某大廈轉(zhuǎn)換層大梁裂縫原因分析及治理方法

董勝華 羅 佳 郭杰標(biāo)

混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)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(jīng)研究結(jié)果表明，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)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(yǎng)護(hù)不善、基礎(chǔ)不均勻沉降、混凝土收縮等。裂縫的產(chǎn)生不僅影響結(jié)構(gòu)的耐久性，而且嚴(yán)重時會削弱混凝土構(gòu)件的承載力，甚至?xí)?dǎo)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(dú)立的主樓，主樓為15層，采用鋼筋混凝土框支剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室及裙房采用預(yù)應(yīng)力梁板結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已完成地下室、裙房層及轉(zhuǎn)換層大梁的施工。因大廈轉(zhuǎn)換層梁出現(xiàn)裂縫，為分析裂縫產(chǎn)生原因，確保房屋結(jié)構(gòu)的安全，對轉(zhuǎn)換層梁進(jìn)行檢測評定。

2 轉(zhuǎn)換層大梁現(xiàn)場檢測

2.1 梁混凝土抗壓強(qiáng)度檢測

采用回彈法對轉(zhuǎn)換層梁的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果表明，所檢測的構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。

2.2 鋼筋位置、分布檢測

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

2.3 轉(zhuǎn)換層大梁裂縫檢測

通過現(xiàn)場觀測及采用非金屬超聲檢測分析儀對梁裂縫進(jìn)行普查和深度檢測，結(jié)果表明，所出現(xiàn)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(qū)段。典型的裂縫如圖1，圖2所示，其主要表現(xiàn)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(fù)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(shù)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(shù)裂縫在梁底連通，形成U形裂縫。

3 轉(zhuǎn)換層大梁裂縫產(chǎn)生的原因分析

1)混凝土強(qiáng)度等級的影響?；炷翉?qiáng)度等級高(C45)，水泥用量大，混凝土產(chǎn)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(yǎng)護(hù)不當(dāng)就易出現(xiàn)收縮裂縫。2)混凝土干縮、內(nèi)外溫差。裂縫的形態(tài)和位置表明主要是由混凝土干縮、內(nèi)外溫差引起。由于混凝土構(gòu)件干縮是從構(gòu)件外表面開始，并在構(gòu)件內(nèi)部受阻，當(dāng)不均勻的干縮引起自約束應(yīng)力較大時，加上內(nèi)外溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力影響，從而引起構(gòu)件非貫穿表面裂縫。3)混凝土水灰比大。該工程采用預(yù)拌商品混凝土和泵送混凝土施工工藝，為了滿足混凝土運(yùn)輸和泵送的要求及延緩混凝土凝結(jié)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(yán)重等原因，造成混凝土在凝固的過程中有大的收縮，產(chǎn)生裂縫。4)梁端剛度較大。轉(zhuǎn)換層大梁混凝土強(qiáng)度高，混凝土的彈性模量大，徐變系數(shù)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(chǎn)生較大的約束，因此裂縫一般發(fā)生在梁的中間段內(nèi)。

4 轉(zhuǎn)換梁裂縫分析結(jié)論與治理方法

由于裂縫的存在，影響構(gòu)件的正常使用和耐久性，應(yīng)對構(gòu)件進(jìn)行加固修補(bǔ)，建議對存在U形裂縫形態(tài)或裂縫數(shù)量不小于5條的開裂梁采用鋼筋網(wǎng)抗裂復(fù)合砂漿進(jìn)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(yīng)先注膠灌縫封閉處理。

當(dāng)梁的上端兩側(cè)裂縫數(shù)量之和不小于5條，而下端兩側(cè)裂縫數(shù)量之和小于5條時，僅上端采用鋼筋網(wǎng)抗裂復(fù)合砂漿進(jìn)行加固，下端裂縫采用碳纖維加固處理;當(dāng)梁的下端兩側(cè)裂縫數(shù)量之和不小于5條，而上端兩側(cè)裂縫數(shù)量之和小于5條時，僅下端采用鋼筋網(wǎng)抗裂復(fù)合砂漿進(jìn)行加固，上端裂縫采用碳纖維加固處理。

5 加固施工要點(diǎn)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(fù)合砂漿或澆灌新混凝土前，原結(jié)構(gòu)表面涂刷WJJ界面劑。2)鋼筋網(wǎng)抗裂復(fù)合砂漿施工工藝為:表面鑿毛、壓力水清洗→布置鋼筋網(wǎng)、植錨固筋→涂刷WJJ界面劑→分3次抹摻HPPC的M50抗裂復(fù)合砂漿30～50厚→養(yǎng)護(hù)。3)新增鋼筋、鋼筋網(wǎng)鋼筋端部須采用植筋技術(shù)植入原結(jié)構(gòu)中，植入深度為10d～20d。4)施工時，如發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量或構(gòu)造有嚴(yán)重問題，應(yīng)停止施工并通知相關(guān)人員處理，確保質(zhì)量滿足現(xiàn)行規(guī)范[1，2]、規(guī)程。

6 結(jié)語

通過對該工程中出現(xiàn)裂縫的轉(zhuǎn)換層梁進(jìn)行現(xiàn)場檢測，對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，提出加固治理方案，并取得良好的加固效果，實(shí)踐證明該加固方案設(shè)計合理，措施得當(dāng)，達(dá)到了預(yù)期的加固效果。

[1] GB 50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] CECS 25:90，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997.

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