原标题：混凝土构件表面鼓包及剥落现象分析与试验研究

1引言

钢渣是炼钢过程中排出的多种矿物组成的固态废弃物，数量约为钢产量的15%～20%。炼钢废渣的排放不仅对钢铁业的生产与发展造成巨大的压力，还需占用大量的场地进行堆放，造成资源极大的浪费，容易污染环境和影响居民生活。随着砂、石等天然集料数量日益减少，钢渣的利用逐渐得到各国的重视，很多国家投入了大量的财力和精力研究钢渣再利用。

近年来，钢渣在混凝土中的应用越来越多，经过合理配置，生产出许多高性能混凝土，为建筑业提供了更多混凝土选择，也符合我国环保的理念。邢琳琳等利用不同掺量钢渣代替碎石配制混凝土并开展了相关的力学试验。石东升等将转炉钢渣代替碎石混凝土进行了抗压和劈裂对比试验。朱治国等按照一定比例将钢渣等质量代替粗骨料进行水泥混凝土配合比设计，研究了钢渣混凝土与普通混凝土的力学性能以及耐久性等方面的差异。宫少龙等以电炉法生产的钢渣为试验研究对象，探讨钢渣作为粗细骨料时制备钢渣混凝土的基本性能。

但是，如果钢渣掺入混凝土的比例不当，则会对混凝土工程性能造成破坏，林威等采用钢渣石代替天然石子制备钢渣混凝土。韩均等研究了钢渣在两种不同水胶比条件下对混凝土力学性能和耐久性的影响。米贵东等通过对钢渣混凝土蒸汽养护,得出含钢渣粗骨料的混凝土可能会因钢渣产生的内部膨胀应力而产生损伤,钢渣掺入的比例越大破坏越严重。丁天庭等研究指出混凝土中钢渣掺量在10%时抗冻性能和抗碳化性能最优,掺量在30%时抗冻性能和抗碳化性能最差。

镇江幼儿园项目某楼主体为地上四层钢筋混凝土框架结构，建筑面积4780.31m2，设计使用用途为幼儿园，本文针对该建筑四层混凝土表面出现的局部鼓包、剥落现象，对混凝土构件进行现场取样检验，并进行试验鉴定分析与讨论。

2构件现场检查

经现场检查，四层柱、屋面梁表面、屋面板底有不同程度点式爆裂破坏，剥离开裂表层见有棕褐色松散型骨料，开裂以骨料为中心向四周辐射，混凝土损伤面近似为圆锥形，剥落点深度一般小于2.0mm，面层破坏直径一般小于10.0mm。一到三层未发现混凝土构件出现上述现象。检查芯样表观及内部组成，所取四层柱、屋面梁的芯样表面及内部细骨料中含钢渣颗粒，二层、三层芯样表面及内部未见钢渣颗粒。混凝土结构构件现场观测情况如图1所示。

3试验方法

钢渣带来的混凝土膨胀破坏在表面部位发生时，类似于石灰砂浆中少量的未经充分消解的生石灰带来的“爆灰”，但这个过程是由表及里的过程，往往会持续数年，这是因为钢渣骨料中的游离CaO和游离MgO等物质反应缓慢，因此钢渣骨料对混凝土造成损伤是一个缓慢而长期的过程。本文根据《钢铁渣粉混凝土应用技术规范》（GB/T50912-2013），通过压蒸可以加速钢渣骨料中影响安定性的组分反应。

现场钻取芯样、加工成试验试件，使用压蒸法检测混凝土中骨料安定性，压蒸是指在温度大于100℃的饱和水蒸气条件下的处理工艺。具体试验过程如下。

①将试件放在试件支架上，在压蒸釜内加入足量的蒸馏水，并使试件不接触水面。

②提高压蒸釜内温度，使其从加热开始经45min～75min达到表压(2.0±0.05)MPa，并保持3h后，让压蒸釜在90min内冷却至釜内压力低于0.1MPa。

③对压蒸后的试件进行外观检查。

4试验结果

四层压蒸后的7个抗压试件均存在不同程度的开裂、疏松现象，破坏形式基本为点式爆裂破坏，部分破坏部位见有棕褐色松散型骨料；二层、三层压蒸后4个抗压试件未发现开裂、疏松或崩溃现象，具体情况如下，10/M四层柱试件侧面混凝土有1处呈点式爆裂破坏，如图2（a）。7/T四层柱试件侧面,端面混凝土各有一处鼓包开裂，剥离开裂表层见有棕褐色松散型骨料，试件端面混凝土有1处混凝土剥落，如图2（b）。

10/T四层柱试件端面混凝土有1处鼓包，剥离开裂表层见有棕褐色的松散型骨料，混凝土损伤面近似为圆锥形，试件端面有1处混凝土剥落，如图3（a）。10/M-P屋面梁试件端面混凝土有3处剥落，剥落面见有棕褐色松散型骨料，如图3（b）。

8-9/N屋面梁端面混凝土有1处剥落，剥落面见有棕褐色松散型骨料，如图4。4-7/T屋面梁试件侧面混凝土有1处开裂，试件端面混凝土有1处开裂，1处呈点式爆裂破坏，如图5。

4/M-P屋面梁试件侧面混凝土有1处呈点式爆裂破坏，剥落面见有棕褐色松散型骨料，如图6（a）。8-9/Q四层梁试件未发现开裂、疏松或崩溃现象，如图6（b）。

5结果分析

抗碳化性能是混凝土耐久性的重要指标。一般而言，混凝土碳化将使体系碱度降低，失去对钢筋保护作用，导致钢筋锈蚀，加剧混凝土收缩，降低混凝土强度。四层混凝土芯样表面及内部观察发现细骨料中含钢渣颗粒，结合压蒸试验和现场情况分析，埋深较浅的钢渣细骨料受到空气和环境的影响，且这些骨料有含量较高的多钙、氧化镁、氧化铁等物质，会与空气中水、二氧化碳和氧气发生膨胀性的化学反应，产生较大的膨胀应力，混凝土抗碳化性能降低，导致表层混凝土剥落形成锥形破坏截面，骨料自身则因发生反应后变得酥松、多孔。鼓包产生的直接原因为硬化混凝土中的体积不安定组分（钢渣细骨料）水化膨胀，体积增大导致混凝土局部起鼓、胀裂、剥落。

综上分析，该工程四层混凝土细骨料中含有钢渣颗粒，钢渣颗粒的体积安定性不合格，对混凝土结构存在潜在危害。钢渣整体反应时间较长，能达到三年左右，普遍在半年左右会出现不同程度的反应，但对混凝土的长期稳定性影响不大。从检测单位的混凝土取芯来看，经过试验后除了表面有爆点，整体芯样仍比较稳定的，原因是钢渣会与水产生反应，而混凝土在浇筑过程及成型过程中，内部存在水分，且未完全水化结束，水分在混凝土内部难以移动，混凝土本身有自干燥过程，内部水分会越来越少，内部钢渣受混凝土及钢筋约束，不容易出现爆点。

6工程质量问题处理建议

基于预防为主，防护优于修补的原则，通过混凝土表面防护技术阻止混凝土环境侵蚀的发生，保证其耐久性及提高使用寿命、减少后期加固修补，提出以下建议。

①在构件表面涂抹具有约束作用的材料，且需考虑封闭材料的闭水性能，形成混凝土构件表面封闭，来确保外部水源不能进入与钢渣反应，以提高混凝土的耐久性。

②明确有关施工材料主要性能指标，大面积施工前最好能做施工样板，对聚合物砂浆与混凝土基层进行拉拔检测，并检测聚合物砂浆的防水性能。建议选用改性聚合物砂浆，该材料能同混凝土构件表面产生很强的粘结性，本身也具有较高的刚性强度，达40MPa以上，且不透水。

③施工之前需将混凝土表面腻子全部铲除，对表面的钢渣全部打凿掉，然后再进行填补，最后才能聚合物砂浆进行粉刷，严格按方案程序进行施工。大致流程为：爆点→凿除→表面湿润→基层腻子铲除→高压清洗→再次爆点凿除→再次基层清理→爆点修补→聚合物砂浆抹压→界面剂涂刷→聚合物砂浆喷涂→养护→腻子恢复。

④本工程中涉及的四层结构顶面为屋面楼板，屋面楼板需采取有效防水源侵入措施。本工程建筑类型为幼儿园，属于重点设防建筑，在后续的使用过程中应加强监测。

7结论

混凝土构件出现表面鼓包、剥落现象是由于混凝土细骨料中含有钢渣颗粒水化膨胀，体积增大导致的。

混凝土在浇筑过程及成型过程中，内部存在水分，且未完全水化结束，水分在混凝土内部难以移动，混凝土本身有自干燥过程，内部水分会越来越少，内部钢渣受混凝土及钢筋约束，不容易出现爆点。

提出了防止钢渣危害的工程方法，为混凝土结构耐久性修复与防护提供参考与借鉴。返回搜狐，查看更多

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原标题：混凝土构件表面鼓包及剥落现象分析与试验研究

1引言

钢渣是炼钢过程中排出的多种矿物组成的固态废弃物，数量约为钢产量的15%～20%。炼钢废渣的排放不仅对钢铁业的生产与发展造成巨大的压力，还需占用大量的场地进行堆放，造成资源极大的浪费，容易污染环境和影响居民生活。随着砂、石等天然集料数量日益减少，钢渣的利用逐渐得到各国的重视，很多国家投入了大量的财力和精力研究钢渣再利用。

近年来，钢渣在混凝土中的应用越来越多，经过合理配置，生产出许多高性能混凝土，为建筑业提供了更多混凝土选择，也符合我国环保的理念。邢琳琳等利用不同掺量钢渣代替碎石配制混凝土并开展了相关的力学试验。石东升等将转炉钢渣代替碎石混凝土进行了抗压和劈裂对比试验。朱治国等按照一定比例将钢渣等质量代替粗骨料进行水泥混凝土配合比设计，研究了钢渣混凝土与普通混凝土的力学性能以及耐久性等方面的差异。宫少龙等以电炉法生产的钢渣为试验研究对象，探讨钢渣作为粗细骨料时制备钢渣混凝土的基本性能。

但是，如果钢渣掺入混凝土的比例不当，则会对混凝土工程性能造成破坏，林威等采用钢渣石代替天然石子制备钢渣混凝土。韩均等研究了钢渣在两种不同水胶比条件下对混凝土力学性能和耐久性的影响。米贵东等通过对钢渣混凝土蒸汽养护,得出含钢渣粗骨料的混凝土可能会因钢渣产生的内部膨胀应力而产生损伤,钢渣掺入的比例越大破坏越严重。丁天庭等研究指出混凝土中钢渣掺量在10%时抗冻性能和抗碳化性能最优,掺量在30%时抗冻性能和抗碳化性能最差。

镇江幼儿园项目某楼主体为地上四层钢筋混凝土框架结构，建筑面积4780.31m2，设计使用用途为幼儿园，本文针对该建筑四层混凝土表面出现的局部鼓包、剥落现象，对混凝土构件进行现场取样检验，并进行试验鉴定分析与讨论。

2构件现场检查

经现场检查，四层柱、屋面梁表面、屋面板底有不同程度点式爆裂破坏，剥离开裂表层见有棕褐色松散型骨料，开裂以骨料为中心向四周辐射，混凝土损伤面近似为圆锥形，剥落点深度一般小于2.0mm，面层破坏直径一般小于10.0mm。一到三层未发现混凝土构件出现上述现象。检查芯样表观及内部组成，所取四层柱、屋面梁的芯样表面及内部细骨料中含钢渣颗粒，二层、三层芯样表面及内部未见钢渣颗粒。混凝土结构构件现场观测情况如图1所示。

3试验方法

钢渣带来的混凝土膨胀破坏在表面部位发生时，类似于石灰砂浆中少量的未经充分消解的生石灰带来的“爆灰”，但这个过程是由表及里的过程，往往会持续数年，这是因为钢渣骨料中的游离CaO和游离MgO等物质反应缓慢，因此钢渣骨料对混凝土造成损伤是一个缓慢而长期的过程。本文根据《钢铁渣粉混凝土应用技术规范》（GB/T50912-2013），通过压蒸可以加速钢渣骨料中影响安定性的组分反应。

现场钻取芯样、加工成试验试件，使用压蒸法检测混凝土中骨料安定性，压蒸是指在温度大于100℃的饱和水蒸气条件下的处理工艺。具体试验过程如下。

①将试件放在试件支架上，在压蒸釜内加入足量的蒸馏水，并使试件不接触水面。

②提高压蒸釜内温度，使其从加热开始经45min～75min达到表压(2.0±0.05)MPa，并保持3h后，让压蒸釜在90min内冷却至釜内压力低于0.1MPa。

③对压蒸后的试件进行外观检查。

4试验结果

四层压蒸后的7个抗压试件均存在不同程度的开裂、疏松现象，破坏形式基本为点式爆裂破坏，部分破坏部位见有棕褐色松散型骨料；二层、三层压蒸后4个抗压试件未发现开裂、疏松或崩溃现象，具体情况如下，10/M四层柱试件侧面混凝土有1处呈点式爆裂破坏，如图2（a）。7/T四层柱试件侧面,端面混凝土各有一处鼓包开裂，剥离开裂表层见有棕褐色松散型骨料，试件端面混凝土有1处混凝土剥落，如图2（b）。

10/T四层柱试件端面混凝土有1处鼓包，剥离开裂表层见有棕褐色的松散型骨料，混凝土损伤面近似为圆锥形，试件端面有1处混凝土剥落，如图3（a）。10/M-P屋面梁试件端面混凝土有3处剥落，剥落面见有棕褐色松散型骨料，如图3（b）。

8-9/N屋面梁端面混凝土有1处剥落，剥落面见有棕褐色松散型骨料，如图4。4-7/T屋面梁试件侧面混凝土有1处开裂，试件端面混凝土有1处开裂，1处呈点式爆裂破坏，如图5。

4/M-P屋面梁试件侧面混凝土有1处呈点式爆裂破坏，剥落面见有棕褐色松散型骨料，如图6（a）。8-9/Q四层梁试件未发现开裂、疏松或崩溃现象，如图6（b）。

5结果分析

抗碳化性能是混凝土耐久性的重要指标。一般而言，混凝土碳化将使体系碱度降低，失去对钢筋保护作用，导致钢筋锈蚀，加剧混凝土收缩，降低混凝土强度。四层混凝土芯样表面及内部观察发现细骨料中含钢渣颗粒，结合压蒸试验和现场情况分析，埋深较浅的钢渣细骨料受到空气和环境的影响，且这些骨料有含量较高的多钙、氧化镁、氧化铁等物质，会与空气中水、二氧化碳和氧气发生膨胀性的化学反应，产生较大的膨胀应力，混凝土抗碳化性能降低，导致表层混凝土剥落形成锥形破坏截面，骨料自身则因发生反应后变得酥松、多孔。鼓包产生的直接原因为硬化混凝土中的体积不安定组分（钢渣细骨料）水化膨胀，体积增大导致混凝土局部起鼓、胀裂、剥落。

综上分析，该工程四层混凝土细骨料中含有钢渣颗粒，钢渣颗粒的体积安定性不合格，对混凝土结构存在潜在危害。钢渣整体反应时间较长，能达到三年左右，普遍在半年左右会出现不同程度的反应，但对混凝土的长期稳定性影响不大。从检测单位的混凝土取芯来看，经过试验后除了表面有爆点，整体芯样仍比较稳定的，原因是钢渣会与水产生反应，而混凝土在浇筑过程及成型过程中，内部存在水分，且未完全水化结束，水分在混凝土内部难以移动，混凝土本身有自干燥过程，内部水分会越来越少，内部钢渣受混凝土及钢筋约束，不容易出现爆点。

6工程质量问题处理建议

基于预防为主，防护优于修补的原则，通过混凝土表面防护技术阻止混凝土环境侵蚀的发生，保证其耐久性及提高使用寿命、减少后期加固修补，提出以下建议。

①在构件表面涂抹具有约束作用的材料，且需考虑封闭材料的闭水性能，形成混凝土构件表面封闭，来确保外部水源不能进入与钢渣反应，以提高混凝土的耐久性。

②明确有关施工材料主要性能指标，大面积施工前最好能做施工样板，对聚合物砂浆与混凝土基层进行拉拔检测，并检测聚合物砂浆的防水性能。建议选用改性聚合物砂浆，该材料能同混凝土构件表面产生很强的粘结性，本身也具有较高的刚性强度，达40MPa以上，且不透水。

③施工之前需将混凝土表面腻子全部铲除，对表面的钢渣全部打凿掉，然后再进行填补，最后才能聚合物砂浆进行粉刷，严格按方案程序进行施工。大致流程为：爆点→凿除→表面湿润→基层腻子铲除→高压清洗→再次爆点凿除→再次基层清理→爆点修补→聚合物砂浆抹压→界面剂涂刷→聚合物砂浆喷涂→养护→腻子恢复。

④本工程中涉及的四层结构顶面为屋面楼板，屋面楼板需采取有效防水源侵入措施。本工程建筑类型为幼儿园，属于重点设防建筑，在后续的使用过程中应加强监测。

7结论

混凝土构件出现表面鼓包、剥落现象是由于混凝土细骨料中含有钢渣颗粒水化膨胀，体积增大导致的。

混凝土在浇筑过程及成型过程中，内部存在水分，且未完全水化结束，水分在混凝土内部难以移动，混凝土本身有自干燥过程，内部水分会越来越少，内部钢渣受混凝土及钢筋约束，不容易出现爆点。

提出了防止钢渣危害的工程方法，为混凝土结构耐久性修复与防护提供参考与借鉴。返回搜狐，查看更多

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