傅国平，汪飒红 （铜陵市建筑工程管理局，安徽 铜陵 244000）
某旧城改造项目A#楼、B#楼工程总建筑面积51495.44m²。其中A#楼建筑高度为95m，地下2层，地上主体34层，附属裙房3层，地上建筑面积为19907.68m²；
B#楼建筑高度为99.4m，地下2层，地上主体34层，附属裙房2层，地上建筑面积为31587.76m²。主体为住宅用房，剪力墙结构；
附属裙房为商业用房，框架结构。结构设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，剪力墙的抗震等级为二级，裙房框架的抗震等级为三级。该项目2017年3月开工建设，整体现浇，混凝土拌合物由某商品混凝土生产企业提供。2019年12月完成竣工验收，2020年3月交付使用。2020年7月开始出现混凝土构件表层剥落、起鼓现象。
初步调查观测到，混凝土表层剥落、起鼓缺陷的楼层集中在10#楼第29～34层、11#楼16层东单元、21～27层和第28～29层西单元范围内。混凝土构件表面存在数量较多、不同程度的点状表层剥落、起鼓缺陷（见图1），缺陷呈无规律分散分布。混凝土剥落后剥落处一般呈现凹坑状，凹坑中心有黑褐色渣状骨料，剥落的混凝土大小不一、近似锥体块体（见图2），最大剥落面积约170 mm×170mm，凹坑深度在2mm～40mm之间。剥落的锥体块体顶点为黑褐色渣状骨料，渣状骨料呈松散、多孔形态；
起鼓处轻触或敲击后表层混凝土即剥落，露出黑褐色骨料形态同已发生剥落的锥体块体顶点。这些楼层混凝土浇筑时间为从2018年10月14日至2019年1月18日的约3个月内。通过以上情况分析，高度怀疑混凝土表层剥落、起鼓缺陷由混凝土中掺有有害渣状骨料（膨胀物质），有害的渣状骨料黑褐色渣状骨料于混凝土硬化后体积膨胀，致有黑褐色渣状骨料混凝土表层剥落、起鼓；
黑褐色渣状骨料的粒径大小不一致剥落后的凹坑面积大小不一；
黑褐色渣状骨料的位置确定了凹坑深度在；
凹坑或剥落的块体呈锥体，是因为由混凝土表层及渣状骨料所在的顶点，黑褐色渣状骨料周围混凝土对其约束逐渐增大，约束最大处为锥体顶点，约束最小处为锥体底面（即混凝土表面）。
图1 剪力混凝土剥落后的锥形凹坑
图2 剥落的混凝土块体
为进一步了解混凝土剥落、起鼓损伤现状，分析混凝土剥落、起鼓原因，确定有害物质的成分和含量，分析剥落、起鼓损伤和有害物质对结构长期性能的影响，我们委托安徽省建筑工程质量第二监督检测站和中冶检测认证有限公司等单位进行了有缺陷楼层检测和工程结构现状可靠性鉴定及长期性能评价。检测机构根据委托要求开展以下工作。
①调查与检测：a.图纸资料调查，获取房屋结构及混凝土材料的相关信息；
b.使用条件和环境调查；
c.结构现状调查与检测，对委托鉴定楼层范围内混凝土构件的剥落、起鼓现状进行调查，对典型剥落、起鼓损伤特征进行检测。
②混凝土现状性能试验：根据划分的检验批进行现场钻芯取样，针对不同检验批选取有代表性的芯样进行破拆及骨料分离、分类，对骨料进行岩矿鉴定，并对异常骨料进行微观试验，分析混凝土构件的爆裂损伤原因；
检测构件混凝土强度。
③结构计算分析：采用PKPM软件建立三维模型，进行复核计算分析。
④现状可靠性鉴定：按照有关规范对有缺陷楼层的现状进行可靠性鉴定评级。
⑤混凝土长期性能试验和结构长期性能评价：通过对骨料中有害物质的潜在危害性试验、膨胀源含量检验及骨料的体积稳定性试验，判定膨胀源对混凝土质量是否具有潜在危害，并采用PK⁃PM软件按照实测的有害物质替代率和膨胀率对结构整体膨胀效应进行整体膨胀效应宏观分析计算和局部膨胀效应的有限元分析计算，对结构长期性能进行评价。
⑥提出鉴定结论。
3.1 结构损伤原因
通过对现场混凝土中未剥落、起鼓处水泥石和剥落、起鼓处膨胀物质进行取样，进行化学成分分析、物质组成分析以及热重分析可知：已膨胀的膨胀物质主要成分为氢氧化钙（Ca（OH）2）、碳酸钙（CaCO3）、铁酸钙（CaO·Fe2O3）与未反应的氧化钙和少量二氧化锰。结合已膨胀的膨胀物质定量矿物分析和热重分析结果，膨胀物质中含有过烧氧化钙（生石灰），过烧氧化钙同时也被膨胀物中的其他物质包覆，过烧氧化钙的消化速度及被其他物质包覆导致其在混凝土硬化后消化并体积膨胀。膨胀物质主要化学组成成分（Ca、Fe、Mn及Mg）与钢渣特征RO相（由Fe、Mn、Ca等金属氧化物形成的连续固溶体）化学成分相符，符合钢渣水化产物成分特征。芯样的破拆结果表明，膨胀物质即为混凝土中的渣状骨料，根据渣状骨料的岩矿鉴定、微观试验分析及氧化钙的含量检验结果可知：
①混凝土中含有的黑褐色渣状骨料为非天然岩石制备的粗骨料，不具有天然岩石的岩性表现，与天然岩石种类不符。其物质组成及相对含量与钢渣的一般成分及相对含量相近。该骨料的含量为5.12%～6.92%。
②渣状骨料中含有过烧氧化钙，过烧氧化钙于混凝土硬化后与混凝土中的水组分和环境中的水（迁移至膨胀物处）一起消化发生体积膨胀是导致混凝土表层出现剥落、起鼓的直接原因。
3.2 现状可靠性鉴定
A#楼、B#楼鉴定楼层的现状可靠性等级评定结果：A#楼第30层、31层为B级，第29层、32层、33层、34层为C级；
B#楼第16层（东单元）、21层、22层、23层、25层、26层、28层（西单元）为B级，第24层、27层、29层（西单元）为C级。
现状可靠性不满足A级标准的主要原因是部分混凝土构件表面存在不同程度的剥落、起鼓缺陷。
①构件的安全性等级按承载力、构造以及不适于承载的位移（或变形）和裂缝（或其他损伤）四个检查项目评定。因部分构件存在剥落、起鼓缺陷，其安全性不满足au级要求。
②构件的使用性等级按位移（变形）、裂缝、缺陷和损伤等四个检查项目评定。因部分构件存在剥落、起鼓缺陷，其使用性不满足as级要求。
③楼层中存在安全性和使用性不满足要求的构件，致其可靠性不满足A级标准，应对现状存在损伤的构件进行处理。
3.3 长期性能评价
①针对膨胀源膨胀效应的长期影响分别进行了整体膨胀效应的宏观分析和局部效应的精细化分析：
a.按照实测的渣状骨料替代率和偏保守的膨胀率进行膨胀效应的整体影响分析，在局部损伤全部修复的前提下，混凝土中膨胀源的整体膨胀效应应对结构整体安全无显著影响；
b.局部膨胀效应的精细化分析表明，渣状骨料的体积膨胀会造成混凝土的剥落、起鼓局部损伤破坏，不同粒径的渣状骨料在不同深度范围内的影响有所不同。渣状骨料粒径越小，距离混凝土表面深度越大，影响越小，按渣状骨料的最大粒径考虑，当深度超过5cm时，不考虑混凝土强度的局部离散性，膨胀力导致的表面裂缝宽度已经在可接受的范围内。
②局部膨胀效应会导致结构构件发生剥落、起鼓损伤，尚未发生膨胀的渣状骨料仍存在膨胀破坏的风险；
已经存在现状损伤的构件，随着渣状骨料中氧化钙消化的发展，构件存在损伤点数量增加、剥落深度增大、可靠性等级随之降低的可能，应采取有效措施防止局部效应对整体安全性的影响。
综上，应对存在损伤的构件进行修复，防止局部效应对整体安全性的不利影响。在局部损伤全部修复的前提下，混凝土中膨胀源的整体膨胀效应应对结构整体安全无显著影响，结构整体安全基本满足要求。
根据鉴定建议制定维修方案，组织专家对方案进行专家论证[2]。委托有经验的施工单位进行维修处理。排查建筑物室内、公共区域和外墙所有部位及混凝土构件。对于室内、公共区域及无保温外墙部位，全部剥落、起鼓缺陷点均应进行维修处理；
对于室内已装修楼面及卫生间、厨房等部位，如发现因剥落、起鼓缺陷引起瓷砖等装饰层开裂、变形等现象，也应进行维修处理；
对于有保温剪力墙外墙，应定期对外墙保温工作情况进行检查，待室内剥落、起鼓缺陷情况基本不再出现后，再对外墙爆裂情况进行维修处理。
4.1 处理措施
4.1.1 修补材料
修补材料采用高性能水泥复合砂浆和水泥基灌浆料进行修补。修补材料强度等级应比修补处原结构构件中混凝土强度等级提高一级，且不得低于M30或C30。其强度指标应符合维修方案要求。根据现场损伤点深度，选择不同修补材料修补：
①剥落、起鼓缺陷深度小于40mm采用混凝土结构加固用的高性能水泥复合砂浆修补；
②剥落、起鼓缺陷深度大于40mm采用结构加固用水泥基灌浆料进行修补。
结构界面胶应选用改性环氧类界面胶，其性能应符合维修方案要求。
4.1.2 施工要点
①应组织固定专业维修人员，对现场存在剥落、起鼓缺陷现象的楼层进行定期检查，发现剥落、起鼓缺陷现象及时进行维修处理，并制定详细维修方案。
②对存在问题的楼层混凝土构件进行洒水喷雾，使存在于结构构件表面的有害物质完全消化、充分暴露。
③将已出现剥落、起鼓缺陷部位脱落混凝土清除干净，凿除爆裂、鼓包点处黑褐色有害物质。凿除范围应适当扩大，确保该点有害物质被完全清除，并洗除点位内浮灰等。
④在需修复结构表面均匀涂刷混凝土结构界面胶。
⑤根据所选界面胶使用时间，及时采用修补材料按要求对损伤部位修复至原结构面。修补砂浆和灌浆料应抹压、浇筑密实，粘结牢固（见图3）。
图3 现场维修
⑥混凝土构件修复完毕后，应按施工方案及时养护。
4.1.3 验收要求
①原构件混凝土表层不得有剥落、酥松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，表面不得有浮浆、浮尘和油污，界面胶无漏刷或剥落现象。
②加固施工用复合砂浆和灌浆料应经检测合格，其强度等级应符合维修方案要求。
③修补达到龄期后，应对结合面的牢固性进行检验。
④修补施工质量验收可按混凝土结构工程施工质量验收规范的规定执行。
4.2 维修效果
经过近一年的观察，在维修过的墙面、顶棚等部位未发现新的剥落、起鼓缺陷。
①混凝土剥落、起鼓缺陷在建筑工程实践中比较少见，需要认真对待。应仔细查找混凝土剥落、起鼓缺陷原因，确定构件中有害物质的成分和有害物质的含量，进行结构现状可靠性鉴定，分析剥落、起鼓缺陷损伤和有害物质对结构长期性能的影响，保证建筑物安全性。
②商品混凝土企业应加强自身质保体系建设，严格技术和原材料的管理，混凝土所用水泥、骨料、拌和用水、外加剂和矿物掺合料等符合有关规范的规定，并应进行检验。严禁添加钢渣等材料作为骨料使用。
③本工程采用的处理措施可有效修复已经存在的构件损伤，但构件混凝土中尚可能存在未发生反应的有害物质，仍有膨胀破坏的风险。因此应对该工程进行常年定期检查，如发现新的剥落、起鼓缺陷，应按维修方案及时修复。
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