鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)典型裂縫的檢測方法及誘因分析

【摘 要】混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫寬度、數(shù)量、深度、走向和位置是判斷結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)和預(yù)測剩余使用年限的重要特征之一。對混凝土結(jié)構(gòu)作可靠性鑒定必須對結(jié)構(gòu)的裂縫狀態(tài)進(jìn)行檢測和分析。產(chǎn)生裂縫的原因很多，從工程鑒定和處理的角度可以將其歸納為受力裂縫和非受力裂縫兩大類，檢測時應(yīng)注意區(qū)分。裂縫的形態(tài)各異，能否正確區(qū)分要依靠檢測人員的理論知識，掌握鑒定規(guī)程的水平和工程經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】鋼混結(jié)構(gòu)；裂縫檢測；橫向裂縫；縱向裂縫；受力裂縫；溫度裂縫；裂縫形態(tài)

0 引言

混凝土是我國工程建設(shè)中使用最為普遍的結(jié)構(gòu)材料之一，其質(zhì)量直接影響到結(jié)構(gòu)的適用性、安全性和耐久性。為此，人們對混凝土的質(zhì)量給予了極大的關(guān)注。

1 裂縫檢測方法

1.1 沿筋縱向裂縫的檢查

沿筋裂縫是非受力裂縫，檢查沿筋裂縫時要注意兩個界限，一個是有無縱向沿筋裂縫，無沿筋裂縫屬a、b級。若有沿筋裂縫，要掌握裂縫寬度和長度小于或等于2mm為c級，大于2mm為d級。當(dāng)有主筋銹蝕導(dǎo)致構(gòu)件掉角或保護(hù)層脫落的，情況比開裂還嚴(yán)重，因此檢查和量測時，應(yīng)抓住這幾個環(huán)節(jié)。大型屋面板、屋架上下弦和斜拉桿，因?yàn)樵诟呖眨繙y時更要認(rèn)真細(xì)致，注意安全。屋面板上邊有時光亮度不夠，需要人工用應(yīng)急燈幫助才能看清楚裂縫。

總之，沿筋裂縫，比受力裂縫寬度寬，測量時用裂縫卡、鋼板尺等均可，在上述幾個界限處，需要用刻度放大鏡觀測。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)沿筋裂縫較多，且很寬，有的遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范規(guī)定值（3mm，5mm）。因此鑒定規(guī)范的解說中要求，有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)時，因主筋銹蝕而產(chǎn)生的沿主筋方向的裂縫寬度評定等級標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)裂縫出現(xiàn)的部位、構(gòu)件的重要性和所處環(huán)境、裂縫長度及其擴(kuò)展速度等適當(dāng)從寬。

1.2 垂直于受力主筋的橫向裂縫的檢查

首先要檢查哪些裂縫，是橫向裂縫的典型形式。受彎構(gòu)件受拉區(qū)產(chǎn)生的裂縫就是橫向裂縫。這種裂縫由于作用力過大，加之在潮濕環(huán)境下，通縫進(jìn)水，氧化導(dǎo)致鋼筋銹蝕，又加寬了裂縫。在屋架下弦桿、斜拉桿上，可能產(chǎn)生這種裂縫，其特點(diǎn)一般不同于沿筋縱向裂縫，而且往往是環(huán)狀裂縫。橫向裂縫應(yīng)用放大20倍的刻度放大鏡認(rèn)真觀測。如果表面有灰塵或附著物，應(yīng)清除干凈再測。

橫向裂縫是受力裂縫，必須認(rèn)真觀察，并注意裂縫控制界限，特別0.2，0.3左右，要測量認(rèn)真、細(xì)致、準(zhǔn)確，以便評級。

1.3 溫度膨脹縫和收縮縫的檢查

廠房溫度縫較多，收縮縫也不少，這兩種有時綜合在一處產(chǎn)生，應(yīng)明確溫度膨脹縫，首先產(chǎn)生在溫度場處，收縮縫產(chǎn)生在構(gòu)件體積較大而且受到束約條件作用。例如，煉鋼車間的爐子、鋼包、鐵水包等處容易產(chǎn)生膨脹裂縫。收縮裂縫產(chǎn)生在大型屋面板、長條墻、大塊基礎(chǔ)等處。

2 裂縫成因分析

2.1 宏觀誘因分析

原材料對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫影響最大的是水泥品種及質(zhì)量，單就裂縫而言，硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥水化熱較高，大體量現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)易于產(chǎn)生裂縫；火山灰水泥及快硬水泥干縮性大，大面積混凝土結(jié)構(gòu)易于產(chǎn)生裂縫；礦渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥抗凍性較差）于濕交替工程易于裂縫。礦渣水泥易發(fā)生沉縮和泌水現(xiàn)象。水泥含量越高，混凝土收縮越大，產(chǎn)生裂縫的可能性就越大。

施工質(zhì)量不合格對建筑物裂縫形成最為直接，分混凝土、鋼筋及模板三方面?；炷练矫妫缁炷僚浜媳炔划?dāng)或泵送時改變了配合比，混凝土摻合料拌合不勻，混凝土攪拌時間過長?；炷翝仓樞蚧蚪硬缣幚聿划?dāng)，混凝土振搗不充分，混凝土硬化前受震動或受力，混凝土養(yǎng)護(hù)不及時或不充分或受凍?；炷翉?qiáng)度過低會直接降低結(jié)構(gòu)的抗裂性。鋼筋方面，如混凝土在結(jié)硬期鋼筋被擾動，鋼筋保護(hù)層過小。模板方面，如模板變形，模板支撐下沉，模板漏漿，過早拆模。

設(shè)計(jì)錯誤造成的結(jié)構(gòu)裂縫，主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)方案及布置不合理，結(jié)構(gòu)計(jì)算錯誤，結(jié)構(gòu)抗裂性過低，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理等方面。內(nèi)力分析常見的錯誤是，計(jì)算簡圖與實(shí)際不符，荷載取值過低或漏項(xiàng)，未考慮溫度收縮應(yīng)力及地基差異沉降所產(chǎn)生的內(nèi)力；承載力計(jì)算常見的錯誤是，安全度取值偏低，配筋量不足，只算抗彎，不計(jì)算抗剪、抗扭；結(jié)構(gòu)抗裂驗(yàn)算常易被忽視，尤其是手算；結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理，主要是配筋不合理，只配受力鋼筋，忽略構(gòu)造鋼筋的作用和配置，如梁板人墻不配負(fù)筋，現(xiàn)澆連續(xù)板不設(shè)收縮溫度筋，高梁不設(shè)腰筋等。

使用不當(dāng)及環(huán)境的不良影響，多表現(xiàn)為荷載超過設(shè)計(jì)規(guī)定，周圍存在酸、鹽及幻化物等有害介質(zhì)作用，環(huán)境溫、濕度急劇變化，構(gòu)件各部位溫、濕度差過大，表面受熱過度或火災(zāi)，建筑物處于反復(fù)凍融狀態(tài)等。

2.2 裂縫產(chǎn)生的時間過程分析

建筑物裂縫可以出現(xiàn)在施工階段，也可能出現(xiàn)在使用階段，可以是混凝土澆筑后的數(shù)小時至一天或數(shù)天，也可以是數(shù)十天后。施工階段產(chǎn)生的裂縫主要應(yīng)從施工方法、施工質(zhì)量及原材料選用上找原因，當(dāng)然，有的裂縫雖發(fā)生在施工階段，但責(zé)任卻與設(shè)計(jì)也有關(guān)，如原材料限定，施工縫設(shè)置，施工荷載驗(yàn)算等。

2.3 裂縫形態(tài)分析

2.3.1 荷載裂縫

荷載裂縫又稱受力裂縫，是外荷載作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫。

2.3.2 地震裂縫

地震對建筑物的作用，分水平作用和豎向作用。一般建筑，只考慮水平地震作用；對于8度和9度時的大跨度結(jié)構(gòu)、長懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪和類似的高聳結(jié)構(gòu)，及9度時的高層建筑，尚應(yīng)考慮豎向地震作用。

2.3.3 地基變形引起的裂縫

地基變形不協(xié)調(diào)時，如建筑物地基沉降不均勻，各部位存在較大差異，當(dāng)這種差異大到一定限度后，就會引起上部結(jié)構(gòu)裂縫。造成地基變形不協(xié)調(diào)的因素很多，如地基土質(zhì)不均勻，局部存在軟土、填土、沖河、古河道等；基底荷載差異過大，建筑物存在高低差，基礎(chǔ)形式和埋深不同；結(jié)構(gòu)物剛度差別懸殊，建筑物各部分結(jié)構(gòu)類型不同，等等。

2.3.4 溫度收縮裂縫

溫度收縮裂縫是建筑物最常見的一種裂縫，主要是由于結(jié)構(gòu)溫度變形及材料收縮變形受阻及應(yīng)力超標(biāo)所致。宏觀統(tǒng)計(jì)，溫度裂縫多出現(xiàn)在建筑物直接受陽光輻射部位，頂部多于底部，南墻重于北墻，兩端多于中間。

2.3.5 碳化銹蝕裂縫

我國《鋼鐵工業(yè)建（構(gòu)）筑物可靠性鑒定規(guī)程》關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評估，主要建立在混凝土碳化及鋼筋銹蝕的基礎(chǔ)上，認(rèn)為混凝土碳化到鋼筋部位，鋼筋失去了混凝土鈍化膜保護(hù)，會逐漸生銹，鋼筋生銹后體積膨脹，會引起混凝土沿鋼筋開裂；混凝土裂縫的開展，反過來又促使鋼筋更快銹蝕，尤其是當(dāng)環(huán)境濕度較大，周圍存在有害介質(zhì)時，這種惡性循環(huán)速度顯著加快。因此，碳化銹蝕裂縫，必須給予高度重視。

2.3.6 反復(fù)凍融產(chǎn)生的裂縫

試驗(yàn)研究表明，長期與水接觸的混凝土，當(dāng)溫度為-4～-20℃時，表現(xiàn)為“冷脹熱縮”。寒冷地區(qū)的外露混凝土結(jié)構(gòu)，年復(fù)一年地遭受雨雪浸蝕，長期處在干濕交替、反復(fù)凍融的狀態(tài)下，當(dāng)混凝土密實(shí)度較差、空隙率較大時，容易產(chǎn)生凍脹裂縫，造成結(jié)構(gòu)表面混凝土酥松、剝落，引起鋼筋銹蝕。

2.3.7 沉縮裂縫

混凝土在硬化過程中，因塑性下沉所產(chǎn)生的裂縫稱為沉縮裂縫，或塑性收縮裂縫。沉縮裂縫一般在混凝土澆筑后1-3小時發(fā)生，主要出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)變截面處、梁板交接處及順鋼筋部位。

3 結(jié)束語

總之，隨著我國工程建設(shè)質(zhì)量管理的加強(qiáng)，混凝土無損檢測技術(shù)的作用日益明顯，從而也促進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)的迅猛發(fā)展。不僅己有的方法更趨成熟和普及，而且新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)?？梢哉f目前混凝土無損檢測技術(shù)己跨入了一個嶄新的發(fā)展階段。

【參考文獻(xiàn)】

[1]袁海軍.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)檢測鑒定中的若干問題[J].建筑科學(xué)，2001（12）

[2]賈風(fēng)林.鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力檢測方法[J].山西建筑，2003（4）.

[責(zé)任編輯：劉帥]