鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫檢測 與分析研究

秦春春

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑，施工或使用一段時間后，建筑的混凝土梁、柱、板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件或多或少會存在一些裂縫。在建筑發(fā)生問題后，通常會以產(chǎn)生裂縫的形式表現(xiàn)出來，不同的建筑問題有不同的裂縫類型，不同類型裂縫有不同的特點。裂縫是在建筑安全鑒定檢測中一個重要因素，根據(jù)裂縫特點采用對應(yīng)的檢測方法可以快速而準(zhǔn)確地檢測與分析裂縫，從而判斷建筑物產(chǎn)生問題的原因，進而分析其對建筑安全性的影響。

混凝土是一種非均勻材料混合體，經(jīng)骨料、砂石、水泥和其他成分混合、振搗、攪拌而成，呈脆性。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑，由于混凝土自身抗拉強度低的特性，當(dāng)構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力不斷地累積超過了混凝土抗拉強度就會開裂。施工或在使用一段時間后，混凝土內(nèi)部將發(fā)生收縮和徐變，構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生較大應(yīng)力，同時建筑也有較大概率受到外部因素的影響，因此建筑的混凝土梁、柱、板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，或多或少會存在一些裂縫。

由于施工和使用時需要確?；炷翗?gòu)件不出現(xiàn)裂縫，因此需要增大構(gòu)件截面和配筋，或增加一些防護措施，這將會大幅增加建設(shè)預(yù)算，因此部分建筑的混凝土結(jié)構(gòu)是允許帶裂縫工作的。因混凝土結(jié)構(gòu)本身自帶微小裂縫，空氣中的二氧化碳和水分子等容易進入構(gòu)件內(nèi)部，銹蝕鋼筋從而影響結(jié)構(gòu)安全。此外，在超過設(shè)計荷載限值的外部荷載作用和影響下，混凝土構(gòu)件將產(chǎn)生較大應(yīng)力和應(yīng)變，產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

房屋產(chǎn)生問題后其最明顯的變化是會在其特定位置產(chǎn)生特定的裂縫，不同的裂縫其位置與形態(tài)都有不同的表現(xiàn)形式，根據(jù)裂縫的表現(xiàn)形式初步判斷裂縫的類型，通過針對性的檢測方法對裂縫進行檢測，可快速準(zhǔn)確地判別裂縫的類型。對檢測結(jié)果分析得出建筑發(fā)生問題的原因，并提出經(jīng)濟合理的裂縫處理建議。

一、常見裂縫類型及成因

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物在施工或使用過程中，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件開裂的因素有很多，常見的有建筑物不均勻沉降、溫度變化、濕度變化引起鋼筋銹蝕、荷載、設(shè)計等引起的。

1.不均勻沉降引起的結(jié)構(gòu)裂縫

建筑物發(fā)生的不均勻沉降常常是因為地質(zhì)條件發(fā)生改變與地基方面的原因：

（1）地基方面的原因：在地基土中，存在著許多的孔隙，在外部荷載的作用下，孔隙比減小，地基土一般都由好幾種不同的土組成，不規(guī)則地層在局部出現(xiàn)，致使土出現(xiàn)不均勻性，這時的淺基礎(chǔ)下地基的不均勻沉降很大。此外，北方嚴寒地區(qū)的建筑會受到地基中孔隙水的凍融影響，冬天孔隙水結(jié)冰體積變大，夏天解凍變成水，長時間變化使孔隙比增大也會使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降。

（2）地質(zhì)條件發(fā)生改變：過度采集地下水資源、挖礦和干旱等造成地下水位下降，持續(xù)大雨會使地下水位上升，滑坡、地震和泥石流之類的自然災(zāi)害也會使得地質(zhì)條件與設(shè)計時不一致，持力層發(fā)生變化，在面對不同荷載時候產(chǎn)生的沉降量發(fā)生改變從而使得上部建筑產(chǎn)生不同程度的沉降裂縫。

2.溫度變化引起的結(jié)構(gòu)裂縫

（1）是因為在澆筑好混凝土后當(dāng)?shù)氐臍鉁匕l(fā)生劇烈的變化，發(fā)生較快的降溫，使得混凝土表面的溫度快速下降，與混凝土內(nèi)部的溫度產(chǎn)生了較大的溫度差，在這種情況下，若構(gòu)件受到外部力約束的作用時，容易產(chǎn)生深層裂縫或者產(chǎn)生貫穿等問題。

（2）是因為在混凝土的硬化過程中，混凝土?xí)a(chǎn)生大量的水化熱，水化熱會使得混凝土內(nèi)部的溫度不斷上升，此時會與表面混凝土產(chǎn)生溫度差，由于熱脹冷縮的原理，使得混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，又因為混凝土構(gòu)件是受壓不受拉的，則會使混凝土產(chǎn)生拉裂，從而產(chǎn)生溫度裂縫。

（3）是因為有的混凝土屬于預(yù)制類型的，技術(shù)要求蒸汽養(yǎng)護，若養(yǎng)護時沒有嚴格的執(zhí)行，過早結(jié)束蒸汽養(yǎng)護，從而使得混凝土表面過快的降溫，一旦受到約束力的作用，則構(gòu)件又容易產(chǎn)生溫度裂縫。

3.鋼筋銹蝕引起的結(jié)構(gòu)裂縫

鋼筋銹蝕產(chǎn)生裂縫主要成因是由于混凝土構(gòu)件長期暴露在自然環(huán)境中，空氣中的二氧化碳在適合的溫度下與空氣中水分達成一個平衡共同侵入混凝土構(gòu)件中水泥漿裂縫中，與構(gòu)件中的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣,使得構(gòu)件中的酸堿程度發(fā)生改變，堿度降低，從而使得混凝土對鋼筋保護度被削弱，使得鋼筋更容易發(fā)生銹蝕。當(dāng)鋼筋發(fā)生銹蝕的時候，其體積會膨脹到原體積約2-6倍，從而使得構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，使得混凝土開裂，而混凝土的開裂使得空氣與水更為容易與鋼筋接觸，從而產(chǎn)生惡性循環(huán)，導(dǎo)致鋼筋有效截面不斷的減小，從而使得構(gòu)件的承載力也隨之不斷減弱最終構(gòu)件破壞。

4.荷載引起的結(jié)構(gòu)裂縫

（1）在施工過程中，早期混凝土強度低，過早的拆除模板，結(jié)構(gòu)自重會引起梁、板構(gòu)件開裂，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)嚴格按照標(biāo)準(zhǔn)進行拆模。

（2）使用過程中，因樓板堆積過多設(shè)備或重物，荷載超過設(shè)計荷載，也會引起梁、板構(gòu)件開裂，出現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)安全的結(jié)構(gòu)裂縫。部分工廠由于機械長時間往復(fù)振動，使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生疲勞裂縫。

（3）建筑到外部沖擊荷載和地震作用時，結(jié)構(gòu)瞬間輸入巨大能量，結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的彈塑性變形無法完全耗散這部分能量，因此將引起結(jié)構(gòu)開裂。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)時，應(yīng)盡量避開道路急彎處、滑坡泥石流和軟土等不良地段，將基礎(chǔ)修建在堅固穩(wěn)定的基巖上能減弱地震的影響。

5.設(shè)計問題引起的結(jié)構(gòu)裂縫

設(shè)計問題產(chǎn)生裂縫一般是由于設(shè)計方在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時候，對結(jié)構(gòu)方案及布置不合理，結(jié)構(gòu)計算錯誤，結(jié)構(gòu)抗裂性過低，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理等；內(nèi)力分析錯誤，計算簡圖與實際不符，荷載取值偏小或漏項，未考慮溫度收縮應(yīng)力及地基差異沉降所產(chǎn)生的內(nèi)力；承載力錯誤，安全度取值偏低，配筋量不足，只算抗彎，不計算抗剪、抗扭；結(jié)構(gòu)抗裂驗算被忽視；結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理，主要是伸縮縫及施工縫設(shè)置不當(dāng)，配筋不合理，只配受力鋼筋，忽略構(gòu)造鋼筋的作用和配置，如簡支梁板入墻不配負筋，現(xiàn)澆連續(xù)板只配受力鋼筋，不設(shè)收縮溫度筋，高梁不設(shè)腰筋等。

二、裂縫分析及檢測方法

不同裂縫的出現(xiàn)會有其自身的特點，根據(jù)其特點進行分析可準(zhǔn)確判斷裂縫的類型。從裂縫的觀測開始，觀測裂縫的形式、裂縫部位、裂縫走向、裂縫寬度、裂縫深度、裂縫長度、裂縫發(fā)生及開展的時間過程，裂縫是否穩(wěn)定，裂縫內(nèi)有無鹽析、銹水等滲出物，裂縫表面的干濕度，裂縫周圍材料的風(fēng)化剝離情況等。選擇準(zhǔn)確的檢測方法，可以快速且精準(zhǔn)地判別裂縫的類型，針對不同裂縫檢測方法有不同的檢測要點。

1.裂縫檢測要點

（1）不均勻沉降裂縫的檢測要點

①根據(jù)對裂縫的觀測初步得出是否為不均勻沉降產(chǎn)生裂縫。

②對建筑物散水進行觀測，查看是否出現(xiàn)裂縫、散水下的回填土沉降狀態(tài)如何。

③在通過觀測還不能夠確定的情況下，可以挖開基礎(chǔ)進行查看，查看地梁與基礎(chǔ)的狀態(tài)如何，地梁是否有開裂、基礎(chǔ)是否有不均勻的沉降。

④根據(jù)沉降量依據(jù)規(guī)范進行判斷此類裂縫是否因沉降引起。

（2）溫度變化引起裂縫的檢測要點

①通過對裂縫的觀測初步判斷裂縫是否為溫度裂縫。

②查看施工記錄查看是否是在最冷或者最熱的季節(jié)施工。

③查看房屋其配置了抵抗溫度應(yīng)力分布筋的位置是否也產(chǎn)生了溫度裂縫，相互對比印證就確定裂縫是否為溫度裂縫。

（3）鋼筋銹蝕引起裂縫的檢測要點

①通過裂縫觀測初步判斷是否為鋼筋銹蝕引起的裂縫。

②進行鋼筋銹蝕電位測定，鋼筋發(fā)生銹蝕時電位值會比較高。

③可以鉆取構(gòu)件的混凝土粉末，對粉末中的氯化物進行檢測，根據(jù)氯化物的含量與規(guī)范的規(guī)定數(shù)值也可以判斷是否是鋼筋銹蝕引起的裂縫。

④較為直觀的直接開鑿的方法進行檢測，鑿開查看鋼筋情況，直觀的觀測鋼筋是否發(fā)生銹蝕。

（4）荷載引起裂縫的檢測要點

①通過對裂縫的觀測初步判斷裂縫是否為荷載裂縫。

②查看施工記錄查看是否提前拆模。

③查看建筑開裂處是否有貨物、機器設(shè)備的過量堆積，判斷荷載堆積處的集中荷載和分布荷載是否超過下方構(gòu)件承載能力。

④調(diào)查建筑在裂縫產(chǎn)生前，是否受到外部沖擊和地震作用影響。

（5）設(shè)計問題引起裂縫的檢測要點

設(shè)計問題引起的裂縫特點是最不明顯的，在排除上述幾種裂縫的可能性后，可判別為設(shè)計問題引起的裂縫，檢測人員可以對建筑物進行還原圖紙，再進行建模驗算，根據(jù)計算結(jié)果進一步判斷是否為荷載原因引起構(gòu)件承載力不足從而引發(fā)的裂縫。

2.裂縫檢測內(nèi)容

裂縫檢測過程主要有以下幾點工作內(nèi)容：

①調(diào)查裂縫發(fā)展與發(fā)生的時間。

②查詢建筑物的施工圖紙、施工記錄、沉降觀測等相關(guān)的資料。

③記錄裂縫的走向、裂縫發(fā)生的位置、裂縫的狀態(tài)，將這些記錄于圖紙上。

④根據(jù)裂縫特點進行特定的檢測，如針對不均勻沉降產(chǎn)生裂縫進行沉降觀測等。

⑤對結(jié)構(gòu)進行力學(xué)驗算。

⑥對裂縫有害程度的分析與處理意見。

三、裂縫處理方法

1.不均勻沉降裂縫處理

根據(jù)建筑物不均勻沉降的程度與預(yù)算可綜合分析采用適合的加固方法：

①可采用地聚合物對地基進行加固，此方法針對淺層進行加固具有經(jīng)濟實惠的優(yōu)點。

②可以采用錨桿靜壓樁進行加固，此方法較為常用。

③在建筑物不均勻沉降不多時可采用掏土法在沉降較為少部位掏出適量的土。

④當(dāng)建筑物因為不均勻沉降產(chǎn)生較為大的影響時，最為穩(wěn)妥方案為推倒重建，能從根本解決問題。

2.溫度變化引起裂縫處理

溫度裂縫的處理較為簡單可以采用無網(wǎng)布或者PVC網(wǎng)格布等貼在裂縫上再進行粉刷即可，還可以使用悍馬裂縫修補膠，裂縫最大寬度0.1-2mm用灌縫膠貫穿裂縫。

3.鋼筋銹蝕裂縫處理

鋼筋銹蝕處理分為輕微銹蝕程度處理與嚴重銹蝕程度處理。

在發(fā)生的鋼筋銹蝕為輕微程度時，可先將混凝土構(gòu)件銹蝕部位表面的混凝土打磨干凈，在銹蝕鋼筋附近的混凝土處涂抹滲透型鋼筋阻銹劑和防碳化劑，再用修補用的砂漿進行表面修復(fù)即可。

在鋼筋發(fā)生嚴重銹蝕時，將開裂的局部劣化混凝土鑿除清理干凈，將鋼筋的銹蝕部位除銹打磨清理干凈，在銹蝕鋼筋附近的混凝土處涂抹滲透型鋼筋阻銹劑和防碳化劑，再用修補用的砂漿進行表面修復(fù)即可。

4.荷載裂縫處理

首先應(yīng)移除樓板堆積的貨物、設(shè)備等荷載源，再根據(jù)裂縫對建筑的影響程度對裂縫進行處理。

對于對結(jié)構(gòu)影響較小的裂縫采用灌縫膠處理；對混凝土結(jié)構(gòu)影響較大的裂縫，還須對產(chǎn)生裂縫的構(gòu)件加固處理，可采用外包型鋼加固、粘貼鋼加固和粘貼纖維復(fù)合材加固等加固方式；對于嚴重影響結(jié)構(gòu)安全的裂縫，應(yīng)拆除重建。

5.設(shè)計問題引起裂縫處理

采用灌縫膠處理裂縫，然后沿梁反向在傳遞途徑上粘貼碳纖維或者鋼板的方法，當(dāng)荷載遠遠大于構(gòu)件承載力時，滿足規(guī)范判定為危房時就應(yīng)該推倒重建。

四、結(jié)語

建筑物產(chǎn)生裂縫時，先初步判斷裂縫類型，然后根據(jù)不同裂縫類型采用其針對的檢測方法，最后就可以確定裂縫類型，這樣的方法迅速、方便、準(zhǔn)確，可使得檢測工作更為容易，也使得檢測報告有理有據(jù)且準(zhǔn)確、迅速。在裂縫檢測過程中，檢測人員應(yīng)從外到內(nèi)，從宏觀到局部檢測，首先從混凝土結(jié)構(gòu)外部觀測，排查建筑結(jié)構(gòu)是否存在不均勻沉降；其次再排查建筑內(nèi)部裂縫是否銹蝕、產(chǎn)生裂縫的構(gòu)件是否受到較大荷載，判別裂縫成因是鋼筋銹蝕還是荷載造成；同時查看委托方提供的圖紙及施工資料，分析裂縫是否為溫度裂縫；最后可復(fù)原建筑圖紙并進行力學(xué)驗算，分析是否為設(shè)計問題產(chǎn)生的裂縫。

通過迅速的判斷與確定裂縫的類型，能使我們更早的對建筑物產(chǎn)生的問題進行一個清晰的了解并針對這些問題提出針對性的加固方案，更好的保障房屋的安全。