建筑工程常見裂縫的鑒定分析與處理

季長(zhǎng)征 李仰賢 崔士起

在建筑工程中,裂縫往往是結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的前兆。因此,裂縫一旦出現(xiàn)就會(huì)給人以不安全感。而裂縫在建筑工程中又是普遍存在的,嚴(yán)重的裂縫將影響整個(gè)建筑物的安全,即使是較細(xì)微的裂縫也往往影響建筑物的結(jié)構(gòu)可靠度和耐久性。如果在建筑物構(gòu)件中出現(xiàn)了裂縫,我們需要及時(shí)的對(duì)出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行原因分析與鑒定,對(duì)裂縫的危害性進(jìn)行評(píng)定,為下一步對(duì)裂縫的修補(bǔ)、加固等處理工作提供依據(jù)。

1 建筑工程常見裂縫的分類

引起工程裂縫的原因很多,總的來說,可歸結(jié)為兩大類[1]:1)結(jié)構(gòu)性裂縫,又叫荷載裂縫。此類裂縫與荷載有關(guān),是由外荷載引起的,往往是由于結(jié)構(gòu)承載力不足造成的。2)非結(jié)構(gòu)性裂縫,又叫非荷載裂縫。此類裂縫與變形有關(guān),如溫度變化、混凝土收縮、地基不均勻沉降等因素引起的變形,若變形得不到滿足,在結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生自應(yīng)力,自應(yīng)力超過構(gòu)件的允許應(yīng)力時(shí),即出現(xiàn)裂縫。兩類裂縫有明顯區(qū)別,危害程度也不盡相同,有時(shí)兩類裂縫會(huì)一起出現(xiàn)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示[2],實(shí)際的建筑工程中,主要由變形引起的非結(jié)構(gòu)性裂縫約占80%,而由外荷載引起的結(jié)構(gòu)性裂縫僅占20%左右。

2 裂縫鑒定分析、處理的一般程序

1)工程資料收集。鑒定人員首先要盡可能全面地收集工程的原有技術(shù)資料,如地質(zhì)勘探報(bào)告、設(shè)計(jì)圖紙、施工驗(yàn)收資料、設(shè)計(jì)變更、維修改造資料等。2)初步的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。鑒定人員必須深入現(xiàn)場(chǎng),全面了解工程的現(xiàn)狀(主要是裂縫的開展情況及其發(fā)展趨勢(shì))、使用歷史、構(gòu)件截面尺寸、構(gòu)造措施、結(jié)構(gòu)損傷等一些實(shí)際情況,并借助專業(yè)知識(shí)、工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)裂縫的性質(zhì)和破壞性先進(jìn)行初步的判斷。3)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。鑒定人員在初步現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上,采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù),對(duì)工程的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件測(cè)定其混凝土的回彈強(qiáng)度;構(gòu)件的截面尺寸及配筋;磚的回彈強(qiáng)度;砂漿的回彈強(qiáng)度等。4)綜合評(píng)定。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,推定混凝土、磚、砂漿的強(qiáng)度,然后按照現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)合驗(yàn)算,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)取得的其他資料進(jìn)行綜合評(píng)定。5)確定處理方案。根據(jù)工程實(shí)際質(zhì)量情況和甲方的不同要求,提供工程加固改造的可行性分析;在裂縫變形基本穩(wěn)定的前提下,對(duì)有裂縫的構(gòu)件制定相應(yīng)的處理方案。

3 建筑工程常見裂縫的鑒定分析

3.1 溫度裂縫

3.1.1 產(chǎn)生原因

溫度裂縫一般由日照溫差引起,主要出現(xiàn)在屋蓋結(jié)構(gòu)中。在磚混結(jié)構(gòu)中,由于混凝土的線膨脹系數(shù)是磚砌體(燒結(jié)黏土磚)的2倍,當(dāng)屋面長(zhǎng)時(shí)間受到陽(yáng)光輻射,屋面板的變形要比墻體的變形大得多,在兩者的接觸面間就會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力,使磚砌體處于受拉、受剪等復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),當(dāng)應(yīng)力超過磚砌體的抗拉、抗剪強(qiáng)度時(shí),磚砌體就會(huì)開裂。

3.1.2 裂縫特點(diǎn)

1)斜裂縫。斜裂縫往往出現(xiàn)在頂層縱橫墻的兩端,其中,縱墻較橫墻嚴(yán)重,外墻較內(nèi)墻嚴(yán)重?！鞍恕弊中问切绷芽p最常見的開裂形態(tài)(見圖1)。2)水平裂縫。水平裂縫一般出現(xiàn)在頂層圈梁下1匹～3匹磚的灰縫處,還有頂層梁與墻體連接處。裂縫的開裂程度也是房屋頂層的兩端較為嚴(yán)重,有時(shí)甚至?xí)陧攲佣瞬哭D(zhuǎn)角處形成水平包角裂縫。3)豎向裂縫。豎向裂縫經(jīng)常出現(xiàn)在過梁的梁端部和窗臺(tái)墻處。磚砌女兒墻受溫度影響較大,其根部往往也會(huì)因偏心受壓沿豎向開裂,產(chǎn)生豎向裂縫。

3.2 收縮裂縫

3.2.1 產(chǎn)生原因

混凝土的硬化收縮、失水收縮、碳化收縮都能引起混凝土的收縮裂縫。在實(shí)際工程中,收縮裂縫主要是由于混凝土構(gòu)件養(yǎng)護(hù)不好造成的?；炷恋氖湛s必然會(huì)引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形和尺寸變化,又由于構(gòu)件受到不同程度的約束,所以混凝土收縮必然在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,而當(dāng)內(nèi)應(yīng)力足夠大,超過了構(gòu)件自身的允許應(yīng)力就會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的開裂。

3.2.2 裂縫特點(diǎn)

1)在梁上,收縮裂縫主要表現(xiàn)為垂直裂縫,出現(xiàn)位置一般位于梁兩側(cè),梁頂和梁底較少。2)在板中,收縮裂縫常為貫穿裂縫。開裂形式也分為垂直裂縫(順筋裂縫)和斜裂縫兩種。垂直裂縫多位于板的中部,開裂方向一般垂直于約束較大和垂直于抗拉能力較弱的方向,長(zhǎng)度較大,有時(shí)與梁的垂直縫連通;斜裂縫一般出現(xiàn)于板的四角,成45°角。而且,多數(shù)情況下,板頂角部斜裂縫較板底多而寬。3)在柱上,收縮裂縫一般變形為水平裂縫,出現(xiàn)位置多在柱的轉(zhuǎn)角處,裂縫細(xì)而短。4)在剪力墻中,裂縫形式也分為兩種:垂直縫一般產(chǎn)生在體量較大的墻面,裂縫間距均勻且長(zhǎng)度相近;斜裂縫一般出現(xiàn)在內(nèi)外墻交接處。

3.3 沉降裂縫

3.3.1 產(chǎn)生原因

1)斜裂縫主要發(fā)生在軟弱地基上,由于地基的不均勻沉降,使墻體承受了很大的剪力,當(dāng)剪切力超過了墻體的抗剪能力,最終導(dǎo)致墻體開裂。2)水平裂縫是由于沉降單元上部墻體受到較大的約束力,使窗間墻受到的水平剪力超過了墻體的允許剪應(yīng)力而發(fā)生的上下位置的水平裂縫。3)房屋底層窗臺(tái)下墻體的豎直裂縫,是由于上部荷載通過窗間墻將洞口上部荷載傳至基礎(chǔ)上,越靠近洞邊荷載越大,相應(yīng)的基底反力在洞邊也最大,這樣就會(huì)使地基產(chǎn)生不均勻的沉降,當(dāng)沉降差在墻體中引起的應(yīng)力大于墻體的抗拉強(qiáng)度時(shí),墻體即產(chǎn)生裂縫。

3.3.2 裂縫特點(diǎn)

1)斜裂縫。多發(fā)生在縱墻1層～2層墻體的兩端,如果墻體上留有洞口,多數(shù)情況下,洞口的兩個(gè)對(duì)角會(huì)出現(xiàn)裂縫。沉降斜裂縫多以沉降點(diǎn)為中心對(duì)稱出現(xiàn),其方向垂直于由于地基沉降產(chǎn)生的主應(yīng)力方向。由于橫墻的剛度較大,出現(xiàn)此類裂縫較少。沉降斜裂縫在下部墻體表現(xiàn)嚴(yán)重,向上逐漸減少,裂縫寬度也是下大上小(見圖2)。2)水平裂縫一般在窗間墻的上下對(duì)角處成對(duì)出現(xiàn),沉降大的一邊裂縫在下,沉降小的一邊裂縫在上。3)豎向裂縫一般出現(xiàn)在底層窗臺(tái)下墻體的中部和端部,裂縫上寬下窄。

4 各類裂縫的處理措施

對(duì)既有建筑工程常見裂縫進(jìn)行處理時(shí),應(yīng)首先區(qū)分裂縫類別,是結(jié)構(gòu)性裂縫還是非結(jié)構(gòu)性裂縫,然后對(duì)裂縫進(jìn)行鑒定評(píng)級(jí),最終對(duì)不同類型、不同等級(jí)的裂縫采取不同的處理方式[3]。

對(duì)結(jié)構(gòu)性裂縫,應(yīng)進(jìn)行灌漿封閉處理,并采取支頂、卸載等相應(yīng)的加固處理措施,以滿足結(jié)構(gòu)承載力的要求[4]。對(duì)于溫度裂縫,可在屋面加設(shè)保溫層;對(duì)伸縮裂縫在條件允許時(shí)可補(bǔ)做伸縮縫;對(duì)沉降裂縫應(yīng)盡量避免對(duì)基礎(chǔ)的擾動(dòng)。經(jīng)承載力驗(yàn)算,結(jié)構(gòu)能滿足使用要求時(shí),可不必采取其他的加固處理措施[5]。

近年來,山東省建筑科學(xué)研究院在多年建筑工程裂縫檢測(cè)鑒定與處理的基礎(chǔ)上,在國(guó)內(nèi)首次提出了“內(nèi)粘外鋦法”——建筑結(jié)構(gòu)裂縫綜合處理方法[6]。該方法首先對(duì)建筑結(jié)構(gòu)裂縫的內(nèi)部采用內(nèi)粘材料粘結(jié)即內(nèi)粘,然后在外部采用鋦縫材料拉結(jié)即外鋦。經(jīng)多項(xiàng)工程實(shí)踐證明,采用本方法可以更好、更徹底地解決建筑結(jié)構(gòu)的裂縫問題。

5 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際的建筑工程中,裂縫的出現(xiàn)往往是多種原因共同作用的結(jié)果,裂縫形態(tài)也是千變?nèi)f化。建筑物裂縫的鑒定與處理涉及材料、地基、結(jié)構(gòu)等多學(xué)科知識(shí),還需針對(duì)不同類型建筑物采取不同的處理措施。因此,在實(shí)際工作中,應(yīng)根據(jù)工程的具體情況,盡可能多地收集各種資料,必要時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè),力求能準(zhǔn)確把握裂縫的性質(zhì),對(duì)裂縫做出較為準(zhǔn)確的定量或定性分析,同時(shí)使對(duì)裂縫的鑒定處理結(jié)論更加科學(xué)、合理。

[1]袁海軍,姜 紅.建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定與加固手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

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

[3]何星華,高小旺.建筑工程裂縫防治指南[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005.

[4]GB 50367-2006,混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]王濟(jì)川.房屋常見事故的分析、鑒定和處理[M].長(zhǎng)沙:湖南科技出版社,1996.

[6]崔士起,成 勃,李 龍,等.混凝土裂縫內(nèi)粘外鋦法綜合處理技術(shù)研究[J].工業(yè)建筑,2009,39(sup):298-300.

[7]危健文.混凝土樓板非結(jié)構(gòu)裂縫原因及其防治[J].山西建筑,2007,33(10):204-205.