某大廈轉換層大梁裂縫原因分析及治理方法

董勝華 羅 佳 郭杰標

混凝土在現代工程建設中占有重要地位。而在今天，建筑工程中混凝土的裂縫幾乎無處不在。經研究結果表明，混凝土結構產生裂縫的原因大致可分為兩類:1)由荷載引起的裂縫;2)由非荷載引起的裂縫，如施工養護不善、基礎不均勻沉降、混凝土收縮等。裂縫的產生不僅影響結構的耐久性，而且嚴重時會削弱混凝土構件的承載力，甚至會導致建筑物的倒塌破壞。

1 工程概況

該大廈為地下1層、地上裙房1層，裙房以上為4棟獨立的主樓，主樓為15層，采用鋼筋混凝土框支剪力墻結構，地下室及裙房采用預應力梁板結構，現已完成地下室、裙房層及轉換層大梁的施工。因大廈轉換層梁出現裂縫，為分析裂縫產生原因，確保房屋結構的安全，對轉換層梁進行檢測評定。

2 轉換層大梁現場檢測

2.1 梁混凝土抗壓強度檢測

采用回彈法對轉換層梁的混凝土強度進行檢測，檢測結果表明，所檢測的構件的混凝土強度滿足設計要求。

2.2 鋼筋位置、分布檢測

采用鋼筋探測儀對轉換層梁內的鋼筋直徑、間距、保護層厚度等進行抽檢，并對梁構件的截面尺寸、軸線偏差等進行抽檢。檢測結果表明，所檢測的構件內配置的鋼筋直徑、間距基本滿足設計要求，個別部位的鋼筋(箍筋)保護層厚度偏厚;由于走模等因素的影響，部分構件的實測截面尺寸與設計截面尺寸存在偏差(-22 mm～+20 mm之間);實測梁軸線與設計梁軸線基本重合，偏差較少。

2.3 轉換層大梁裂縫檢測

通過現場觀測及采用非金屬超聲檢測分析儀對梁裂縫進行普查和深度檢測，結果表明，所出現的裂縫絕大部分與梁軸線垂直，且未貫穿梁的截面，為非貫穿的表面裂縫，且大部分裂縫集中于梁跨度的中間區段。典型的裂縫如圖1，圖2所示，其主要表現為:

1)分布有序，間距約500 mm～1 200 mm;2)裂縫為中間寬，兩頭小，寬度為0.03 mm～0.15 mm;3)梁上端部分(反梁部分)的裂縫大部分向上伸至梁頂負鋼筋處，向下延伸至板頂50 mm～100 mm處，部分裂縫向上延伸至梁頂，少數裂縫在梁頂連通，形成倒U形裂縫;梁下端部分的裂縫大部分向上伸至板底處，向下延伸至梁底縱向鋼筋上方，部分裂縫向下至于梁底，少數裂縫在梁底連通，形成U形裂縫。

3 轉換層大梁裂縫產生的原因分析

1)混凝土強度等級的影響。混凝土強度等級高(C45)，水泥用量大，混凝土產生的水化熱溫度較高，對施工工程中的澆筑工藝控制和溫度保持提出的要求較高，養護不當就易出現收縮裂縫。2)混凝土干縮、內外溫差。裂縫的形態和位置表明主要是由混凝土干縮、內外溫差引起。由于混凝土構件干縮是從構件外表面開始，并在構件內部受阻，當不均勻的干縮引起自約束應力較大時，加上內外溫差產生的溫度應力影響，從而引起構件非貫穿表面裂縫。3)混凝土水灰比大。該工程采用預拌商品混凝土和泵送混凝土施工工藝，為了滿足混凝土運輸和泵送的要求及延緩混凝土凝結時間，添加了緩凝劑和泵送劑等外加劑，坍落度較大，骨料粒徑減小，砂用量增加，水灰比較大，同時施工時澆筑量大、澆筑速度快，混凝土流動性大，泌水量大，離析較嚴重等原因，造成混凝土在凝固的過程中有大的收縮，產生裂縫。4)梁端剛度較大。轉換層大梁混凝土強度高，混凝土的彈性模量大，徐變系數變小，使混凝土的延伸率(抗裂性)減小，梁截面尺寸大，混凝土收縮量增大，但梁的梁端都為剛度較大的混凝土墻和柱，對梁產生較大的約束，因此裂縫一般發生在梁的中間段內。

4 轉換梁裂縫分析結論與治理方法

由于裂縫的存在，影響構件的正常使用和耐久性，應對構件進行加固修補，建議對存在U形裂縫形態或裂縫數量不小于5條的開裂梁采用鋼筋網抗裂復合砂漿進行加固處理，如圖3所示;對其他裂縫采用外貼碳纖維加固處理，如圖4所示。加固施工時對寬度不小于0.15 mm的裂縫還應先注膠灌縫封閉處理。

當梁的上端兩側裂縫數量之和不小于5條，而下端兩側裂縫數量之和小于5條時，僅上端采用鋼筋網抗裂復合砂漿進行加固，下端裂縫采用碳纖維加固處理;當梁的下端兩側裂縫數量之和不小于5條，而上端兩側裂縫數量之和小于5條時，僅下端采用鋼筋網抗裂復合砂漿進行加固，上端裂縫采用碳纖維加固處理。

5 加固施工要點及注意事項

1)布置鋼筋前，原混凝土須鑿去面層至混凝土表面，蜂窩麻面、堿化松散部分須鑿除，原混凝土表面必須鑿毛、清洗干凈。抹復合砂漿或澆灌新混凝土前，原結構表面涂刷WJJ界面劑。2)鋼筋網抗裂復合砂漿施工工藝為:表面鑿毛、壓力水清洗→布置鋼筋網、植錨固筋→涂刷WJJ界面劑→分3次抹摻HPPC的M50抗裂復合砂漿30～50厚→養護。3)新增鋼筋、鋼筋網鋼筋端部須采用植筋技術植入原結構中，植入深度為10d～20d。4)施工時，如發現結構質量或構造有嚴重問題，應停止施工并通知相關人員處理，確保質量滿足現行規范[1，2]、規程。

6 結語

通過對該工程中出現裂縫的轉換層梁進行現場檢測，對檢測結果進行分析，提出加固治理方案，并取得良好的加固效果，實踐證明該加固方案設計合理，措施得當，達到了預期的加固效果。

[1] GB 50010-2002，混凝土結構設計規范[S].

[2] CECS 25:90，混凝土結構加固技術規范[S].

[3] 王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社，1997.

[4] 陳東艷.高層建筑結構轉換層大梁裂縫原因分析及處理措施分析探討[J].施工技術，2009(7):155-157.

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[6] 張良述.轉換層梁裂縫檢測鑒定及治理對策[J].中外建筑，2008(6):144-145.

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[8] 何愛勇，陳高瞻.某工程轉換層梁裂縫檢測分析[J].四川建筑科學研究，2003(3):68-70.

[9] 郭杰標，陳大川.某大廈轉換層大梁裂縫分析及處理[A].第八屆全國建筑物鑒定與加固改造學術會議[C].2006.