建筑工程施工中應(yīng)用傳感器探測混凝土裂紋及裂縫的防治技術(shù)試析

翁邦正，張?zhí)飸c，龐拓，李洪，閔旭

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

在建筑工程施工過程中，混凝土經(jīng)常受到熱裂縫的破壞，一旦澆筑大體積混凝土，水泥水化會(huì)使其溫度升高[1]。大量研究結(jié)果表明，混凝土外表面的冷卻速度快于芯部，由于混凝土導(dǎo)熱性差，表面與芯部之間的溫度梯度較大[2]。在早期，由于溫差引起的混凝土不均勻膨脹在表面產(chǎn)生熱拉應(yīng)力，而在后期，由于相鄰混凝土或巖體的變形，在約束面附近的混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力[3]。早期混凝土的抗拉強(qiáng)度較低，當(dāng)混凝土中的抗拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱開裂[4]。除此之外，其他混凝土結(jié)構(gòu)中也會(huì)出現(xiàn)熱裂縫，如大體積基礎(chǔ)、墩、厚板、核電站、結(jié)構(gòu)柱等混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫破壞了混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，降低了結(jié)構(gòu)的耐久性[5]。因此，關(guān)于混凝土裂縫防治技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用，成為當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域重點(diǎn)研究的課題之一。

2 工程概況

某市某小學(xué)教學(xué)樓共計(jì)三層，始建于1993年，建筑面積為2700m2，該教學(xué)樓的建筑結(jié)構(gòu)為一側(cè)連廊的單跨框架式。具體結(jié)構(gòu)參考見表1所示。

表1 結(jié)構(gòu)控制參數(shù)鑒定結(jié)果匯總

3 混凝土裂縫倍位的分析及防治

3.1 傳感器探測混凝土裂紋及裂縫的防治技術(shù)分析

隨著試驗(yàn)研究對鋼筋混凝土設(shè)計(jì)中使用性能（裂縫）要求的需要，數(shù)值研究也得到廣泛應(yīng)用[6]。目前，用于檢測和量化工程系統(tǒng)中裂紋的可用工具和技術(shù)主要為傳感器，可以基于振動(dòng)傳感器獲取表面數(shù)據(jù)。當(dāng)傳感器靠近裂紋放置時(shí)，可以更準(zhǔn)確地檢測到裂紋。然而，這些工具和技術(shù)無法識(shí)別裂紋中的分支以及裂紋隨時(shí)的擴(kuò)展。基于此，本研究利用圖像處理工具和技術(shù)量化裂縫，同時(shí)，以現(xiàn)代科技術(shù)對當(dāng)前建筑物進(jìn)行鑒定評(píng)估。

在建筑施工中，最常見的裂縫是房屋四周陽角處，一般會(huì)出現(xiàn)形狀突變，以及小面積的樓板裂縫。這種裂縫所在部位，會(huì)影響建筑整體美觀，強(qiáng)度也難以符合質(zhì)量要求。因此，面對這種裂縫問題，應(yīng)及時(shí)采取措施（見圖1）。

圖1 混凝土裂縫情況展示

綜合來看，得到第一等級(jí)鑒定評(píng)述。

①建筑外部存在幾處較為明顯的水平橫向混凝土裂縫，基礎(chǔ)并未存在不均勻沉降，建筑周邊未出現(xiàn)危險(xiǎn)的地質(zhì)形態(tài)。

②建筑承重主體未見明顯脫開現(xiàn)象。

③本次研究的建筑結(jié)構(gòu)處于抗震有利地段，但結(jié)構(gòu)的剛度分布不均。

④建筑結(jié)構(gòu)中梁、柱位置的砼符合強(qiáng)度要求，但砂漿材料并未滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度要求。

混凝土裂縫對整體建筑結(jié)構(gòu)體系的影響系數(shù)獲得：在鑒定中發(fā)現(xiàn)，圈梁的設(shè)置并不符合當(dāng)前規(guī)范要求，因此，體系影響系數(shù)取ψ2=0.7，既有建筑的構(gòu)造設(shè)置不符合國家規(guī)范要求乘以0.8的系數(shù)。結(jié)構(gòu)體系還需要考慮砂漿強(qiáng)度，等級(jí)為M4，再對其乘以0.9的系數(shù)，綜合約等于0.5。除考慮結(jié)構(gòu)體系系數(shù)外，還需要考慮局部影響系數(shù)，該系數(shù)主要對墻肢局部位置尺寸予以鑒定，鑒定結(jié)果顯示該部位尺寸不符合規(guī)范要求，故，影響系數(shù)取ψ2=0.9。

3.2 防治技術(shù)措施

墻體以及陽臺(tái)板、檐口板裂縫寬度＜1mm的裂縫采用灌縫膠封閉；＞1mm的裂縫，且與圈梁脫離的鑿除。具體建筑結(jié)構(gòu)墻體加固情況，可見下圖2～3所示。

圖2中，第一層墻體加固，對外需采用鋼筋網(wǎng)加水泥砂漿面層加固，部分墻體采用鋼筋混凝土板墻面層加固措施。

圖2 一層墻體加固平面圖

圖3中，全部橫向墻體鑿除粉刷層后采用鋼筋混凝土板墻面層加固，全部縱向墻體鑿除粉刷層后，采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固。

圖3 二層墻體加固平面圖

鋼筋銹蝕脹裂、砼剝落部位：去除松散砼，外露鋼筋涂抹阻銹劑后采用聚合物砂漿封閉。部分縱橫墻交接處、房屋四角及支撐大梁墻段位置增設(shè)構(gòu)造柱。全部梁柱構(gòu)件鑿除粉刷層后，涂抹阻銹劑。樓面及屋面預(yù)制板均重新澆筑細(xì)石混凝土，墻體與柱連接處增設(shè)拉結(jié)鋼筋，陽臺(tái)板粘貼碳纖維布加固。加固施工前，須對建筑物進(jìn)行核對，與原設(shè)計(jì)圖紙復(fù)核無誤后方可按本圖進(jìn)行加固施工。同時(shí)，應(yīng)對建筑物加強(qiáng)沉降觀測。另外，預(yù)制板采用角鋼支撐系統(tǒng)進(jìn)行加固處理；在對單跨連廊的處理時(shí)，應(yīng)增設(shè)一跨框架將單跨框架改造為雙跨框架結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

本研究結(jié)合某建筑工程項(xiàng)目的分析，提出關(guān)于混凝土裂縫防治技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用試析，研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土裂縫防治技術(shù)實(shí)施前，應(yīng)能夠利用現(xiàn)代科技手段，準(zhǔn)確進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)中砼裂縫原因的評(píng)估，從而更有針對性地提出防治技術(shù)措施，保證建筑施工的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。