混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因檢測及分析

王文治 李 蕊

（大連錦華材料檢測有限公司，遼寧 大連 116000）

作為建筑工程當中非常典型的類型，混凝土結(jié)構(gòu)在其既定的壽命周期當中出現(xiàn)裂縫著實在所難免。對于已經(jīng)出現(xiàn)了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的建筑，就這些裂縫展開成因檢測和性質(zhì)鑒定的過程中，采用合理且有效的處理措施，有助于提高建筑的持久性、耐久力。

1 理論總結(jié)與綜述

1.1 常見的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的分類及危害

1.1.1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形成原因所致的分類

1.根據(jù)裂縫的開展程度進行分類。其通常可以劃分為貫穿性裂縫、表面性裂縫以及破壞性裂縫。

2.按裂縫的形式進行分類。其一般可以被劃分為垂直裂縫、水平裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫以及不規(guī)則裂縫等幾大類別。

3.根據(jù)裂縫的形成原因進行分類。其可以被劃分為材料因素裂縫、設計因素裂縫、使用因素裂縫、施工因素裂縫以及溫度因素裂縫等幾個主要類別。

4.根據(jù)裂縫的尺寸大小進行分類。一般情況下有微觀裂縫和宏觀裂縫之分，前者一般存在于混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，寬度一般不超過0.05 毫米，而且在混凝土內(nèi)部也不夠貫通；宏觀裂縫則主要指那些尺寸比較大的裂縫，其一般情況下會超過0.05 毫米，極有可能存在于混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，也有可能存在混凝土結(jié)構(gòu)的表面。[1]

1.1.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要危害

首先，會對混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力、正常使用、耐久性、美觀等造成非常直接的影響；其次，如果結(jié)構(gòu)裂縫過大，有可能導致混凝土結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件被徹底報廢，或者造成后續(xù)返工，導致嚴重的材料浪費以及不可估量的經(jīng)濟損失。[2]

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因分析

1.2.1 沉降所致的裂縫

其主要是指在沒有經(jīng)過妥善的加固處理或者說在地基遭受到嚴重破壞的情況下，因為沒有經(jīng)過嚴格的剛度調(diào)平，導致局部沉降過大，最終讓混凝土結(jié)構(gòu)建成之后的地基出現(xiàn)不均勻的沉降，進而導致混凝土結(jié)構(gòu)開裂。

1.2.2 收縮所致的裂縫

對于混凝土本身而言，其在硬化或者凝結(jié)的過程中很容易出現(xiàn)收縮的情況，主要包括凝結(jié)階段水泥凝膠體的體積收縮、塑性收縮、碳化收縮以及混凝土結(jié)構(gòu)硬化階段的失水干縮。一旦收縮受到約束卻又沒有辦法自由發(fā)生，就會導致收縮裂縫的出現(xiàn)。[3]這一過程和混凝土施工有著直接的關系，其可以通過對施工過程進行監(jiān)督管控，減少裂縫出現(xiàn)的概率。

1.2.3 荷載所致的裂縫

這也是混凝土結(jié)構(gòu)當中較為常見的一類裂縫，倘若混凝土結(jié)構(gòu)在建造過程中始終沒有辦法達到設計強度方面的要求，在荷載的影響下，其所承受的外力超過了混凝土本身的彈性極限時，就會裂開。而且隨著荷載作用的逐漸加強，裂縫會從小逐漸變大，最終形成明顯的荷載裂縫。

從作用來看，荷載對混凝土結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生剪力作用、扭矩作用、彎矩作用、拉壓力作用甚至集中作用的合集；在對墻體或者薄壁混凝土構(gòu)件進行施工時，即便其已經(jīng)達到了設計強度方面的要求，也會容易在施工過程中因為受到撞擊而產(chǎn)生裂縫。

1.2.4 溫度所致的裂縫

受自然環(huán)境當中種種溫度所影響，混凝土建筑內(nèi)部和結(jié)構(gòu)表面很容易出現(xiàn)溫度變形的情況，但是如果受到外界所限制，變形沒有自由發(fā)生時，混凝土結(jié)構(gòu)當中就有可能產(chǎn)生溫度應力，一旦溫度應力超過了混凝土的抗拉強度，其就有可能發(fā)生開裂。之所以會出現(xiàn)溫度裂縫，原因要么在于水泥本身的水化熱，要么在于施工過程中出現(xiàn)的溫差。

在混凝土結(jié)構(gòu)施工的過程中，室內(nèi)和室外本身就存在一定的溫差，再加上不可避免的晝夜溫差、四季更迭所導致的溫度影響，結(jié)構(gòu)當中很容易產(chǎn)生一定的溫度應力以及裂縫。尤其在一些高層和多層建筑當中，由于建筑頂部常年承受著日光折射，面臨著巨大的溫差變化，所以這也是混凝土裂縫最為嚴重的區(qū)域。根據(jù)我國建筑規(guī)范要求，因為高層建筑的溫度應力相對明顯，外墻最好使用幕墻對其進行包裹，進而減少外界溫度變化對建筑主體結(jié)構(gòu)造成的影響；混凝土在凝結(jié)硬化的過程中，因為水泥會伴隨水化熱而釋放出大量的熱量，而且大部分集中在澆筑后的7 個小時內(nèi)，一旦水化熱促使混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度比較高，與外部的低溫度形成一定的溫差，其就會因此產(chǎn)生裂縫。

1.3 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要檢測方法

1.3.1 裂縫形態(tài)的檢測方法

其主要是指在掌握混凝土結(jié)構(gòu)基本表現(xiàn)形式的前提條件下，就裂縫形成的原因、特點展開深入分析。形態(tài)檢測往往需要結(jié)合多種手段以及方法，及時掌握混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的表現(xiàn)形態(tài)，確定其變化趨勢，這樣更有助于在后續(xù)采取相對合理的辦法來對裂縫進行處理。

1.3.2 對裂縫寬度以及長度的檢測

針對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進行寬度以及長度的檢測是非常關鍵的一環(huán)，因為這直接關系到后續(xù)修復究竟該采取怎樣的方法。通常情況下，混凝土裂縫發(fā)生的原因不同、長度不同、位置不同，在對裂縫寬度以及長度進行檢測的過程中，除了要檢測裂縫最大的寬度，還要注意檢測兩端的寬度。對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度的檢測辦法一般有列寬檢測儀和對比卡，對長度的檢測一般會使用激光測距儀和卷尺，當然在實際檢測過程中，還要對裂縫的變化進行動態(tài)觀察。

1.3.3 裂縫深度的檢測方法

其主要包括兩種檢測辦法，分別是開鑿法和超聲波法。前者主要是指針對混凝土結(jié)構(gòu)灌注紅墨水，然后在裂縫進行局部的開鑿處理，通過監(jiān)測紅墨水入侵的深度，來判斷裂縫的深度。不過這樣的檢測方法會有一定的局限性，一旦裂縫深度較大，檢測的結(jié)果也就不會非常準確；后者一般是使用超聲波穿透聲來進行測速，進而對混凝土材料的質(zhì)量展開分析。

1.4 混凝土結(jié)果裂縫的處理措施探討

對于很多項目工程而言，混凝土會因為一些原因而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，為了避免其持續(xù)惡化，有必要對其加以處理，以免對后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性以及適用性造成影響。能夠用來進行混凝土裂縫處理的方法非常多，主要方法有下述幾種。

1.4.1 灌漿處理辦法

其主要是指利用壓力設備將修補的漿液注入到混凝土裂縫當中，最終達到閉合裂縫的目的。

1.4.2 表面涂抹處理辦法

其主要是指利用涂料將裂縫的表面涂抹遮蓋住。相對來說，這是一種比較常見的操作辦法，針對一些比較輕微的裂縫進行處理，以免影響到建筑的美觀度。但整體而言，這種操作方法具體適用的空間其實頗為有限，只能處理一些長度和深度不大，不會影響到結(jié)構(gòu)安全的裂縫，本質(zhì)上還可以起到美化和修飾的作用。在對裂縫進行掩飾的操作處理過程中，通常會采用對表面進行涂刷的辦法，盡可能先將裂縫的表面清理干凈，然后再進行涂刷和填充，進而達到理想的修飾效果。

1.4.3 填充封堵的處理辦法

利用水泥砂漿對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進行填補，必要時可以對裂縫進行先期處理，然后再用材料進行封堵。

1.封閉裂縫的操作方法。針對一些破損比較明顯的裂縫，為了避免混凝土結(jié)構(gòu)遭到更為嚴重的損失，可以采取封閉裂縫的操作辦法，確保結(jié)構(gòu)的完整性。在封閉裂縫方法的選擇方面，可以結(jié)合裂縫的實際情況，采取抽吸灌漿、壓力灌漿或者浸漬混凝土等方法，確保混凝土結(jié)構(gòu)的整體性可以及時恢復。

2.結(jié)構(gòu)加固的處理辦法。針對那些已經(jīng)波及安全的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，必須采取加固的辦法進行處理，確保其能夠滿足建筑承載的安全要求。結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)固件的加固設計要求，通常可以采取的加固方法包括外貼鋼板法、大截面法、外包鋼加固法、預應力加固法和置換加固法。

首先，是外貼鋼板法。其主要是借助薄的鋼板或者其他類型的鋼材，通過雙組分環(huán)氧黏合劑附著在混凝土結(jié)構(gòu)的表面，最終形成混凝土-膠-鋼板相組合的系統(tǒng)，其具有操作簡單、施工周期短、不損傷原始配件、對原始配件外形影響比較小的優(yōu)勢；其次，是外包鋼加固法。其主要是指利用型鋼包裹在構(gòu)件的四個角落進行加固，具有現(xiàn)場工作量小、簡單操作、受力比較可靠的特點，對于那些不允許增大原始構(gòu)件截面尺寸的裂縫要求，可以采取如此方式進行處理；再次，是預應力加固法。這種方法具有卸載、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及加固的三種效果，比較適合對大跨結(jié)構(gòu)進行加固。利用預應力鋼筋在構(gòu)件外側(cè)進行張拉，可以起到提高正截面、增加主筋以及斜面強度的效果，與此同時也提高了其剛度，本質(zhì)上是一種相對積極的操作方式；最后，是置換加固法。這種操作辦法一般會被用在梁或者偏心受壓柱當中，首先按彎矩圖判斷確定最危險的截面，然后在界面受壓區(qū)域使用更高一級的新混凝土置換老混凝土，當然在此過程中必須注意且剖面必須做到直角平整。

2 案例分析

2.1 案例基本情況

案例項目屬于商住兩用樓，一共9 層（地下1 層，地上8 層）。樓體平面為矩形，總長度為28 米、總寬度為11.9 米。該項目于2017 年正式竣工并投入使用，目前住宅率已經(jīng)達到100%，商業(yè)出售率達到60%。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題的出現(xiàn)

該住宅樓的四層因為用戶裝修在板底出現(xiàn)裂縫，為了確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性，需要對樓面的裂縫情況進行檢測。具體的檢測內(nèi)容包括：住宅樓樓板裂縫的鑒定、住宅樓樓板結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的主要原因檢測、對住宅樓樓板結(jié)構(gòu)進行鑒定、總結(jié)出能夠解決住宅樓樓板裂縫問題的方法。

2.3 檢測方法

2.3.1 樓板混凝土抗壓強度的檢測

借助回彈法對混凝土抗壓強度進行檢測，檢測結(jié)果表明混凝土抗壓強度滿足原始設計的強度要求。

2.3.2 樓板底部的鋼筋檢測

使用CM9 鋼筋檢測儀器對樓板底部配置的鋼筋其本身的受力直徑、保護層厚度等進行檢測，檢測結(jié)果表明，項目樓板底部鋼筋混凝土保護層的厚度符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》以及《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》中的要求。

2.3.3 樓板厚度的檢測

采用樓板厚度檢測儀器對樓板厚度進行檢測，檢測結(jié)果表明，項目樓板厚度符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范》當中的要求。

3 案例項目混凝土裂縫出現(xiàn)的原因以及具體的處理措施

3.1 裂縫出現(xiàn)的原因以及應對策略分析

根據(jù)《房屋裂縫檢測與處理技術規(guī)程》內(nèi)容顯示，項目面板的強度以及鋼筋配置完全符合建筑設計要求，而通過對樓板受彎承載力進行分析不難發(fā)現(xiàn)，項目的樓板完全符合承載力的具體要求，裂縫的出現(xiàn)意味著其屬于非荷載方面的裂縫。后續(xù)通過分析發(fā)現(xiàn)，該裂縫本質(zhì)上屬于干縮裂縫，針對這一類型的裂縫進行處理，最好使用壓力注漿法。

3.2 裂縫處理結(jié)果以及檢測

第一，要對出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件進行處理，沿著裂縫走向至兩側(cè)100 毫米以內(nèi)的位置，進行雜物清理。

第二，在裂縫兩端以及交叉的位置直至裂縫深處，埋設注漿管，間隔為400 毫米每次。

第三，使用專用的封縫膠對裂縫進行處理，確保膠層沒有任何氣泡，并且厚度必須超過2 毫米，與注漿嘴的位置進行密封連接。

第四，進行注漿操作，從頂端到末端，嚴格按照從高到低的順序進行注漿。

第五，等到注漿完成以后，在壓力穩(wěn)定一段時間之后，再把注漿嘴徹底關閉。

第六，根據(jù)《房屋裂縫檢測與處理技術規(guī)程》當中的內(nèi)容，有必要對裂縫處理的效果進行全方位的檢查。要在封縫膠固化以后進行壓氣實驗，檢查封閉效果，同時還要觀察注漿壓縮空氣壓力值完全等于注漿壓力值時，后續(xù)是否有氣泡出現(xiàn)，如果存在漏氣的情況，必須立刻進行修補。

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是能夠影響到混凝土結(jié)構(gòu)安全性、適用性以及耐久性的關鍵性因素。當然其之所以會發(fā)生，完全是不同因素所導致的，因此必須加強對其產(chǎn)生原因的分析，并對其進行監(jiān)測。在實際推進工程建設的過程中，不僅需要注意設計因素等對混凝土裂縫所造成的影響，而且要注意材料不同是否會導致出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，當然這些因素并非是獨立存在的，往往是在相互作用的情況下發(fā)生影響的，所以必須對其進行系統(tǒng)地、綜合維度的考量。