用 X 衍射测试其矿物成分，结果表明样品中含有大量水泥水化产物（XRD图谱中有明显的 Ca(OH)2 特征峰，见图 4），说明该软化物的主要成分为水泥及其水化产物。再结合现场调查情况及软化物的物理性质可断定软化物为润管砂浆入模后形成的浮浆。

3 成因分析

根据现场调查和取样分析的结果可知，引起该车库柱混凝土爆裂，钢筋弯曲、外露质量问题的主要原因是由于施工操作失误，在混凝土柱下部形成了强度低下的润管砂浆及其浮浆层，无法承受上部荷载。

润管砂浆及其浮浆层的形成过程为：首先，施工人员因工作疏忽，在混凝土浇注前直接采用混凝土公司的非入模型润管砂浆作为垫层砂浆使用，并且垫层砂浆的铺设厚度也未按要求进行有效控制（垫层砂浆厚度从 200～800mm）。

然后，在垫层砂浆浇注完成后，混凝土的浇注因某种原因未及时跟上，垫层砂浆经过长时间间隔，逐渐凝结硬化形成结构层，在此过程中由于砂浆的水灰比较大，砂浆出现泌水分层并在其上部形成浮浆层（浮浆层厚度与砂浆的浇注厚度相关）。

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4 结束语