鋼筋混凝土結構裂縫檢測 與分析研究

秦春春

鋼筋混凝土結構的建筑，施工或使用一段時間后，建筑的混凝土梁、柱、板等結構構件或多或少會存在一些裂縫。在建筑發生問題后，通常會以產生裂縫的形式表現出來，不同的建筑問題有不同的裂縫類型，不同類型裂縫有不同的特點。裂縫是在建筑安全鑒定檢測中一個重要因素，根據裂縫特點采用對應的檢測方法可以快速而準確地檢測與分析裂縫，從而判斷建筑物產生問題的原因，進而分析其對建筑安全性的影響。

混凝土是一種非均勻材料混合體，經骨料、砂石、水泥和其他成分混合、振搗、攪拌而成，呈脆性。鋼筋混凝土結構的建筑，由于混凝土自身抗拉強度低的特性，當構件內應力不斷地累積超過了混凝土抗拉強度就會開裂。施工或在使用一段時間后，混凝土內部將發生收縮和徐變，構件內產生較大應力，同時建筑也有較大概率受到外部因素的影響，因此建筑的混凝土梁、柱、板等結構構件，或多或少會存在一些裂縫。

由于施工和使用時需要確保混凝土構件不出現裂縫，因此需要增大構件截面和配筋，或增加一些防護措施，這將會大幅增加建設預算，因此部分建筑的混凝土結構是允許帶裂縫工作的。因混凝土結構本身自帶微小裂縫，空氣中的二氧化碳和水分子等容易進入構件內部，銹蝕鋼筋從而影響結構安全。此外，在超過設計荷載限值的外部荷載作用和影響下，混凝土構件將產生較大應力和應變，產生開裂現象。

房屋產生問題后其最明顯的變化是會在其特定位置產生特定的裂縫，不同的裂縫其位置與形態都有不同的表現形式，根據裂縫的表現形式初步判斷裂縫的類型，通過針對性的檢測方法對裂縫進行檢測，可快速準確地判別裂縫的類型。對檢測結果分析得出建筑發生問題的原因，并提出經濟合理的裂縫處理建議。

一、常見裂縫類型及成因

鋼筋混凝土結構的建筑物在施工或使用過程中，導致混凝土構件開裂的因素有很多，常見的有建筑物不均勻沉降、溫度變化、濕度變化引起鋼筋銹蝕、荷載、設計等引起的。

1.不均勻沉降引起的結構裂縫

建筑物發生的不均勻沉降常常是因為地質條件發生改變與地基方面的原因：

（1）地基方面的原因：在地基土中，存在著許多的孔隙，在外部荷載的作用下，孔隙比減小，地基土一般都由好幾種不同的土組成，不規則地層在局部出現，致使土出現不均勻性，這時的淺基礎下地基的不均勻沉降很大。此外，北方嚴寒地區的建筑會受到地基中孔隙水的凍融影響，冬天孔隙水結冰體積變大，夏天解凍變成水，長時間變化使孔隙比增大也會使結構出現不均勻沉降。

（2）地質條件發生改變：過度采集地下水資源、挖礦和干旱等造成地下水位下降，持續大雨會使地下水位上升，滑坡、地震和泥石流之類的自然災害也會使得地質條件與設計時不一致，持力層發生變化，在面對不同荷載時候產生的沉降量發生改變從而使得上部建筑產生不同程度的沉降裂縫。

2.溫度變化引起的結構裂縫

（1）是因為在澆筑好混凝土后當地的氣溫發生劇烈的變化，發生較快的降溫，使得混凝土表面的溫度快速下降，與混凝土內部的溫度產生了較大的溫度差，在這種情況下，若構件受到外部力約束的作用時，容易產生深層裂縫或者產生貫穿等問題。

（2）是因為在混凝土的硬化過程中，混凝土會產生大量的水化熱，水化熱會使得混凝土內部的溫度不斷上升，此時會與表面混凝土產生溫度差，由于熱脹冷縮的原理，使得混凝土內部產生溫度應力，又因為混凝土構件是受壓不受拉的，則會使混凝土產生拉裂，從而產生溫度裂縫。

（3）是因為有的混凝土屬于預制類型的，技術要求蒸汽養護，若養護時沒有嚴格的執行，過早結束蒸汽養護，從而使得混凝土表面過快的降溫，一旦受到約束力的作用，則構件又容易產生溫度裂縫。

3.鋼筋銹蝕引起的結構裂縫

鋼筋銹蝕產生裂縫主要成因是由于混凝土構件長期暴露在自然環境中，空氣中的二氧化碳在適合的溫度下與空氣中水分達成一個平衡共同侵入混凝土構件中水泥漿裂縫中，與構件中的氫氧化鈣發生反應產生碳酸鈣,使得構件中的酸堿程度發生改變，堿度降低，從而使得混凝土對鋼筋保護度被削弱，使得鋼筋更容易發生銹蝕。當鋼筋發生銹蝕的時候，其體積會膨脹到原體積約2-6倍，從而使得構件內部產生應力，使得混凝土開裂，而混凝土的開裂使得空氣與水更為容易與鋼筋接觸，從而產生惡性循環，導致鋼筋有效截面不斷的減小，從而使得構件的承載力也隨之不斷減弱最終構件破壞。

4.荷載引起的結構裂縫

（1）在施工過程中，早期混凝土強度低，過早的拆除模板，結構自重會引起梁、板構件開裂，混凝土結構應嚴格按照標準進行拆模。

（2）使用過程中，因樓板堆積過多設備或重物，荷載超過設計荷載，也會引起梁、板構件開裂，出現影響結構安全的結構裂縫。部分工廠由于機械長時間往復振動，使混凝土構件產生疲勞裂縫。

（3）建筑到外部沖擊荷載和地震作用時，結構瞬間輸入巨大能量，結構構件自身的彈塑性變形無法完全耗散這部分能量，因此將引起結構開裂。鋼筋混凝土結構在建設時，應盡量避開道路急彎處、滑坡泥石流和軟土等不良地段，將基礎修建在堅固穩定的基巖上能減弱地震的影響。

5.設計問題引起的結構裂縫

設計問題產生裂縫一般是由于設計方在進行結構設計時候，對結構方案及布置不合理，結構計算錯誤，結構抗裂性過低，以及結構構造不合理等；內力分析錯誤，計算簡圖與實際不符，荷載取值偏小或漏項，未考慮溫度收縮應力及地基差異沉降所產生的內力；承載力錯誤，安全度取值偏低，配筋量不足，只算抗彎，不計算抗剪、抗扭；結構抗裂驗算被忽視；結構構造不合理，主要是伸縮縫及施工縫設置不當，配筋不合理，只配受力鋼筋，忽略構造鋼筋的作用和配置，如簡支梁板入墻不配負筋，現澆連續板只配受力鋼筋，不設收縮溫度筋，高梁不設腰筋等。

二、裂縫分析及檢測方法

不同裂縫的出現會有其自身的特點，根據其特點進行分析可準確判斷裂縫的類型。從裂縫的觀測開始，觀測裂縫的形式、裂縫部位、裂縫走向、裂縫寬度、裂縫深度、裂縫長度、裂縫發生及開展的時間過程，裂縫是否穩定，裂縫內有無鹽析、銹水等滲出物，裂縫表面的干濕度，裂縫周圍材料的風化剝離情況等。選擇準確的檢測方法，可以快速且精準地判別裂縫的類型，針對不同裂縫檢測方法有不同的檢測要點。

1.裂縫檢測要點

（1）不均勻沉降裂縫的檢測要點

①根據對裂縫的觀測初步得出是否為不均勻沉降產生裂縫。

②對建筑物散水進行觀測，查看是否出現裂縫、散水下的回填土沉降狀態如何。

③在通過觀測還不能夠確定的情況下，可以挖開基礎進行查看，查看地梁與基礎的狀態如何，地梁是否有開裂、基礎是否有不均勻的沉降。

④根據沉降量依據規范進行判斷此類裂縫是否因沉降引起。

（2）溫度變化引起裂縫的檢測要點

①通過對裂縫的觀測初步判斷裂縫是否為溫度裂縫。

②查看施工記錄查看是否是在最冷或者最熱的季節施工。

③查看房屋其配置了抵抗溫度應力分布筋的位置是否也產生了溫度裂縫，相互對比印證就確定裂縫是否為溫度裂縫。

（3）鋼筋銹蝕引起裂縫的檢測要點

①通過裂縫觀測初步判斷是否為鋼筋銹蝕引起的裂縫。

②進行鋼筋銹蝕電位測定，鋼筋發生銹蝕時電位值會比較高。

③可以鉆取構件的混凝土粉末，對粉末中的氯化物進行檢測，根據氯化物的含量與規范的規定數值也可以判斷是否是鋼筋銹蝕引起的裂縫。

④較為直觀的直接開鑿的方法進行檢測，鑿開查看鋼筋情況，直觀的觀測鋼筋是否發生銹蝕。

（4）荷載引起裂縫的檢測要點

①通過對裂縫的觀測初步判斷裂縫是否為荷載裂縫。

②查看施工記錄查看是否提前拆模。

③查看建筑開裂處是否有貨物、機器設備的過量堆積，判斷荷載堆積處的集中荷載和分布荷載是否超過下方構件承載能力。

④調查建筑在裂縫產生前，是否受到外部沖擊和地震作用影響。

（5）設計問題引起裂縫的檢測要點

設計問題引起的裂縫特點是最不明顯的，在排除上述幾種裂縫的可能性后，可判別為設計問題引起的裂縫，檢測人員可以對建筑物進行還原圖紙，再進行建模驗算，根據計算結果進一步判斷是否為荷載原因引起構件承載力不足從而引發的裂縫。

2.裂縫檢測內容

裂縫檢測過程主要有以下幾點工作內容：

①調查裂縫發展與發生的時間。

②查詢建筑物的施工圖紙、施工記錄、沉降觀測等相關的資料。

③記錄裂縫的走向、裂縫發生的位置、裂縫的狀態，將這些記錄于圖紙上。

④根據裂縫特點進行特定的檢測，如針對不均勻沉降產生裂縫進行沉降觀測等。

⑤對結構進行力學驗算。

⑥對裂縫有害程度的分析與處理意見。

三、裂縫處理方法

1.不均勻沉降裂縫處理

根據建筑物不均勻沉降的程度與預算可綜合分析采用適合的加固方法：

①可采用地聚合物對地基進行加固，此方法針對淺層進行加固具有經濟實惠的優點。

②可以采用錨桿靜壓樁進行加固，此方法較為常用。

③在建筑物不均勻沉降不多時可采用掏土法在沉降較為少部位掏出適量的土。

④當建筑物因為不均勻沉降產生較為大的影響時，最為穩妥方案為推倒重建，能從根本解決問題。

2.溫度變化引起裂縫處理

溫度裂縫的處理較為簡單可以采用無網布或者PVC網格布等貼在裂縫上再進行粉刷即可，還可以使用悍馬裂縫修補膠，裂縫最大寬度0.1-2mm用灌縫膠貫穿裂縫。

3.鋼筋銹蝕裂縫處理

鋼筋銹蝕處理分為輕微銹蝕程度處理與嚴重銹蝕程度處理。

在發生的鋼筋銹蝕為輕微程度時，可先將混凝土構件銹蝕部位表面的混凝土打磨干凈，在銹蝕鋼筋附近的混凝土處涂抹滲透型鋼筋阻銹劑和防碳化劑，再用修補用的砂漿進行表面修復即可。

在鋼筋發生嚴重銹蝕時，將開裂的局部劣化混凝土鑿除清理干凈，將鋼筋的銹蝕部位除銹打磨清理干凈，在銹蝕鋼筋附近的混凝土處涂抹滲透型鋼筋阻銹劑和防碳化劑，再用修補用的砂漿進行表面修復即可。

4.荷載裂縫處理

首先應移除樓板堆積的貨物、設備等荷載源，再根據裂縫對建筑的影響程度對裂縫進行處理。

對于對結構影響較小的裂縫采用灌縫膠處理；對混凝土結構影響較大的裂縫，還須對產生裂縫的構件加固處理，可采用外包型鋼加固、粘貼鋼加固和粘貼纖維復合材加固等加固方式；對于嚴重影響結構安全的裂縫，應拆除重建。

5.設計問題引起裂縫處理

采用灌縫膠處理裂縫，然后沿梁反向在傳遞途徑上粘貼碳纖維或者鋼板的方法，當荷載遠遠大于構件承載力時，滿足規范判定為危房時就應該推倒重建。

四、結語

建筑物產生裂縫時，先初步判斷裂縫類型，然后根據不同裂縫類型采用其針對的檢測方法，最后就可以確定裂縫類型，這樣的方法迅速、方便、準確，可使得檢測工作更為容易，也使得檢測報告有理有據且準確、迅速。在裂縫檢測過程中，檢測人員應從外到內，從宏觀到局部檢測，首先從混凝土結構外部觀測，排查建筑結構是否存在不均勻沉降；其次再排查建筑內部裂縫是否銹蝕、產生裂縫的構件是否受到較大荷載，判別裂縫成因是鋼筋銹蝕還是荷載造成；同時查看委托方提供的圖紙及施工資料，分析裂縫是否為溫度裂縫；最后可復原建筑圖紙并進行力學驗算，分析是否為設計問題產生的裂縫。

通過迅速的判斷與確定裂縫的類型，能使我們更早的對建筑物產生的問題進行一個清晰的了解并針對這些問題提出針對性的加固方案，更好的保障房屋的安全。