建筑工程施工中應用傳感器探測混凝土裂紋及裂縫的防治技術試析

翁邦正，張田慶，龐拓，李洪，閔旭

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

在建筑工程施工過程中，混凝土經常受到熱裂縫的破壞，一旦澆筑大體積混凝土，水泥水化會使其溫度升高[1]。大量研究結果表明，混凝土外表面的冷卻速度快于芯部，由于混凝土導熱性差，表面與芯部之間的溫度梯度較大[2]。在早期，由于溫差引起的混凝土不均勻膨脹在表面產生熱拉應力，而在后期，由于相鄰混凝土或巖體的變形，在約束面附近的混凝土中產生拉應力[3]。早期混凝土的抗拉強度較低，當混凝土中的抗拉應力超過其抗拉強度時，就會發生熱開裂[4]。除此之外，其他混凝土結構中也會出現熱裂縫，如大體積基礎、墩、厚板、核電站、結構柱等混凝土結構中的裂縫破壞了混凝土結構的整體性，降低了結構的耐久性[5]。因此，關于混凝土裂縫防治技術在建筑工程施工中的應用，成為當前相關領域重點研究的課題之一。

2 工程概況

某市某小學教學樓共計三層，始建于1993年，建筑面積為2700m2，該教學樓的建筑結構為一側連廊的單跨框架式。具體結構參考見表1所示。

表1 結構控制參數鑒定結果匯總

3 混凝土裂縫倍位的分析及防治

3.1 傳感器探測混凝土裂紋及裂縫的防治技術分析

隨著試驗研究對鋼筋混凝土設計中使用性能（裂縫）要求的需要，數值研究也得到廣泛應用[6]。目前，用于檢測和量化工程系統中裂紋的可用工具和技術主要為傳感器，可以基于振動傳感器獲取表面數據。當傳感器靠近裂紋放置時，可以更準確地檢測到裂紋。然而，這些工具和技術無法識別裂紋中的分支以及裂紋隨時的擴展。基于此，本研究利用圖像處理工具和技術量化裂縫，同時，以現代科技術對當前建筑物進行鑒定評估。

在建筑施工中，最常見的裂縫是房屋四周陽角處，一般會出現形狀突變，以及小面積的樓板裂縫。這種裂縫所在部位，會影響建筑整體美觀，強度也難以符合質量要求。因此，面對這種裂縫問題，應及時采取措施（見圖1）。

圖1 混凝土裂縫情況展示

綜合來看，得到第一等級鑒定評述。

①建筑外部存在幾處較為明顯的水平橫向混凝土裂縫，基礎并未存在不均勻沉降，建筑周邊未出現危險的地質形態。

②建筑承重主體未見明顯脫開現象。

③本次研究的建筑結構處于抗震有利地段，但結構的剛度分布不均。

④建筑結構中梁、柱位置的砼符合強度要求，但砂漿材料并未滿足現行標準的強度要求。

混凝土裂縫對整體建筑結構體系的影響系數獲得：在鑒定中發現，圈梁的設置并不符合當前規范要求，因此，體系影響系數取ψ2=0.7，既有建筑的構造設置不符合國家規范要求乘以0.8的系數。結構體系還需要考慮砂漿強度，等級為M4，再對其乘以0.9的系數，綜合約等于0.5。除考慮結構體系系數外，還需要考慮局部影響系數，該系數主要對墻肢局部位置尺寸予以鑒定，鑒定結果顯示該部位尺寸不符合規范要求，故，影響系數取ψ2=0.9。

3.2 防治技術措施

墻體以及陽臺板、檐口板裂縫寬度＜1mm的裂縫采用灌縫膠封閉；＞1mm的裂縫，且與圈梁脫離的鑿除。具體建筑結構墻體加固情況，可見下圖2～3所示。

圖2中，第一層墻體加固，對外需采用鋼筋網加水泥砂漿面層加固，部分墻體采用鋼筋混凝土板墻面層加固措施。

圖2 一層墻體加固平面圖

圖3中，全部橫向墻體鑿除粉刷層后采用鋼筋混凝土板墻面層加固，全部縱向墻體鑿除粉刷層后，采用鋼筋網水泥砂漿面層加固。

圖3 二層墻體加固平面圖

鋼筋銹蝕脹裂、砼剝落部位：去除松散砼，外露鋼筋涂抹阻銹劑后采用聚合物砂漿封閉。部分縱橫墻交接處、房屋四角及支撐大梁墻段位置增設構造柱。全部梁柱構件鑿除粉刷層后，涂抹阻銹劑。樓面及屋面預制板均重新澆筑細石混凝土，墻體與柱連接處增設拉結鋼筋，陽臺板粘貼碳纖維布加固。加固施工前，須對建筑物進行核對，與原設計圖紙復核無誤后方可按本圖進行加固施工。同時，應對建筑物加強沉降觀測。另外，預制板采用角鋼支撐系統進行加固處理；在對單跨連廊的處理時，應增設一跨框架將單跨框架改造為雙跨框架結構。

4 結語

本研究結合某建筑工程項目的分析，提出關于混凝土裂縫防治技術在建筑工程施工中的應用試析，研究發現，在混凝土裂縫防治技術實施前，應能夠利用現代科技手段，準確進行建筑結構中砼裂縫原因的評估，從而更有針對性地提出防治技術措施，保證建筑施工的質量達標。