混凝土結構裂縫的檢測與控制

劉 偉

（唐山市交通勘察設計院有限公司，河北唐山 063000）

0 引言

混凝土結構在建設和使用過程中出現不同程度、不同形式的裂縫，是相當普遍的現象。鋼筋混凝土結構受力機制和大量實踐經驗都說明：混凝土結構的裂縫是不可避免的，裂縫是一種人們可以接受的材料特征。但過寬的裂縫在外觀上，給人們以不安全感；在質量上，不符合耐久性要求，且結構的破壞和倒塌是從裂縫的擴展開始。因此研究鋼筋混凝土結構的裂縫產生原因及裂縫檢測和控制具有重要的社會意義。本文歸納相關規范，結合實踐經驗，就裂縫產生的原因、裂縫檢測及處理進行闡述。

1 裂縫產生的原因

混凝土結構產生裂縫有多方面的原因，但歸納起來有兩大類:第一類：由荷載引起的裂縫，也稱結構性裂縫，其裂縫與荷載有關，預示結構承載力可能不足或存在問題；第二類：由變形引起的裂縫，也稱非結構性裂縫。混凝土結構產生裂縫的原因可以具體分為以下7種。

1.1 材料質量

由材料質量原因引起的裂縫較常見的是水泥,粗細骨料質量不好。這種情況造成的后果是結構承載能力降低，剛度很差，空氣穩定性很弱，容易發生隱患。

1.2 施工工藝

施工工藝不完善也會引起裂縫的產生。如：混凝土的攪拌、運輸、澆搗、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，混凝土養護。特別是早期養護質量與裂縫的關系密切，早期表面干燥或早期內外溫度較大等都可能是裂縫產生的直接或間接原因。

1.3 地基變形

在混凝土結構中，造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定于地基變形的情況，由于地基變形造成的應力相對較大，使得裂縫一般是貫穿性的。

1.4 溫度變形

溫度應力裂縫產生的主要原因是由于混凝土澆筑后,聚積在內部的水泥水化熱不易散發,造成混凝土的內部溫度升高,而混凝土表面散熱較快,這樣形成較大的內外溫差,使混凝土內部產生壓應力,表面產生拉應力，從而形成裂縫。這種裂縫一般產生很早,多呈不規則狀態,深度較淺,屬表面性質。表面裂縫易產生應力集中,能促使裂縫進一步開展。

1.5 濕度變形

混凝土在空氣中結硬時，體積會逐漸減小，一般稱這種情況為干縮。收縮裂縫較普遍，常見于現澆墻板式結構、現澆框架結構等，通常是因為養護不良造成。

1.6 結構受荷

結構受荷后產生裂縫的因素很多，施工中和使用中都可能出現裂縫。例如：早期受震、拆模過早或方法不當、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉預應力值過大等均可能產生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板受彎構件，在使用荷載作用下往往會出現不同程度的裂縫。

1.7 徐變

混凝土徐變造成開裂或裂縫發展的例子工程中也很常見。據文獻記載受彎構件截面混凝土受壓徐變，可以使構件變形增大2～3倍，預應力結構因徐變會產生較大的應力損失，降低了結構的抗裂性能。

2 裂縫的檢測

裂縫檢測的目的是查明裂縫的分布特征、寬度、深度及發展情況，為裂縫的分析和后續處理提供依據。

2.1 裂縫寬度的檢測

裂縫寬度沿其長度方向一般是不均勻的，寬度觀測位置每條裂縫至少兩處，一處應在裂縫的最寬處，另一處應在裂縫的末端。

測量裂縫寬度常用工具是裂縫比對卡和讀數顯微鏡。裂縫比對卡上面有粗細不等并標注有寬度的平行線條，將其覆蓋于裂縫上，可比較出裂縫的寬度；讀數顯微鏡是配有刻度和游標的光學透鏡，從鏡中看到的是放大的裂縫，通過調節游標讀出裂縫寬度[1]。

如裂縫仍在發展，裂縫寬度值上應標明檢測時間，便于分析裂縫變化。

2.2 裂縫深度的檢測

裂縫深度沿其長度方向一般也是不均勻的，檢測一般只針對裂縫寬度最大處。

裂縫深度檢測有鑿開法和超聲波法。采用鑿開法，先用醫用針管吸入紅墨水，從縫口注入，然后局部鑿開裂縫，測定紅墨水深入深度即為裂縫深度。該方法由于是局部破損檢測，不便于大面積使用，且適用裂縫深度也有一定限制，不適用于深度較大的裂縫。超聲波法由于是無損檢測，且對裂縫深度沒有限制，有著廣泛的應用。

3 裂縫處理

根據檢測的裂縫情況，分析裂縫產生的原因，采取對應的處理措施。

3.1 非結構性裂縫

3.1.1 表面修補法

即在開裂的混凝土表面涂刷水泥漿、油漆、瀝青、環氧樹脂等液體材料，多層涂刷，靠液體的毛細吸力擠進裂縫，堵塞裂縫，減少滲漏、防止鋼筋銹蝕，提高結構耐久性和滿足表觀要求。一般適用于寬度較小的裂縫處理。

3.1.2 壓力灌漿法

即在裂縫中埋設若干個灌漿嘴，通過壓力將水泥漿、石灰漿、化學漿、瀝青漿等膠結材料灌入混凝土裂縫內，對裂縫進行粘合、封閉和補強。一般適用于寬度較大的裂縫處理。

3.1.3 填充法

用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫,作業簡單,費用低。寬度小于0.3 mm,深度較淺的裂縫,或是裂縫中有充填物,用灌漿法很難達到效果的裂縫的處理，以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。

3.1.4 電化學防護法

電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。這種方法的優點是防護方法受環境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結構也可用于新建結構。

3.1.5 生物修補法

它模仿生物組織受傷部位自動分泌某種物質，從而使創傷部位得到愈合的機能。在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分在混凝土內部形成智能型仿生愈合神經網絡系統，混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

3.2 結構性裂縫

結構性裂縫的加固方法有以下幾種：加大截面法、外包鋼加固法、預應力加固法、增加支點加固法、粘鋼或碳纖維加固法及多種方法的聯合使用。具體使用何種方法，要綜合原結構特征、裂縫嚴重程度、現場施工適用性、施工周期、費用等多種因素，通過專門的設計確定[2]。

混凝土結構裂縫加固設計和施工，不同于新建混凝土結構，必須注意以下幾點：

（1）加固前，原結構的變形已完成，在未卸除原已承受荷載情況下，加固后的結構屬于二次受力，新增加的結構只有在荷載或變形發生變化時，才開始受力，新增加結構的材料強度不能得到充足發揮。

（2）加固后，新老結構能否重新組合，形成整體發揮作用，關鍵取決于新老混凝土結合面能否有效結合。實際上，新老結合面的抗剪強度遠低于一次性澆注的混凝土，因此，在設計和施工過程中，要采取適當構造和施工措施，提高兩者的結合性能。

（3）在加固施工過程中，要注意原結構的保護。在沒有安全保障的情況下，不能改變原結構的整體穩定性，盡量不要增加原結構承受的荷載[3]。

4 結語

正確的設計、嚴格的施工過程和質量控制、嚴禁過度使用是預防混凝土結構裂縫的有效方法。結構、構件一旦出現超裂縫，首先應檢測裂縫的基本情況，分析裂縫產生的原因，根據裂縫嚴重程度和對結構的危害大小，采取適當的修補、封護處理或加固措施。

[1]李磊,程云杉.高層混凝土結構中幾個主要受力部位的裂縫分析及控制[J].河南大學學報(自然科學版),2002.

[2]張海峰.淺析混凝土裂縫產生原因及預防措施 [J].今日科苑,2008,(04).

[3]許金渤.淺談混凝土的施工質量控制[J].科技信息，2009，（06）.