淺談混凝土結構裂縫的檢測判斷與治理

摘 要：近30年以來，隨著國家經濟的快速發展，基礎設施建設的規模越來越大，而混凝土結構因其材料省、施工速度快、耐久性能好等優勢，已逐漸成為一種重要的結構型式。然而，由于混凝土結構物的廣泛使用，其缺陷也日益顯現，最突出的就是裂縫。從混凝土結構裂縫成因分析出發，著重介紹目前常用的裂縫檢測判斷方法，裂縫治理與控制，開裂混凝土結構加固的主要方法。

關鍵詞：混凝土結構；裂縫檢測；裂縫治理；結構加固文章編號：2095-4085（2024）03-0233-03

1 混凝土結構裂縫成因的多樣性及綜合性

1.1 混凝土結構裂縫成因的多樣性

對于工程中常見的樓板角部斜裂縫可能引起裂縫的原因，就有以下4類20種。

（1）設計原因從設計的角度而言，有以下4種可能：設計樓板厚度不足；配置的鋼筋太少；采用混凝土強度等級太低；設計的保護層厚度不足。

（2）建材原因從建筑材料的角度分析，有以下5種可能：混凝土材料的強度不足；拌合物過于稀軟，離析、沉降、泌水引起了表面裂縫；水泥用量過多，安定性差，過大收縮引起裂縫；骨料級配不合理，含泥量太大，造成材料收縮過大；盲目相信廣告宣傳，采用未經試驗的外加劑和摻合料。

（3）施工原因。從施工的角度而言有以下7種可能：踩踏鋼筋向下移位，承載負彎矩的抗力不足；混凝土施工強度不足或在此有缺陷；施工時在此留縫、接搓處理不良；拆模過早，施工超載引起的早期受力裂縫；澆筑后未及時作二次振搗或搓抹壓平；養護不周干燥失水加大了裂縫；預制板翹曲或支墊不平造成的角裂。

（4）使用-耐久性原因。從環境條件和使用服役而言有4種可能：樓蓋尺度過大，兩向收縮積累造成了角部斜裂；屋蓋山墻區域溫度變化過大，伸脹變形引起開裂；地基處理不良，不均勻沉降，角點下沉過大；偶然作用，撞擊或局部重壓造成的裂縫。

1.2 混凝土結構裂縫成因具有綜合性

結構工程中理想化的典型裂縫實際上并不存在。幾乎所有的可見裂縫都是由不止一種因素共同作用的結果。這就形成了混凝土結構裂縫成因的綜合性。

仍以前述樓板角部斜裂為例。實際裂縫很可能是由于以下10種原因疊加引起的：

（1）設計時樓板偏薄且配筋偏少，雖未違反規范規定，但設計的安全冗余量較少，故抵抗意外作用的能力相對不足。

（2）混凝土配合比設計及選用的原材料缺陷，使混凝土拌合物稀軟，離析、沉降、泌水現象嚴重，混凝土的收縮值比較大。

（3）混凝土實際施工強度過高，水泥用量過大，造成體積收縮太大，引起裂縫。

（4）施工澆筑混凝土布料不勻，板角骨料少而多為漿體，體積穩定性差，收縮變形過大。

（5）施工時踩踏板面鋼筋，造成向下移位，減少了有效高度，降低了板的抗力。

（6）振搗過度，加劇了離析、沉降的影響，從而產生裂縫。

（7）混凝土澆筑后未作二次振搗或搓抹壓平處理，聽任初期開裂和裂縫的發展。

（8）混凝土凝固后未及時澆水、覆蓋、養護，致使表面失水、干燥，兩向收縮造成斜裂。

（9）拆模過早，混凝土強度不足時承受過大施工荷載而開裂。

（10）施工時荷載超出過多，引起施工裂縫的產生。

2 混凝土結構裂縫的檢測

由于裂縫成因的多樣性和綜合性，為了能準確判斷引起裂縫的主要原因，客觀確定裂縫造成的影響，正確估計裂縫發展及可能引起的后果，就必須對混凝土結構裂縫進行準確的檢測、鑒定，并在此基礎上進行深入分析，才能作出比較準確和客觀的判斷結論。也才能夠在此基礎上，有針對性地制定有效的處理裂縫的方案。

2.1 混凝土結構裂縫檢測的一般規定

結構或結構構件裂縫的檢測應遵循下列規定：

（1）檢驗內容：裂縫位置，長度，寬度等；裂紋的厚度，形狀，數目，裂紋的紀錄，可以使用構造或構造部件裂紋的檢驗，必須符合以下規則。

（2）可以通過超聲測試裂紋的厚度，如有需要，可以采取鉆孔取樣進行檢驗，以表或圖表的方式出現。

（3）對正在發展中的裂隙，要經常觀察，并給出裂隙發展速率的資料。

（4）裂縫的觀測應按《建筑變形測量規范》（JGJ 8-2016）的有關規定進行。

2.2 混凝土結構裂縫的檢測方法

《房屋裂縫檢測與處理技術規程》（CECS 293-2011）對混凝結構裂縫進行了如下規定：

（1）結構部件裂紋觀察標記，其端部或中心應清晰，便于測量。觀察時間比較長的，可以采用規范。或在墻壁上嵌入金屬標記，金屬棒或楔板。觀察時間不長或者要求不高，可以用劃線標記或者用施工膠水貼上金屬薄片。當需要測量裂縫的縱橫向變化值時，可以使用坐標格網板作為標記。如果需要特殊的測量設備，則可以根據需要單獨設計。

（2）對數量較少且容易測量的裂隙，根據裂隙的形態，采用比例尺、小鋼尺或游標卡尺等儀器，定時測量裂隙的間距，確定裂隙的變化部位，或用網格板定時讀出裂隙的“坐標差”，推算裂隙的變化量。對大范圍、不易人工測定的裂隙，宜采用近景攝影法。在需要對裂隙進行持續監測的情況下，也可以使用測縫儀或傳感器記錄法進行觀察。

（3）在最大裂縫處，用裂縫垂直粘貼石膏塊的方法（石膏塊直徑100mm，厚度10mm），連續觀察，如果出現裂紋，及時補加新的石膏塊。

結構部件的裂紋寬度可按以下方式測定：①對不太精確的初測，可用塞尺或裂隙寬比圖卡進行測定。②裂縫顯微鏡，讀數精度在0.02～0.05mm，是目前裂縫測試的主要方法。③測試精度在0.05～2.00mm，可采用裂縫寬度測試儀器。④對于某些特定裂縫，可使用柔性的纖維鏡和剛性的管道鏡觀察結構的內部狀況。

2.3 混凝土結構裂縫寬度、深度測量要求

（1）當裂縫寬度變化時，宜使用機械檢測儀測定，直接讀取裂縫寬度。混凝土結構構件和砌體結構構件裂縫寬度檢測精度不應小于0.1mm，測試部位（測位）表面應保持清潔平整，裂縫內部不應有灰塵或泥漿。

（2）結構構件裂縫深度檢測部位，宜選取裂縫寬度最大處，混凝土結構構件裂縫深度可用鉆芯法和超聲波法檢測。

（3）采用混凝土鉆芯法時，可從混凝土鉆芯和抽芯孔處測量裂縫深度。

（4）在用超聲方法對混凝土結構件進行裂紋深度測量時，可以根據裂紋深度和被測部件的厚度關系和試件的表面狀況，選用單面平測、雙面斜測和鉆孔對測方法。①在僅有一處可測量面且估算裂紋深度在被測構件厚度二分之一以內且不超過500mm的情況下，可以使用單邊平面測量法來探測裂紋深度。②對于裂紋處有兩個互相平行的試件，可以用雙面斜測量法來測定裂紋的大小。③對于大體積混凝土裂縫預報深度大于500mm時，可以利用井對測方法來探測裂縫深度。

2.4 混凝土裂縫檢測的一般步驟

（1）繪制裂縫分布圖：繪制產生裂縫的構件形狀，將產生裂縫的位置、長度標于圖上并進行編號。

（2）測定裂縫寬度：裂縫寬度是確定裂縫性質、危害程度的重要指標。

（3）測定裂縫深度：裂縫深度是否達到了鋼筋表面，對結構耐久性十分重要。

（4）裂縫發展情況觀測：對于活動裂縫，應進行定期觀測，專用儀器有接觸式引申儀、振弦式應變儀等。

3 無荷載作用下混凝土結構開裂的治理

對無荷載作用下的混凝土結構裂紋進行修復的主要措施有：表面封閉法、噴射法、高壓灌注法。

（1）表面封閉法是最容易也是最常用的一種修復方式，就是用封閉的方式將窄縫封閉起來，以防止水蒸氣，空氣，化學品等侵入。在施工之前，先要對開裂的表面進行清理，用鐵絲刷等器具將裂紋表面的灰塵、浮渣和疏松層等雜物清理掉，之后用酒精等有機溶劑沿著裂紋兩邊擦拭，使其清潔。對裂紋進行治理以后，首先在裂紋兩邊刷一層環氧樹脂，再刷一層薄薄的環氧樹脂砂漿，把整個縫隙都刮平，確保不漏氣。

（2）噴射法是將具有高強度、低粘度的修復膠注入到裂隙空腔中，并在適當的壓力下注入。在注塑之前，要按照使用手冊上的要求將裂紋周圍封閉起來。

（3）高壓灌注法是將用于修復裂隙的灌漿材料，按規定的時間、高壓、高壓向裂隙室內灌注。這種新的計算公式可用于解決大規模的貫穿裂紋，大體積混凝土中出現大量的蜂窩裂紋和深層彎曲裂紋。高壓灌注法如圖1所示。

（4）填充密封法是在構件表面沿裂縫走向騎縫鑿出槽深和槽寬分別不小于20mm和15mm的U形溝槽。當裂縫較細時，亦可鑿成 V 形溝槽。當為活動裂縫時，槽寬應大于或等于15mm與5倍最大裂縫寬度之總和，然后用灌縫膠填充，并粘貼纖維復合材料以封閉其表面。填充密封法如圖2所示。

4 混凝土結構荷載裂縫的處理

一般鋼筋混凝土結構，在使用荷載的作用下，由截面上的彎矩、剪力、軸向拉力以及扭矩等荷載作用下引起的鋼筋混凝土構件產生裂縫為荷載裂縫。在建筑結構物中，即使發現由于結構原因而出現裂縫，也不一定要修補、補強，要根據裂縫部位和裂縫寬度等綜合判斷，如果判斷為有害裂縫，就需要進一步弄清楚內部鋼筋應力是否已經達到了屈服強度，再決定修補或補強。混凝土結構裂縫補強加固主要有以下幾種方式：

4.1 加大截面配筋方法

加大斷面補強方法，又叫“外包混凝土補強”，是指通過增加構件的截面尺寸及配筋，達到增強構件承載力、剛度、穩定性及抗裂性的目的。本發明具有結構簡便、適應性強的優點，可廣泛應用于梁、板、柱等構件中；鋼筋混凝土結構，如墻體，基礎和屋架。

4.2 置換混凝土補強方法

對于承載件的受壓區混凝土強度不足或存在較大缺點的部位，可采用替換混凝土補強方法。替代砼補強技術在承載結構中的推廣，其核心問題是新老混凝土界面的處治效果能否滿足。

4.3 附加預應力的方法

附加預應力技術是利用預應力技術對結構中的梁、板、柱或桁架進行加強處理的一種技術。該方案不但施工方便，還可以在不增加梁板截面高度的前提下，提高梁板的受彎和受剪承載力，提高其服役期的承載能力。

4.4 外粘式鋼筋補強方法

采用外粘貼型鋼對鋼筋混凝土梁或柱進行表面包覆鋼筋的方法。比如，在該結構的四個角上，沿著該結構的整個部分或者沿著該結構的一部分，通過在其水平方向上通過箍板或者螺栓套箍將其結合起來，形成一個與該結構相結合的框架（即：角鋼套箍）。外接鋼框架能充分取代或部分取代原有結構，實現結構的補強。

5 結語

隨著經濟的不斷發展，越來越多的混凝土結構建筑物逐漸進入老齡化，在今后的改造加固施工過程中遇到的混凝土裂縫問題將越來越多。通過對裂縫的檢測，準確地判斷裂縫成因及對整體結構危害程度，采取有針對性的裂縫處理及加固措施，對于保證建筑物的耐久性，延長建筑物的使用壽命具有重要意義。

參考文獻：

［1］中國工程建設標準化協會.房屋裂縫檢測與處理技術規程：CECS 293-2011［M］.北京：中國計劃出版社，2011.

［2］中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑變形測量規范：JGJ 8-2016［M］.北京：中國建筑工業出版社，2016.

［3］孫勇，王志，王暉.建筑結構裂縫治理與加固技術實例［M］.北京：化學工業出版社，2021.6.

［4］徐有林，顧祥林，劉剛，等.混凝土結構工程裂縫的判斷與處理［M］.北京：中國建筑工業出版社，2016.4.

［5］李國勝.建筑結構裂縫及加層加固疑難問題的處理［M］.北京：中國建筑工業出版社，2013.8.

作者簡介：張鼐（1982—），男，河北玉田人，本科，工程師，從事工作項目管理方面的工作。