影响墙柱节点混凝土强度的原因分析.docx

影响墙柱节点混凝土强度的原因分析目录1.引言1?案例背景及初步分析1?检测步骤2?墙柱节点回弹法检测结果3?墙柱节点钻芯修正检测结果3?框架梁回弹法检测结果3?原因探究及分析总结4?混凝土坍落度过大，拦截工艺落实不到位4?混凝土振捣不均匀，局部过振离析5?现场管理不当，混凝土未及时浇筑坍损过大6?原因分析总结7?结语71.引言在框架及框架剪力墙结构中，墙柱节点是保证结构整体稳定性和承载能力的重要部位。在实际工程中，经常发生梁端破坏或节点剪切破坏，因此，防止节点先于梁端发生剪切破坏，不仅是设计中必须考虑的重要标准，也是工程界一直关注的问题。墙柱节点作为框架、框架-剪力墙结构中梁与墙柱的交汇点是联系整个结构体系的枢纽，它联系着上下墙柱，起着传递、分配内力和保证整体性的作用，是提高整个抗震结构体系的延性，保证整个结构的关键部位，墙柱柱节点的施工质量直接影响整体建筑的抗震性能与结构安全，混凝土结构设计规范GB500102010要求设计为“强节点、弱构件”“强柱弱梁、强剪弱弯”，使其能满足抗震要求。本文通过检测与调查，详细分析某项目大面积墙柱节点混凝土强度不合格质量事故产生的原因，强调了应对墙柱节点混凝土的施工质量控制予以重视，达到减少结构安全隐患和经济损失的目的。案例背景及初步分析某项目设计为地下1层、上部25层现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，已施工至2层梁板。主管部门对该项目地下室墙柱节点7/H采用回弹法检测其混凝士抗压强度，检测结果不满足设计强度等级C45的要求，随后对该结构构件采用钻芯法进行验证，验证结果也不满足设计强度等级C45的要求，回弹法及钻芯法检测结果见表Ion<INKIMK1HK34MK）MKJfTMPj迎4气IIrM4MOaI地下埔桂节点TH通过观察地下室墙柱节点7/H构件外观现状（见图1）,在距离板底25Cm处,有1条混凝土颜色深浅的分界线。结合这一现状特征及抽测结果中的强度分布规律发现：回弹测区1、回弹测区3分布于上部浅色区域，回弹测区2、回弹测区5分布于下部深色区域，测区4位于深浅交接区域，钻芯法检测钻取芯样的位置位于回弹测区3处（即浅色区域）。结合表1各测区混凝土强度换算值可以看出，混凝土抗压强度与颜色深浅有一定的相关性，即颜色越深，强度越高。由上述现状及强度规律初步判断，该节点中上部区域可能混入部分设计强度为C30的梁板混凝土，导致检测结果远低于设计强度。针对墙柱节点混凝土质量问题，笔者所在第三方检测单位受建设单位委托，对墙柱节点、框架梁进行检测。?.检测步骤检测方案主要分为3部分组成：采用回弹法对地下室至一层墙柱节点（共计54个构件）进行检测；采用钻芯法对步骤的回弹法检测结果进行修正；根据墙柱节点的检测结果，对部分框架梁采用回弹法进行检测。?.1.墙柱节点回弹法检测结果对地下室至1层墙柱节点（共计54个构件），采用回弹法检测其现龄期混凝土抗压强度推定值，检测结果根据强度等级划分为7组（详见表2）o由表2可知,未达到墙柱节点设计强度等级C45的构件数量共有39个，未达到梁板设计强度等级C30的构件数量共有8个。MrR-R25-JO30-»U-«*>>45-A.4MMtTI75917ST'sj-?.2.墙柱节点钻芯修正检测蠢在回弹法检测结束后，依据钻芯法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T384-2016及福建省住房和城乡建设厅文件“闽建建（2018）40号文”要求，在批次构件中按回弹换算值高、中、低的测区均匀分布钻芯位置，钻取7个芯样进行抗压强度的检测。按照回弹法检测混凝土抗压强度技术标准DBJ/T13-71-2023的7.2,3条款的规定，分别计算芯样试件抗压强度平均值fcor,m和对应钻芯部位的测区回弹强度换算值的平均值fccu,m,并计算出修正量Atot,钻芯修正检测结果见表3。Jk3电芯槽正（修正法）0川修品七鱼*石Iv.M*ArMI22.6ft.2RR2«9H|K34.7MS«9.BMRJ«3AK)3.52t0-5.5RR4*2IKJ7.1230-14.141.2¼.92.)<3.0夕4.Bh*«J-2.S<eg班669211.6依据表3可知钻芯修正量为+2.3MPa,将该修正量代入到回弹法检测结果中，得到钻芯修正后的回弹法检测结果，将该结果也按强度等级、分布楼层进行分组统计（见表4）o由表4可知，未达到设计强度等级C45的构件数量有28个，其中未达到梁板设计强度等级C30的构件数量仍有6个，且都是地下室墙柱节点构件，一层墙柱节点中未出现强度等级C35以下的构件。哀回青（微芯修正后鳍要分In及MN30-232S-3OW第J5-40-49<55OMJ3I)42I$J00046I)4<e跄!I541。8MgJ?.3.框架梁回弹法检测结果根据墙柱节点的检测结果，考虑到地下室墙柱节点中有6个未达到强度等级C30,所以随机抽取12根地下室顶板梁，采用回弹法检测其现龄期混凝土抗压强度推定值。检测结果见表5、表6。从检测结果可知，12根框架梁的单个构件强度推定值30.637.3MPa,均大于设计强度等级C30,该批构件强度推定值为30.2MPa,大于设计强度等级C30。I2J4ib7I9IOI11234.0MIJS.JM.S>3.9JB.8M.SM.9J7.5.MaAi<199I.MI.I1I.AS1tt1.ttmM.2IXJWqJSJIM.<bdSM.7SSOM.2M.MJ7.1JU*Nh/NrtoJ八h13134.IS»2CM?.原因探究及分析总结由2.2节中墙柱节点钻芯修正结果可知，未达到设计强度等级C45的构件数量超过一半，共有28个，其中未达到C30强度等级的构件数量为6个，且均为地下室墙柱节点构件。由2.3节中地下室顶板梁抽测结果可知，地下室顶板梁的混凝土强度检测结果均大于设计强度等级C30o地下室墙柱节点中有部分构件检测结果未能达地下室顶板梁的设计强度等级C30o为了探究产生以上现象的原因，通过观察这些构件的混凝土存在的外观质量、颜色差异情况，收集相关施工记录资料，包括混凝土开盘鉴定、施工日志等。综合检测数据、现场调查、资料调查等手段，最终总结几点造成影响的关键点，分别是：(1)混凝土坍落度过大，拦截工艺落实不到位；(2)混凝土振捣不均匀，局部过振离析；(3)现场管理不当，混凝土未及时浇筑坍损过大。?.1.混凝土坍落度过大，拦截工艺落实不到位通过查阅施工相关技术资料，从项目混凝土开盘鉴定资料(见表7)可知，地下室墙柱节点施工采用泵送混凝土,设计坍落度达到180±30mmo考虑到节点混凝土施工的特殊性，大坍落度的泵送混凝土浇筑施工对拦截工艺是一大考验,拦截不到位易造成混凝土浆料的渗漏，导致节点核心区混凝土无法填充饱满。如图1所示情况，节点混凝土仅占到节点核心区底部一半，上半部分空间均为楼板混凝土。47"下室桂节点±7Fa整定重於0*MIHt-it1«比廿一0巳M下t¾vaOi（*）I1ian*i*i«*«JP712必Ma9.21"在现场发现部分墙柱节点核心区混凝土表面存在颜色分界线（见图2）。在设置的节点拦截钢丝网以外区域的梁构件上，也存在颜色深浅的分界线。通过核对这些部位的回弹法检测结果，发现普遍存在颜色深的区域测区混凝土强度高,浅色区域混凝土测区强度较低。各测区混凝土强度换算值平均值mfccu不低，但其标准差Sfccu特别大（见表8）o出现上述情况的这类节点构件，均是因为未对节点混凝土采取有效拦截，导致节点混凝土浆料外溢至梁中，而节点核心区混凝土未能填满，节点核心区上部被低强度的梁板混凝土所填充，最终导致墙柱节点构件混凝土强度较低。该项目使用的是传统的快易收口网隔离方法，但该方法仍存在混凝土“混浇”的现象。不同混凝土浇筑隔离方法的技术装置已有不少研究，但仍有进一步优化的空间。?.2.混凝土振捣不均匀，局部过振离析现场检测过程中发现另一现象，部分墙柱节点构件混凝土表面附着黑色物质，疑似过振离析（见图3）。通过核对存在该情况的构件回弹法检测结果，剔除存在混料情况的构件，发现这类构件的测区混凝土强度换算值平均值较高，但测区混凝土强度换算值的标准差较大、构件强度推定值偏小（见表9）。30a鲂，QJtVtnQ分解a育炳种井幢谪口frtthraIta附Mf1-，*'4ITT-七，J<M*.?!«.»/W<R13.0魏建军等提出在振.籥量较大、混凝土坍需度较大日寸，受振混凝土的抗压强度有下降的趋势。节点区域属于钢筋加密区，在节点混凝土浇筑施工时，振动插捣工作较为困难。振动装置位置固定于某个位置，振动插捣未均匀分布，部分区域过振，易造成混凝土离析。混凝土的局部过振导致混凝土离析的同时,还出现了表面析出掺合料中的黑色物质并吸附于模板等现象。?.3.现场管理不当，混凝土未及时浇筑坍损过大根据调查施工口志记录，7月中旬浇筑地下室一层墙柱节点，现场的最高气温近35。在此期间，混凝土搅拌车到场后，遇上班组人员午休时间，没有及时卸料浇筑。在试验室环境下，普通混凝土初凝时间大致在46h,掺缓凝型减水剂的混凝土初凝时间会延长至68h不等。但是，当夏季现场温度达到35以上，混凝土的初凝时间将很大程度地减短，同时伴随着发生坍落度的损失，影响混凝土水泥水化反应。陈娟等学者研究发现，坍落度损失的大小与初始坍落度成正比，初始坍落度越大，坍落度损失也越大；早期的坍落度损失与混凝土的温度成正比，温度较高时，坍落度损失较大。在实际施工中，往往由于对坍落度损失考虑不周，造成现场浇筑时，混凝土泵送、密实成型困难，从而影响施工效率和混凝土质量。该项目地下室墙柱节点采用泵送施工，预拌混凝土在高温环境等候时间过长的情况下，极易出现坍落度损失过大，造成混凝土泵送施工困难。现场施工时，是否存在往混凝土中加外加剂、加水以增加混凝土流动性的情况不得而知。究其原因是现场管理人员未合理安排浇筑施工作业，质量意识不足，对特殊情况的处理不够及时，技术交底未能落实到位。?.4.原因分析总结分析总结该项目发生质量事故的主要原因包括以下几点：混凝土坍落度过大，节点混凝土拦截效果不佳；混凝土浇筑振捣不均匀，局部过振离析；混凝土未及时浇筑，坍落度损失过大；现场管理人员质量意识不足，管理不到位。部分构件同时受以上几种因素共同影响，最终导致墙柱混凝土强度离散性大，构件混凝土强度不合格等问题。在节点混凝土施工时，应重视以下几方面：(1)节点拦截工艺要可靠，拦截工艺要落实到位，做到有效拦截，特别是应对大坍落度