混凝土結構裂縫的成因檢測及分析

王文治 李 蕊

（大連錦華材料檢測有限公司，遼寧 大連 116000）

作為建筑工程當中非常典型的類型，混凝土結構在其既定的壽命周期當中出現裂縫著實在所難免。對于已經出現了混凝土結構裂縫的建筑，就這些裂縫展開成因檢測和性質鑒定的過程中，采用合理且有效的處理措施，有助于提高建筑的持久性、耐久力。

1 理論總結與綜述

1.1 常見的混凝土結構裂縫的分類及危害

1.1.1 混凝土結構裂縫的形成原因所致的分類

1.根據裂縫的開展程度進行分類。其通常可以劃分為貫穿性裂縫、表面性裂縫以及破壞性裂縫。

2.按裂縫的形式進行分類。其一般可以被劃分為垂直裂縫、水平裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫以及不規則裂縫等幾大類別。

3.根據裂縫的形成原因進行分類。其可以被劃分為材料因素裂縫、設計因素裂縫、使用因素裂縫、施工因素裂縫以及溫度因素裂縫等幾個主要類別。

4.根據裂縫的尺寸大小進行分類。一般情況下有微觀裂縫和宏觀裂縫之分，前者一般存在于混凝土結構的內部，寬度一般不超過0.05 毫米，而且在混凝土內部也不夠貫通；宏觀裂縫則主要指那些尺寸比較大的裂縫，其一般情況下會超過0.05 毫米，極有可能存在于混凝土結構的內部，也有可能存在混凝土結構的表面。[1]

1.1.2 混凝土結構裂縫的主要危害

首先，會對混凝土結構的承載能力、正常使用、耐久性、美觀等造成非常直接的影響；其次，如果結構裂縫過大，有可能導致混凝土結構或者構件被徹底報廢，或者造成后續返工，導致嚴重的材料浪費以及不可估量的經濟損失。[2]

1.2 混凝土結構裂縫的成因分析

1.2.1 沉降所致的裂縫

其主要是指在沒有經過妥善的加固處理或者說在地基遭受到嚴重破壞的情況下，因為沒有經過嚴格的剛度調平，導致局部沉降過大，最終讓混凝土結構建成之后的地基出現不均勻的沉降，進而導致混凝土結構開裂。

1.2.2 收縮所致的裂縫

對于混凝土本身而言，其在硬化或者凝結的過程中很容易出現收縮的情況，主要包括凝結階段水泥凝膠體的體積收縮、塑性收縮、碳化收縮以及混凝土結構硬化階段的失水干縮。一旦收縮受到約束卻又沒有辦法自由發生，就會導致收縮裂縫的出現。[3]這一過程和混凝土施工有著直接的關系，其可以通過對施工過程進行監督管控，減少裂縫出現的概率。

1.2.3 荷載所致的裂縫

這也是混凝土結構當中較為常見的一類裂縫，倘若混凝土結構在建造過程中始終沒有辦法達到設計強度方面的要求，在荷載的影響下，其所承受的外力超過了混凝土本身的彈性極限時，就會裂開。而且隨著荷載作用的逐漸加強，裂縫會從小逐漸變大，最終形成明顯的荷載裂縫。

從作用來看，荷載對混凝土結構會產生剪力作用、扭矩作用、彎矩作用、拉壓力作用甚至集中作用的合集；在對墻體或者薄壁混凝土構件進行施工時，即便其已經達到了設計強度方面的要求，也會容易在施工過程中因為受到撞擊而產生裂縫。

1.2.4 溫度所致的裂縫

受自然環境當中種種溫度所影響，混凝土建筑內部和結構表面很容易出現溫度變形的情況，但是如果受到外界所限制，變形沒有自由發生時，混凝土結構當中就有可能產生溫度應力，一旦溫度應力超過了混凝土的抗拉強度，其就有可能發生開裂。之所以會出現溫度裂縫，原因要么在于水泥本身的水化熱，要么在于施工過程中出現的溫差。

在混凝土結構施工的過程中，室內和室外本身就存在一定的溫差，再加上不可避免的晝夜溫差、四季更迭所導致的溫度影響，結構當中很容易產生一定的溫度應力以及裂縫。尤其在一些高層和多層建筑當中，由于建筑頂部常年承受著日光折射，面臨著巨大的溫差變化，所以這也是混凝土裂縫最為嚴重的區域。根據我國建筑規范要求，因為高層建筑的溫度應力相對明顯，外墻最好使用幕墻對其進行包裹，進而減少外界溫度變化對建筑主體結構造成的影響；混凝土在凝結硬化的過程中，因為水泥會伴隨水化熱而釋放出大量的熱量，而且大部分集中在澆筑后的7 個小時內，一旦水化熱促使混凝土結構的內部溫度比較高，與外部的低溫度形成一定的溫差，其就會因此產生裂縫。

1.3 混凝土結構裂縫的主要檢測方法

1.3.1 裂縫形態的檢測方法

其主要是指在掌握混凝土結構基本表現形式的前提條件下，就裂縫形成的原因、特點展開深入分析。形態檢測往往需要結合多種手段以及方法，及時掌握混凝土結構裂縫的表現形態，確定其變化趨勢，這樣更有助于在后續采取相對合理的辦法來對裂縫進行處理。

1.3.2 對裂縫寬度以及長度的檢測

針對混凝土結構裂縫進行寬度以及長度的檢測是非常關鍵的一環，因為這直接關系到后續修復究竟該采取怎樣的方法。通常情況下，混凝土裂縫發生的原因不同、長度不同、位置不同，在對裂縫寬度以及長度進行檢測的過程中，除了要檢測裂縫最大的寬度，還要注意檢測兩端的寬度。對混凝土結構裂縫寬度的檢測辦法一般有列寬檢測儀和對比卡，對長度的檢測一般會使用激光測距儀和卷尺，當然在實際檢測過程中，還要對裂縫的變化進行動態觀察。

1.3.3 裂縫深度的檢測方法

其主要包括兩種檢測辦法，分別是開鑿法和超聲波法。前者主要是指針對混凝土結構灌注紅墨水，然后在裂縫進行局部的開鑿處理，通過監測紅墨水入侵的深度，來判斷裂縫的深度。不過這樣的檢測方法會有一定的局限性，一旦裂縫深度較大，檢測的結果也就不會非常準確；后者一般是使用超聲波穿透聲來進行測速，進而對混凝土材料的質量展開分析。

1.4 混凝土結果裂縫的處理措施探討

對于很多項目工程而言，混凝土會因為一些原因而出現結構裂縫，為了避免其持續惡化，有必要對其加以處理，以免對后續建筑結構的安全性、耐久性以及適用性造成影響。能夠用來進行混凝土裂縫處理的方法非常多，主要方法有下述幾種。

1.4.1 灌漿處理辦法

其主要是指利用壓力設備將修補的漿液注入到混凝土裂縫當中，最終達到閉合裂縫的目的。

1.4.2 表面涂抹處理辦法

其主要是指利用涂料將裂縫的表面涂抹遮蓋住。相對來說，這是一種比較常見的操作辦法，針對一些比較輕微的裂縫進行處理，以免影響到建筑的美觀度。但整體而言，這種操作方法具體適用的空間其實頗為有限，只能處理一些長度和深度不大，不會影響到結構安全的裂縫，本質上還可以起到美化和修飾的作用。在對裂縫進行掩飾的操作處理過程中，通常會采用對表面進行涂刷的辦法，盡可能先將裂縫的表面清理干凈，然后再進行涂刷和填充，進而達到理想的修飾效果。

1.4.3 填充封堵的處理辦法

利用水泥砂漿對混凝土結構裂縫進行填補，必要時可以對裂縫進行先期處理，然后再用材料進行封堵。

1.封閉裂縫的操作方法。針對一些破損比較明顯的裂縫，為了避免混凝土結構遭到更為嚴重的損失，可以采取封閉裂縫的操作辦法，確保結構的完整性。在封閉裂縫方法的選擇方面，可以結合裂縫的實際情況，采取抽吸灌漿、壓力灌漿或者浸漬混凝土等方法，確保混凝土結構的整體性可以及時恢復。

2.結構加固的處理辦法。針對那些已經波及安全的混凝土結構裂縫，必須采取加固的辦法進行處理，確保其能夠滿足建筑承載的安全要求。結合混凝土結構固件的加固設計要求，通常可以采取的加固方法包括外貼鋼板法、大截面法、外包鋼加固法、預應力加固法和置換加固法。

首先，是外貼鋼板法。其主要是借助薄的鋼板或者其他類型的鋼材，通過雙組分環氧黏合劑附著在混凝土結構的表面，最終形成混凝土-膠-鋼板相組合的系統，其具有操作簡單、施工周期短、不損傷原始配件、對原始配件外形影響比較小的優勢；其次，是外包鋼加固法。其主要是指利用型鋼包裹在構件的四個角落進行加固，具有現場工作量小、簡單操作、受力比較可靠的特點，對于那些不允許增大原始構件截面尺寸的裂縫要求，可以采取如此方式進行處理；再次，是預應力加固法。這種方法具有卸載、改變結構內力以及加固的三種效果，比較適合對大跨結構進行加固。利用預應力鋼筋在構件外側進行張拉，可以起到提高正截面、增加主筋以及斜面強度的效果，與此同時也提高了其剛度，本質上是一種相對積極的操作方式；最后，是置換加固法。這種操作辦法一般會被用在梁或者偏心受壓柱當中，首先按彎矩圖判斷確定最危險的截面，然后在界面受壓區域使用更高一級的新混凝土置換老混凝土，當然在此過程中必須注意且剖面必須做到直角平整。

2 案例分析

2.1 案例基本情況

案例項目屬于商住兩用樓，一共9 層（地下1 層，地上8 層）。樓體平面為矩形，總長度為28 米、總寬度為11.9 米。該項目于2017 年正式竣工并投入使用，目前住宅率已經達到100%，商業出售率達到60%。

2.2 混凝土結構裂縫問題的出現

該住宅樓的四層因為用戶裝修在板底出現裂縫，為了確保建筑結構的安全性，需要對樓面的裂縫情況進行檢測。具體的檢測內容包括：住宅樓樓板裂縫的鑒定、住宅樓樓板結構裂縫出現的主要原因檢測、對住宅樓樓板結構進行鑒定、總結出能夠解決住宅樓樓板裂縫問題的方法。

2.3 檢測方法

2.3.1 樓板混凝土抗壓強度的檢測

借助回彈法對混凝土抗壓強度進行檢測，檢測結果表明混凝土抗壓強度滿足原始設計的強度要求。

2.3.2 樓板底部的鋼筋檢測

使用CM9 鋼筋檢測儀器對樓板底部配置的鋼筋其本身的受力直徑、保護層厚度等進行檢測，檢測結果表明，項目樓板底部鋼筋混凝土保護層的厚度符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》以及《混凝土結構工程施工質量驗收規范》中的要求。

2.3.3 樓板厚度的檢測

采用樓板厚度檢測儀器對樓板厚度進行檢測，檢測結果表明，項目樓板厚度符合《混凝土結構工程質量驗收規范》當中的要求。

3 案例項目混凝土裂縫出現的原因以及具體的處理措施

3.1 裂縫出現的原因以及應對策略分析

根據《房屋裂縫檢測與處理技術規程》內容顯示，項目面板的強度以及鋼筋配置完全符合建筑設計要求，而通過對樓板受彎承載力進行分析不難發現，項目的樓板完全符合承載力的具體要求，裂縫的出現意味著其屬于非荷載方面的裂縫。后續通過分析發現，該裂縫本質上屬于干縮裂縫，針對這一類型的裂縫進行處理，最好使用壓力注漿法。

3.2 裂縫處理結果以及檢測

第一，要對出現裂縫的構件進行處理，沿著裂縫走向至兩側100 毫米以內的位置，進行雜物清理。

第二，在裂縫兩端以及交叉的位置直至裂縫深處，埋設注漿管，間隔為400 毫米每次。

第三，使用專用的封縫膠對裂縫進行處理，確保膠層沒有任何氣泡，并且厚度必須超過2 毫米，與注漿嘴的位置進行密封連接。

第四，進行注漿操作，從頂端到末端，嚴格按照從高到低的順序進行注漿。

第五，等到注漿完成以后，在壓力穩定一段時間之后，再把注漿嘴徹底關閉。

第六，根據《房屋裂縫檢測與處理技術規程》當中的內容，有必要對裂縫處理的效果進行全方位的檢查。要在封縫膠固化以后進行壓氣實驗，檢查封閉效果，同時還要觀察注漿壓縮空氣壓力值完全等于注漿壓力值時，后續是否有氣泡出現，如果存在漏氣的情況，必須立刻進行修補。

混凝土結構裂縫是能夠影響到混凝土結構安全性、適用性以及耐久性的關鍵性因素。當然其之所以會發生，完全是不同因素所導致的，因此必須加強對其產生原因的分析，并對其進行監測。在實際推進工程建設的過程中，不僅需要注意設計因素等對混凝土裂縫所造成的影響，而且要注意材料不同是否會導致出現混凝土結構裂縫，當然這些因素并非是獨立存在的，往往是在相互作用的情況下發生影響的，所以必須對其進行系統地、綜合維度的考量。