不良钢渣地基对建筑结构的影响及处理方法.docx

不良钢渣地基对建筑结构的影响及处理方法熊娟陈绍元(武汉钢铁集团金属资源有限责任公司冶金渣分公司湖北武汉:430080)摘要膨胀是陈化不好的钢渣地基常发生的问题,其结果使建筑开裂、倾斜甚至破坏。文章指出了膨胀钢渣地基对建筑的不利影响和危害;列举了几个膨胀钢渣损坏建筑结构实例;提出了钢渣地基造成危害的加固处理方法,为类似工程提供参考。关键词钢渣;膨胀;裂缝中图分类号:TU441.6文献标识码:A文章编号:167123524(2010)0420027204钢矿渣与高炉渣不同之处在于,钢渣是炼钢过程中产生的废料,不像炉渣可直接用作建材的原料;虽然同属于硅酸盐材料,但钢渣中含有大量的fCaO,fMgO,等不安定物质。大量的研究成果表明,钢渣中的游离氧化钙和游离氧化镁水化时会产生化学反应,钢渣中游离CaO遇水生成Ca(OH)2,钢渣中游离MgO遇水生成Mg(OH)2,会产生体积膨胀,从而产生向上的扩张力,造成建筑物的地坪隆起开裂、墙体开裂及承重柱上升、移位。许多国家对钢渣作地基回填材料进行稳定性研究,一致认为钢渣中的游离CaO和MgO是造成钢渣不稳定的重要因素。造成建筑结构破坏。地基的变形变化,引起建筑结构附加的应力和应变,当累积到一定程度,结构裂缝,变形得到满足或者部分满足,应力就发生松弛,如此往复。致使建筑结构变形或开裂加剧。2工程实例2.1内燃机车修理库厂房某内燃机车修理库厂房,为多跨钢筋混凝土排架结构厂房,建筑面积约7676.4m2。建于1986年,近两年部分区域出现墙体地面开裂、倾斜,范围为其中的B～C轴线、1～12轴线加工间厂房,建筑面积约990m2。B-C跨加工间厂房,跨度15m,轨顶标高7.8m,纵向共11个柱距,总长66m,柱距6m。其平面图见图1。厂房主要构件屋架、吊车梁、柱等为预制钢筋混凝土构件。根据图纸及现场调查,厂房围护墙基础采用的是基础梁,厂房内辅助房屋砖墙基础采用的是混凝土条形基础。现场调查,发现存在围护墙体倾斜、厂房内办公室砖墙开裂及地面起鼓开裂等不良现象,因此检测首先调查基础下地基土的情况,其中厂房内地面为素砼地面,露天堆场地面为粒径20的矿渣地面。调查得知,基础梁下及地面的地基土由回填钢矿渣和粘土组成,回填钢矿渣的分布并不均匀,厚薄各处也不一致。砖墙倾斜、裂缝及地面起鼓开裂是由于钢矿渣膨胀所致。1钢渣地基对建筑的影响钢渣的主要物理力学性能是能够满足一般工程要求的,但稳定性不良的钢渣,由于钢渣层膨胀与粉化,造成地基不均匀变形,使基础位移,结构变形,往往造成建筑结构的裂缝破坏,尤其以三层以下的混合结构最为严重。这类房屋重量轻,整体性较差,对地基变形反应敏感,容易裂损。钢渣地基的膨胀变形,一般有一个时间过程,是一个多次产生和发展的累积过程。建筑结构出现症害的时间,一般不易确定,钢渣是否膨胀,除了钢渣的成分组成这一内因外,其环境变化形成膨胀条件也是一个重要因素。有些建筑结构是在建成后即出现问题,有些是在正常使用约10年后在短时期内地基变形急遽发展而收稿日期:2010209216修回日期:2010210218作者简介:熊娟(1977～),女,工程师.E2mail:362068362@28武汉工程职业技术学院学报2010.4柱列(纵墙)附近区域,地坪开裂严重,B列大致在1～9轴线范围,C列大致在3～9轴线范围。B、C两列厂房外围护墙,约在4～8轴线范围,因受钢矿渣膨胀作用,墙体(基础梁)底部受到向外的推力而倾斜。在地坪处量测墙体底部位移值,达到20mm以上。同样,因钢渣膨胀原因,厂房内部办公室,墙体严重开裂破损。墙体裂缝状况见图3。现场调查,上部主体结构,未见因地基基础原因的倾斜、变形、沉降、结构间连接损坏等现象发生,所以判断钢矿渣膨胀未对厂房承重结构产生影响。厂房内地坪,由于回填钢矿渣膨胀作用,地坪起鼓、开裂现象较为普遍,情况可见图2。地坪起鼓、开裂的分布规律是:厂房跨中区域离柱(墙)较远,受基坑(槽)回填钢矿渣影响轻微,目前状况尚可;靠近图1机车修理库厂房平面图12.99m,宽8.34m,建筑面积为109.59m2。纵横墙承重体系,预制屋面板。其平面图见图4。图2地面开裂图4配电房平面图配电房墙体裂缝普遍,几乎所有墙体均存在不同程度的裂缝,其中A、C轴线纵墙,A24角部纵横墙,裂缝最为严重。A24角部墙体上部,完全开裂破损,裂缝宽度已达到70mm,并伴有墙体错位、外倾现象。其他部位的墙体裂缝,裂缝宽度多在10mm以上。墙体裂缝、位移,使得门窗框脱位或者严重变形。裂缝形态,多为八字形裂缝,裂缝沿门窗洞口角处向上或向下斜向发展,其规律是门窗洞口角处裂缝较宽,远离洞口处变窄;部分裂缝表现为窗台下,图3墙体裂缝2.2配电房某配电房,砖混结构房屋,单层,房屋总长29熊娟陈绍元:不良钢渣地基对建筑结构的影响及处理方法或者屋