1样品采集、检测方法及手段
1.1样品采集
参照GB/T50344—2019《建筑结构检测技术标准》及GB/T50784—2013《混凝土结构现场检测技术标准》，使用取芯机对发生点状爆裂的混凝土构件进行取样，分别编号为1#、3#~7#。对爆裂点进行取样时，发现取下点状爆裂位置表层因爆裂剥离部分后，爆裂中心位置均含有一颗骨料，该骨料表层粉化严重，大多数呈黑褐色，部分呈白色；四周混凝土质地坚硬，无粉化现象，见图1。试验中对点状爆裂混凝土中黑褐色和白色骨料分别进行了采集，分别编号为A1、A2、A3及B1、B2、B3。此外，对混凝土表面找平层及抹面层进行了采样，分别编号为C、D。混凝土芯样切片后发现断面中明显存在钢渣骨料类似物，对芯样进行粉碎处理后整体采样，编号为F，对其中类似钢渣骨料进行了筛选，编号为E。
1.2检测方法及手段
参照GB/T50344—2019《建筑结构检测技术标准》，对混凝土芯样进行游离氧化钙危害性试验；参照GB/T30904—2014《无机化工产品晶型结构分析X射线衍射法》，采用X射线衍射仪对采集试样进行X射线衍射图谱的采集，然后参照《无机非金属材料图谱手册》，用Jade软件对X射线衍射图谱中存在的矿物成分进行定性分析；参照YB/T4328—2012《钢渣中游离氧化钙含量测定方法》，采用梅特勒TGA/DSC1/1?600综合热分析仪对采集试样中Ca（OH）2的含量进行定量分析；采用乙二醇-EDTA化学滴定法，对试样中游离总钙的含量进行了滴定，结合试样中Ca（OH）2及对应的CaO含量，计算f-CaO的含量。
图1混凝土点状爆裂现场
2检测结果与混凝土爆裂原因分析
2.1游离氧化钙危害性试验
试验共取得3组（6个）可供进行硬化混凝土游离氧化钙潜在危害性试验芯样。在每个芯样上截取一个无外观缺陷、厚度为10mm的薄片试件，将所有薄片试件和取自同一部位钻取的2个芯样（1#、3#~7#）试件中的1个（3#、5#、7#）放入煮沸箱的试架上进行煮沸，恒沸6h。
混凝土芯样切片后断面图见图2，混凝土芯样切片后发现剖面中部分骨料为多孔黑褐色颗粒，且该种骨料内部存在银白色金属物质，将该种骨料分离后并用磁铁吸附，表现出明显铁磁性，结合混凝土的构成成分及此现象，推断该类骨料可能为钢渣。煮沸前后试件见图3、图4。将煮沸过的抗压试件晾置3d，对3个芯样进行抗压强度检测。试件的抗压强度数据见表1。
图2混凝土芯样切片断面
根据抗压强度检测结果，应用式1进行抗压强度变化百分率的计算，得到的强度变化百分率见表1。
式中：
图3沸煮前芯样
图4沸煮后芯样
表1混凝土芯样抗压强度及抗压强度变化百分率
通过对比图3、图4发现：三组沸煮试件中只有一个试样中出现了明显的膨胀现象，未出现两个或两个以上（包括薄片试件和芯样试件）开裂、疏松或崩溃现象；通过表1可见混凝土芯样试件抗压强度变化率平均值为16.3%，远小于标准规定的30%。所以，按照GB/T50784—2013《混凝土结构现场检测技术标准》检测，不能判定取样部位硬化混凝土存在游离氧化钙的潜在危害。但是，通过沸煮后芯样试件出现的表层骨料膨胀现象，推断该硬化混凝土中可能掺有少量能够引起混凝土游离氧化钙危害的骨料。
2.2矿物组成分析
采集混凝土点状爆裂中心骨料样品的X射线衍射图谱见图5。从图5中可以看出，黑褐色骨料粉化粉末主要的组成矿物有铝酸三钙（C3A）、七铝酸十二钙（C12A7）、氧化钙（CaO）、氢氧化钙（Ca（OH）2）、氧化镁（MgO）、硅酸三钙（C3S）；白色骨料粉化粉末主要的组成矿物有七铝酸十二钙（C12A7）、氧化镁（MgO）、氢氧化钙（Ca（OH）2）。
图5爆裂中心骨料X射线衍射图谱
其中C3A、C3S是水泥熟料的主要矿物，也普遍存在于钢渣中，C3A需要在900~1?100℃下才能烧成，C3S需要在1?300~1?450℃下才能烧成，C12A7也是一种高温煅烧才能生成的矿物，而且C12A7也普遍应用于钢铁精炼中。
因此，可以判断这两种颜色的骨料不是天然存在的，而是经过高温煅烧的产物，从矿物组成上分析极其可能是钢渣骨料中带入的。
C3A、C3S、C12A7、CaO、MgO矿物都能与水反应，其中CaO、MgO的水化反应会发生较大的体积膨胀，通过资料得知其各自的体积膨胀率分别为97.9%及220%，CaO、MgO均能够造成混凝土的安定性不良，甚至导致混凝土爆裂，但是图5中未发现Mg（OH）2的衍射峰，而Ca（OH）2衍射峰非常明显，因此可以推断造成混凝土爆裂重要原因是骨料中存在游离氧化钙（f-CaO），混凝土浇筑硬化后，CaO+H2O→Ca（OH）2这一反应过程伴随着体积膨胀，膨胀部位的局部应力超过了混凝土表面的应力极限，导致混凝土发生点