混凝土结构裂缝的检测与控制.pdf

2 5 6 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4年 6 月第 6 期 混凝土结构裂缝的检测与控制 刘 伟 ( 唐 山市交通勘 察设计 院有限公 司 ， 河北唐 山 0 6 3 0 0 0) 摘 要 ： 混凝 土是一种抗 拉能力很低 的脆性材料 ， 在施 工和使用过 程中 ， 当发 生温度 、 湿度变化 、 地基不均匀 沉降等 时 ， 极容易产 生裂 缝。混凝土结构的裂缝开展过大将影响建筑物的美观、 适用性和耐久性， 严重的甚至危及建筑结构的安全。该文通过对裂缝形状 、 开裂规律和裂缝的检测， 分析了裂缝产生的原因， 阐述了裂缝的检测方法和使用范围， 提出了裂缝预防与控制的方法。 关 键词 ： 混凝 土结构 ； 裂缝 ； 检测 ； 预防 ； 控 制 中图分 类号 ： T U 3 7 文 献标 识码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 2 5 6 0 2 0 引言 混凝土结构在建设 和使用过程 中出现不 同程 度 、 不同形式的裂缝 ， 是相 当普遍的现象 。钢筋混 凝土结构受力机制和大量实践经验都说 明 ：混凝 土结构 的裂缝是不可避免的 ，裂缝是一种人们可 以接受的材料特征。但过宽的裂缝在外观上， 给人 们 以不 安全感 ； 在 质量上 ， 不符 合耐久性要 求 ， 且 结构 的破坏和倒 塌是从裂缝的扩展开始 。因此研 究钢筋混凝土结构的裂缝产生原因及裂缝检测和 控制具有重要的社会意义 。本文归纳相关规范 ， 结 合实践经验， 就裂缝产生的原因、 裂缝检测及处理 进 行 阐述 。 1 裂 缝产生 的原 因 混凝土结构产生裂缝有多方面的原 因， 但归纳 起来有两大类： 第一类 ： 由荷载引起 的裂缝 ， 也称结 构性裂缝 ， 其裂缝与荷载有关 ， 预示结构承载力可 能不 足或存在问题 ；第二类 ：由变形引起的裂缝 ， 也称非结构性裂缝 。混凝 土结 构产生裂缝的原 因 可以具体分为以下 7种。 1 1 材料质量 由材料质量原因引起的裂缝较常见的是水泥， 粗 细骨料质量不好。这种隋况造成的后果是结构承载能 力降低， 刚度很差， 空气稳定性很弱， 容易发生隐患。 1 2 施工工艺 施工工艺不完善也会引起裂缝的产生 。如 ： 混 凝土 的搅 拌 、 运输 、 浇捣 、 振实各 道工序 中的任何 缺陷和疏漏 ， 混凝土养护 。特别是早期养护质量与 裂缝的关系密切 ，早期表面干燥 或早期 内外温度 较大等都可能是裂缝产生的直接或间接原因。 1 3地基变形 在混凝土结构中 ， 造成开裂主要原 因是不均匀 收 稿 日期 ： 2 0 1 4 0 1 1 0 作者简介： 刘伟( 1 9 8 7 一 ) ， 男 ， 河北遵化人， 助理工程师， 从事工 程 监理工作 。 沉 降。裂缝 的大小 、 形状 、 方 向决定于地基变形 的 情况 ， 由于地基变形造成的应力相对较大 ， 使得裂 缝一般是贯穿性的。 1 4 温度变形 温度应力裂缝产生 的主要 原因是 由于混凝 土 浇筑 后， 聚积在 内部 的水泥水化热 不易散 发， 造 成 混凝土的内部温度升高， 而混凝土表面散热较快， 这 样形成较大的内外温差， 使混凝土 内部产生压应力， 表面产生拉应力 ， 从 而形成裂缝 。这种裂缝一般产 生很早， 多呈不规则状态， 深度较浅， 属表面性质。表 面裂缝易产生应力集 中， 能促使裂缝进一步开展 。 1 5 湿度变形 混凝土在空气中结硬时 ，体积会逐渐减小 ， 一 般称这种情况为干缩 。收缩裂缝较普遍 ， 常见于现 浇墙板式结构 、 现浇框架结构等 ， 通 常是 因为养 护 不 良造成 。 1 6 结构受荷 结构受荷后产生裂缝 的因素很多 ， 施工 中和使 用 中都可能 出现裂缝 。例如 ： 早期受震 、 拆模过早 或方 法不 当 、 构件 堆放 、 运输 、 吊装 时的垫块或 吊 点位置不 当、 施工 超载 、 张拉预应力值过大等均 可 能产生裂缝 。 而最常见 的是钢筋混凝土梁 、 板受弯构 件 ， 在使用荷载作用下往往会 出现不同程度的裂缝。 1 7 徐变 混凝土徐 变造成开裂或裂缝 发展 的例子工 程 中也很常见 。据文献记载受弯 构件截 面混凝土受 压徐变， 可以使构件变形增大 2 3 倍 ， 预应力结 构 因徐变会产生较大 的应力损失 ，降低 了结构 的 抗裂性能。 2裂缝 的检 测 裂 缝检测 的 目的是查 明裂缝 的分布特 征 、 宽 度 、 深度及发展情况 ， 为裂缝 的分 析和后续 处理提 供依据 。 2 1 裂缝宽度的检测 裂缝宽度沿其长度方向一般是不均匀的， 宽度 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年 6 月第 6 期 城 市道桥 与 防洪 管理施工 2 5 7 观测位置每条裂缝 至少两处 ，一 处应在裂缝 的最 宽处 ， 另一处应在裂缝 的末端 。 测量裂缝 宽度常用工具是 裂缝 比对卡和读数 显微镜 。裂缝 比对卡上面有粗 细不等并标注有 宽 度的平行线条， 将其覆盖于裂缝上， 可 比较出裂缝 的宽度 ；读数显微 镜是 配有刻度 和游标 的光学透 镜 ， 从镜 中看到 的是放大 的裂缝 ， 通过调节游标读 出裂缝宽度 】 。 如裂缝仍在发展 ，裂缝宽度值上应标明检测 时间 ， 便于分析裂缝变化 。 2 2裂缝深度的检测 裂缝 深度 沿其 长度 方 向一 般也 是不 均匀 的 ， 检测一般 只针对裂缝 宽度最大处。 裂缝深度检测有凿开法和超声波法。采用凿 开法 ， 先用 医用针 管吸 人红墨水 ， 从缝 口注入 ， 然 后局部凿开裂缝 ，测定 红墨水 深入深度 即为裂缝 深度 。该方法由于是局部破损检测 ， 不便 于大面积 使用 ， 且适用裂缝深度也有一定 限制 ， 不适用 于深 度较大的裂缝 。超声波法 由于是无损检测 ， 且对裂 缝深度没有 限制 ， 有着广泛 的应用。 3裂缝 处理 根据检测 的裂缝情 况 ， 分析裂缝产生 的原 因 ， 采取对应的处理措施 。 3 1 非结构 性裂缝 3 1 1 表面修补法 即在开裂的混凝 土表 面涂刷水泥浆 、油漆 、 沥青 、 环氧树脂 等液体 材料 ， 多层涂刷 ， 靠液体 的 毛 细吸力挤进 裂缝 ， 堵 塞裂缝 ， 减少渗 漏 、 防止 钢 筋锈蚀， 提高结构耐久性和满足表观要求。一般适 用 于宽度较小 的裂缝处理。 3 1 2 压力灌 浆法 即在裂缝中埋设若干个灌浆嘴 ，通过压力将 水泥浆 、 石灰浆 、 化学浆 、 沥青浆等胶结材料灌入 混凝土裂缝内， 对裂缝进行粘合 、 封闭和补强。一 般适用于宽度较大 的裂缝处理。 3 1 3 填 充法 用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较 宽 的裂缝， 作业简单， 费用低 。宽度小于 0 3 m m， 深 度较浅的裂缝， 或是裂缝 中有充填物， 用灌浆法很 难达 到效果 的裂缝 的处理 ，以及小规模裂缝 的简 易处理可采取开 v型槽， 然后作填充处理。 3 1 4 电化学 防护法 电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化 学作 用 ，改变混凝土或钢筋混凝土所处 的环境状 态 ， 钝化钢筋 ， 以达到防腐的目的。阴极防护法 、 氯 盐 提取法 、碱性 复原法是化学防护法 中常用 而有 效的三种方法 。这种方法 的优 点是防护方法 受环 境 因素 的影响较小 ，适用钢筋 、混凝土的长期防 腐 ， 既可用于已裂结构也可用于新建结构。 3 1 5 生物修补法 它模仿生物组织受伤部位 自动分泌某种物 质， 从而使创伤部位得到愈合的机能。在混凝土的 传统组分 中加入某些特殊组分 在混凝 土内部形成 智能型仿生愈合神经 网络系统 ，混凝 土出现裂缝 时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。 3 2结构性裂缝 结构性裂缝 的加 固方法有 以下几种 ：加大截 面法 、 外包 钢加 固法 、 预应力加 固法 、 增加支 点加 固法、粘钢或碳纤维加固法及多种方法的联合使 用。具体使用何种方法， 要综合原结构特征、 裂缝 严重程 度 、 现场施工适 用性 、 施工 周期 、 费用 等多 种因素 ， 通过专 门的设计确定 2 。 混凝 土结构 裂缝 加固设计 和施工 ，不同于新 建混凝土结构 ， 必须注意以下几点 ： ( 1 ) 加固前 ， 原结构的变形已完成 ， 在未卸除 原 已承受荷载情 况下 ，加 固后 的结 构属于二次受 力 ， 新增加的结构只有在荷载或变形发生变化时 ， 才开始受力 ，新增加结构的材 料强度不能得 到充 足发挥 。 ( 2 ) 加 固后 ， 新老结构能 否重新组 合 ， 形成整 体发挥作用 ，关键取决于新老混凝土结合面能否 有效结合 。实际上 ， 新老结合面的抗剪强度远低于 一 次性浇注 的混凝土 ，因此 ，在设计和施工过程 中 ， 要采取适当构造和施 工措施 ， 提高两者的结合 性能 。 ( 3 ) 在加 固施工 过程 中 ， 要 注意原 结构 的保 护。在没有安全保障的情况下， 不能改变原结构的 整体稳定性 ， 尽量不要增加原结构承受的荷载3 1。 4结语 正确 的设计 、 严格 的施工过程和质量控制 、 严 禁 过度使 用是预 防混凝 土结 构裂缝 的有效 方法 。 结构 、 构件一旦 出现超裂缝 ， 首先应检测裂缝 的基 本情况 ， 分析裂缝产生 的原因 ， 根据裂缝严重程度 和对结构的危害大小 ， 采取适当的修补、 封护处理 或加 固措施 。 参 考文献 李磊， 程云杉 高层混凝土结构中几个主要受力部位的裂缝分析 及控制【 J 河南大学学报( 自然科学版) ， 2 0 0 2 2 张海峰 浅析混凝土裂缝产生原因及预防措施 【 J 今 日科苑， 2 0 0 8 ， ( o 4 ) 3 】 许金渤 浅谈混凝土的施工质量控制【 J 】 科技信息， 2 o o 9 ， ( o 6 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m