框架结构柱头部位混凝土强度偏低的原因分析及处理措施

某厂房的职工宿舍楼是一座六层框架结构建筑，其一层柱混凝土设计标号是 C30 ，梁板混凝土设计标号是 C25 ，浇筑混凝土时先浇筑柱子，隔两天再浇筑上层的梁板。柱子拆模后发现在与板同时浇筑的柱顶部位，厚度约 20 ～ 30cm 的柱头周圈的混凝土颜色泛黄（如图 1 所示），表面起砂、水泥浆体不足、混凝土疏松强度偏低，用钢钎、手锤可以轻易地将混凝土敲掉（如图 2 所示），而梁板和柱顶下端的混凝土颜色正常，用回弹仪检测强度良好，起砂的柱头的回弹值与其他部位的回弹值相比，严重偏低。一层的柱子共计 36 个，经检查有质量缺陷的柱头共有 7 个。

1 造成质量缺陷的原因分析

为了尽快分析柱头混凝土质量缺陷的原因，并确定处理措施，在混凝土浇筑后约半个月，待梁板的支撑模板拆除后，我们对有质量缺陷柱顶部位的混凝土（图 1 红线圈起部位）及其周边的混凝土强度用回弹仪进行了测定。

图 1 上部的回弹强度推定值约 22 ～ 25MPa ，与梁的回弹强度基本一致；图 1 中部回弹强度推定值仅 12 ～ 15MPa ，强度明显不足；图 1 下部回弹强度推定值约 24 ～ 27MPa ，与 C30 等级的混凝土的强度发展趋势基本符合。由此确定商混凝土站所供应的混凝土不存在质量问题，局部柱顶出现的质量缺陷是由于施工中没有采取正确的操作措施所导致。

在现有的房建结构施工的工序中，通常做法是：绑扎柱钢筋 - 封柱模 - 安装梁板模板 - 浇注柱混凝土 - 绑扎梁板钢筋 - 浇注梁板混凝土。而浇注柱混凝土时，按照规范柱子混凝土只能浇至梁底 10 ～ 15cm 位置留施工缝。在绑扎梁板钢筋后，这 10 ～ 15cm 的柱混凝土才随梁板混凝土一起浇注。在浇注梁板混凝土前模板要洒水润湿，水往低处流，而此时柱头施工缝是整个梁板模板最低处，造成柱头积水，为防止漏浆模板的拼缝要求严密，柱头积水会有越积越多的趋势。还有一个积水的来由是混凝土自身的泌水，为便于顺利施工和泵送，工人往往要求混凝土有较大的坍落度，浇注过程中这些泌水也会流向柱头。柱头积水积浆过多导致在浇注柱头混凝土时水灰比增大，直接导致该处混凝土强度的降低。

2 柱头强度偏低的处理措施

2.1 处理方案基本要求

由于此时主体结构已经上到三层，一层柱所受到的载荷不断增加，为保证结构安全，必须尽快对强度偏低的柱头进行处理。处理方案是将柱头有缺陷的混凝土凿除后进行置换。由于浇注部位空间小不易振捣，置换所用的混凝土采用掺膨胀剂的 C40 自密实混凝土。

2.2 处理步骤

⑴将有质量缺陷的柱子周边的梁板用钢管支撑顶起，使上部载荷转移到支撑，将强度偏低的柱头混凝土用风炮凿除，凿除时可以多凿一些将空间扩大，并注意尽可能不损害原柱子的钢筋。

⑵校正凿出部位的钢筋，增加箍筋的数量，间距为 5cm 一圈。

⑶安装模板，为了使混凝土便于入模，其中一侧的模板安装成一个斜斗，向上约 60 °，斜斗上端要比柱顶浇筑的高度高出 10 ～ 20cm ，如图 3 所示。

⑷浇筑自密实混凝土时，从斜斗处灌入直至灌满，用橡皮锤敲击四周模板，使用小号振动棒，从斜斗处插入尽可能向里伸施加辅助振捣，使混凝土进一步密实。

⑸模板拆除后，将斜斗处多出来的混凝土凿除，要求与柱子面平齐。

⑹用回弹仪检测，待自密实混凝土的强度与原柱子的强度基本一致后，可以将梁板的支撑拆除，时间大约 7 ～ 10 天。

3 微膨胀自密实混凝土的配制

3.1 自密实混凝土的配制要点

自密实混凝土是指具有高流动性、均匀性和稳定性，能够在自重的作用下流动并充满整个模板的混凝土。自密实混凝土的配制和施工可以参考 JGJ/T283-2012 《自密实混凝土应用技术规程》进行。

本工程自密实混凝土工作性能要求：坍落度必须大于 240mm ；坍落扩展度大于 550mm 以上，扩展时间 T500 大于 2 秒钟。

3.2 掺加膨胀剂的目的

由于自密实混凝土胶凝材料用量多，为达到良好的流动性用水量也较多，混凝土硬化后的自收缩也较大，为了使置换后的混凝土与原有的混凝土能紧密结合，需加入适量的膨胀剂，用以补偿自密实的自收缩。

3.3 配制微膨胀自密实混凝土的材料要求

⑴水泥：选用英德海螺 P.O42.5R ， 28d 强度 51MPa ；

⑵矿粉：选用首钢矿粉，等级为 S95 ， 28d 活性 110% ；

⑶粉煤灰：选用广西南宁电厂的二级灰， 0.045mm 筛余细度为 19 ，需水量比 98% ；

⑷石子：配制自密实混凝土粗骨料的级配和颗粒形状非常重要，本工程选用惠州宝山石场的花岗岩（见图 4 ）， 5 ～ 20mm 连续级配，压碎指标 11.5 ，针片状含量 5% ，用水冲洗后再用；

⑸砂：砂细度模数为 2.6 ，含泥量 0.5% ；

⑹减水剂：广东博众公司的聚羧酸缓凝高效减水剂，浓度 10% ，掺量 2.0% ；

⑺膨胀剂：武汉三源公司的 SY-G 高性能膨胀抗裂剂，掺量 8% 。

3.4 微膨胀自密实混凝土的配合比和试配结果

通过试配调整，最后确定的配合比如表 1 ：

自密实混凝土拌合物的状态见图 5 ，可以见到有良好的流动性能，粘聚性和保水性也很好。

拌合物工作性能指标见表 2 ：

实测混凝土强度见表 3 ：

4 处理后的效果

此次柱头质量缺陷经处理后，新旧混凝土结合良好，柱子整体强度完全满足结构承载要求。采用这种方法处理，成本低廉，而且不影响工程的施工进度。

5 避免出现柱头质量缺陷的注意事项

柱头部位的混凝土出现质量缺陷的例子屡见不鲜，这与施工人员的经验有直接关系，工程施工管理人员一定要加强过程细节的管理，注意以下的几个细节可以避免发生类似问题。

⑴柱子模板安装好以后，用手电钻在柱头部位的模板四周钻几个孔，专门用来排除柱头积水；

⑵浇注梁板混凝土时，润湿模板的工作交给专人负责，特别注意浇水的间歇阶段要关闭水阀，不能长流水；

⑶浇注柱头部位时，泵管出料口对正柱子下料，不能靠流浆灌满柱头；

⑷商品混凝土厂家要控制好混凝土坍落度在 160 ～ 180mm ，作好技术交底，现场不得加水；

⑸当柱子和梁板混凝土强度的设计等级不超过 2 个等级时，建议将梁板混凝土强度提高到和柱子相同，柱和板同时浇筑，虽然成本稍有上升，但消除了质量隐患，加快了施工速度。

（来源： 网络 ，图片及版权归原作者所有，如有侵权请联系删除！）