混凝土轉(zhuǎn)換梁裂縫成因分析及處理方案

駱邇杰 劉 鋒 莫 憂 周昌全 劉躍勇

(1.四川省第十五建筑工程有限公司，四川 南充 637700； 2.核工業(yè)西南建設集團有限公司，四川 成都 610017；3.四川渝建研建設工程質(zhì)量檢測有限責任公司，四川 成都 610045)

混凝土轉(zhuǎn)換梁裂縫成因分析及處理方案

駱邇杰1劉 鋒2莫 憂1周昌全3劉躍勇3

(1.四川省第十五建筑工程有限公司，四川 南充 637700； 2.核工業(yè)西南建設集團有限公司，四川 成都 610017；3.四川渝建研建設工程質(zhì)量檢測有限責任公司，四川 成都 610045)

針對某高層建筑混凝土轉(zhuǎn)換梁拆除模板后，多處轉(zhuǎn)換梁出現(xiàn)垂直貫穿裂縫的情況，根據(jù)該工程的結(jié)構(gòu)計算資料和施工圖，結(jié)合裂縫實際，采用了多種檢測方法對裂縫開展原因進行了分析，并提出可行的處理方案，為今后類似的工程提供參考。

轉(zhuǎn)換梁，超聲法，非結(jié)構(gòu)性裂縫，封閉處理

0 引言

對于臨街高層建筑，往往下面幾層要求大空間，或地下室車庫，結(jié)構(gòu)采用跨度較大的框架結(jié)構(gòu)，上面為住宅，結(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu)。在兩種結(jié)構(gòu)類型不同的位置，就必須設置較大尺寸混凝土的轉(zhuǎn)換梁，對這種轉(zhuǎn)換梁，在施工時稍有不慎，就會引起開裂。其裂縫形成原因主要是溫度應力和現(xiàn)場施工通病綜合所致，這些通病如保護層厚薄不一、模板對拉桿沿梁高集中于箍筋設置、施工養(yǎng)護不善等等。裂縫的存在雖不影響結(jié)構(gòu)安全，但對結(jié)構(gòu)的耐久性影響較大。

1 工程概況

某高層住宅樓，位于南充市，結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土框支—剪力墻結(jié)構(gòu)。一層地下室樓層，轉(zhuǎn)換層梁位于地下室頂，其最大截面尺寸為600 mm×2 000 mm,混凝土強度為C50。該樓施工到6樓時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層梁出現(xiàn)裂縫，且均為豎向裂縫，垂直于梁的長度方向，局部裂縫沿著梁表面貫通。裂縫均出現(xiàn)在箍筋位置及模板對拉螺桿位置，裂縫形狀為棗核形及裂縫寬度在裂縫中部較大，隨著裂縫的延伸而逐漸變小?，F(xiàn)場觀察梁的鋼筋保護層不足，局部出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。因此，需要對其開裂原因進行鑒定分析，并提出處理方案。

2 現(xiàn)場檢測及裂縫分析

2.1 裂縫位置、寬度、長度情況檢測及分析

現(xiàn)場對轉(zhuǎn)換層梁裂縫進行了鑒定和普查，主要記錄裂縫位置及寬度、長度情況，其記錄的示意如圖1所示。

根據(jù)鑒定和普查表明，轉(zhuǎn)換層梁裂縫寬度均在0.3 mm以內(nèi)，滿足規(guī)范要求，但裂縫寬度大多在0.2 mm以上，且長度大于0.65 m。

2.2 裂縫深度情況分析

采用超聲法進行裂縫深度檢測，測量超聲脈沖縱波在結(jié)構(gòu)混凝土中的傳播速度、首波幅度和接受信號頻率等聲學參數(shù)。當超聲脈沖縱波遇到混凝土裂縫時，聲學參數(shù)會發(fā)生明顯的變化，并根據(jù)這些參數(shù)的相對變化，判定混凝土中裂縫的深度。由于現(xiàn)場檢測的裂縫部位只有一個可測表面，故采用單面平測法[10]，裂縫深度檢測示意圖如圖2所示。根據(jù)測定數(shù)據(jù)分析，600寬轉(zhuǎn)換梁上裂縫深度最大為131 mm，未貫穿鋼筋混凝土構(gòu)件。

2.3 混凝土強度檢測

通過多方案比較分析，采用回彈結(jié)合鉆芯修正的方法來檢測轉(zhuǎn)換層梁混凝土強度比較合理。轉(zhuǎn)換層梁共約52個構(gòu)件，抽取了19個構(gòu)件進行回彈檢測[7，8]。且在轉(zhuǎn)換層梁上各鉆取了2個測區(qū)(共6個測區(qū))的混凝土芯樣進行抗壓強度試驗檢測，加工、磨平后進行抗壓強度試驗，用以修正回彈測強的強度。

設計混凝土強度等級為C50，小于推定區(qū)間上限值xk1=50.5 MPa，抽樣檢驗批符合設計要求。

2.4 鋼筋情況檢測

采用鋼筋檢測儀、鋼卷尺等儀器檢測轉(zhuǎn)換層梁的配筋情況，抽檢了19個主要混凝土檢測區(qū)域?，F(xiàn)場對轉(zhuǎn)換層梁配筋檢測結(jié)果顯示，配筋滿足設計要求。

3 裂縫成因分析

根據(jù)現(xiàn)場檢測情況和分析，裂縫開展主要表現(xiàn)有：

1)均出現(xiàn)在梁兩側(cè)的在箍筋位置及模板對拉螺桿位置；

2)裂縫形態(tài)為中間寬、上下窄，上裂至板底，下裂至梁底附近；

3)采用超聲法進行裂縫深度檢測表明裂縫深度在30 mm～140 mm之間，未貫穿轉(zhuǎn)換層梁截面；

4)裂縫寬度均在0.3 mm以內(nèi)，裂縫寬度未超過GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范的最大裂縫寬度限值要求。

其裂縫形成原因主要是溫度應力和現(xiàn)場施工通病，如保護層厚薄不一、模板對拉桿沿梁高集中于箍筋設置等綜合所致。具體作用機理為：

1)該工程梁截面尺寸均較大，混凝土強度等級高，當混凝土澆筑后，由于水泥的水化作用，混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生大量的熱量，其內(nèi)部熱量不易散發(fā)，使混凝土內(nèi)部溫度升高，而其外露表面熱量易散發(fā)，就必然會造成混凝土內(nèi)部與表面形成溫差，有溫差就必然會有溫度應力與溫度變形，這種溫度應力與變形會讓混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力，當拉應力大于混凝土的抗拉強度時就會產(chǎn)生裂縫，而本工程保護層厚薄不一、模板對拉桿沿梁高集中于箍筋設置，在這些位置混凝土截面相對其他位置減小，就會出現(xiàn)應力集中，比其他部位更容易開裂。

2)轉(zhuǎn)換層梁截面上部變形受到板的約束，下部受到較強的梁縱向鋼筋限制，中部卻沒有強有力的鋼筋約束，這些強約束對梁自身的反約束力，遠遠大于梁縱向混凝土產(chǎn)生的膨脹變形，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的有害溫度應力得不到完全釋放。必然在垂直于梁縱向方向產(chǎn)生豎向裂縫；混凝土梁的中部產(chǎn)生的溫度應力，受反約束力會更大，出現(xiàn)的裂縫越為明顯。

綜上所述，該工程轉(zhuǎn)換層梁裂縫是溫度應力和現(xiàn)場施工通病(保護層厚薄不一、模板對拉桿沿梁高集中于箍筋設置)綜合所致，裂縫為非結(jié)構(gòu)性裂縫，不影響結(jié)構(gòu)安全。

4 轉(zhuǎn)換層梁裂縫的影響

轉(zhuǎn)換層梁裂縫雖不影響結(jié)構(gòu)安全，但裂縫的存在，影響結(jié)構(gòu)的耐久性、使用功能及對人們形成心理壓力。所以應對裂縫進行有針對性的修復處理，且房屋在今后的使用過程中應加強管理，不能擅自改變房屋的結(jié)構(gòu)布置，也不能任意改變使用用途和增加使用活荷載。若在使用過程中發(fā)現(xiàn)異常情況應及時向有關部門報告。

5 轉(zhuǎn)換層梁裂縫處理方案

5.1 裂縫處理工藝流程

對轉(zhuǎn)換層梁裂縫，所有的裂縫都必須進行封閉處理，對于裂縫寬度不大于0.1 mm的裂縫鑿“V”形槽，用環(huán)氧樹脂砂漿封閉裂縫。具體方法：沿裂縫鑿“V”槽，槽深20 mm～50 mm，槽寬20 mm～30 mm，然后用鋼絲刷將槽清理干凈，再用丙酮清洗，最后用環(huán)氧樹脂砂漿封閉裂縫。對于裂縫寬度大于0.1 mm的裂縫，采用灌環(huán)氧樹脂砂漿方法處理，工藝流程及技術(shù)要求如下：

裂縫處理→埋設灌漿嘴排氣管→封縫→試壓檢查→配制漿液→灌漿→檢查有無漏漿→去嘴封口。

5.2 裂縫處理技術(shù)要求

灌漿前先用鋼絲刷、毛刷、壓縮空氣機等除去裂縫周圍混凝土表面污物和松散物，并用丙酮將裂縫處寬10 cm范圍內(nèi)擦凈；埋設灌漿嘴，灌漿嘴的埋設間距一般在200 mm～300 mm之間，并盡量埋設在裂縫較寬處、裂縫交叉處；每條裂縫上均應有灌漿嘴，排漿、排氣嘴以便漿液順利填滿裂縫；用環(huán)氧樹脂砂漿封閉裂縫，待環(huán)氧樹脂砂漿固化后方能進行灌漿；灌漿前在封閉帶和灌漿嘴周圍刷肥皂水，用壓縮空氣檢查裂縫封閉情況和灌漿嘴是否漏氣；灌漿壓力應保持在0.2 MPa～0.3 MPa，灌漿從下至上進行，先從最下面的灌漿嘴進行灌漿，待上面的灌漿嘴流出漿液方能確定該段裂縫已灌密實。

[1] 成 盛.混凝土裂縫特征參數(shù)的圖形化定量分析新方法[J].浙江大學學報(工學版)，2011(6)：78-79.

[2] 張小亮.混凝土裂縫成因分析及控制[J].山西建筑，2010，36(4)：160-161.

[3] 劉鵬飛．混凝土裂縫的預防與處理[J].水利水電技術(shù)，2011(5)：65-66.

[4] 程 培.大體積混凝土裂縫的預防控制技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技，2012(12)：31-32.

[5] 吉順文.混凝土裂縫與內(nèi)外約束關系研究[J].三峽大學學報(自然科學版)，2011(3)：119-120

[6] 陳肇元.鋼筋混凝土裂縫機理與控制措施[J].工程力學，2006(z1)：92.

[7] JGJ/T 23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].

[8] GB/T 50334-2004，建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準[S].

[9] GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].

[10] CECS 21∶90，超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程[S].

Analysis of cracks reasons on the concrete cransfer beams and its treatment scheme

LUO Er-jie1LIU Feng2MO You1ZHOU Chang-quan3LIU Yue-yong3

(1.No.15ConstructionCompanyofSichuanProvince,Nanchong637700,China； 2.NuclearIndustrySouth-WesternConstructionGroupCo.，Ltd，Chengdu610017,China； 3.SichuanYujianyanConstructionQualityTestingLimitedLiabilityCompany,Chengdu610045,China)

In this article,after the removal of the template for the concrete transfer beams of the high-rise building, many transfer beams appeared vertically through the cracks. According to the structure of the engineering calculation and construction drawing, combined with the reality of cracks, uses a variety of detection methods to analysis the reasons of cracks , and put forward the feasible treatment scheme to provide a reference for similar projects in the future.

transfer beam, ultrasonic method, non-structural cracks, closed treatment

1009-6825(2014)11-0046-02

2014-01-26

駱邇杰(1972- )，男，工程師； 劉 鋒(1977- )，男，工程師； 莫 憂(1973- )，男，工程師，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師； 周昌全(1984- )，男，助理工程師； 劉躍勇(1985- )，男，助理工程師

TU375.1

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