王文治 李蕊
摘 要 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是建筑工程推進過程中普遍存在的問題,本文以“混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因檢測”為主要研究對象,首先總結(jié)了常見的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形式以及其危害之處,然后分析了裂縫的成因并總結(jié)了具體的檢測和應對方法,以期相關(guān)研究內(nèi)容能夠為廣大工作人員帶來有益的參考和啟示。
關(guān)鍵詞 混凝土結(jié)構(gòu) 裂縫 成因檢測
中圖分類號:TV331 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0745(2022)03-0115-03
作為建筑工程當中非常典型的類型,混凝土結(jié)構(gòu)在其既定的壽命周期當中出現(xiàn)裂縫著實在所難免。對于已經(jīng)出現(xiàn)了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的建筑,就這些裂縫展開成因檢測和性質(zhì)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(jié)與綜述
1.1 常見的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的分類及危害
1.1.1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形成原因所致的分類
1.根據(jù)裂縫的開展程度進行分類。其通??梢詣澐譃樨灤┬粤芽p、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(guī)則裂縫等幾大類別。
3.根據(jù)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(jù)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(jié)構(gòu)的內(nèi)部,寬度一般不超過0.05毫米,而且在混凝土內(nèi)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(jié)構(gòu)的內(nèi)部,也有可能存在混凝土結(jié)構(gòu)的表面。[1]
1.1.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要危害
首先,會對混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)裂縫過大,有可能導致混凝土結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件被徹底報廢,或者造成后續(xù)返工,導致嚴重的材料浪費以及不可估量的經(jīng)濟損失。[2]
1.2 混凝土結(jié)構(gòu)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(jīng)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(jīng)過嚴格的剛度調(diào)平,導致局部沉降過大,最終讓混凝土結(jié)構(gòu)建成之后的地基出現(xiàn)不均勻的沉降,進而導致混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)的過程中很容易出現(xiàn)收縮的情況,主要包括凝結(jié)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(jié)構(gòu)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(fā)生,就會導致收縮裂縫的出現(xiàn)。[3]這一過程和混凝土施工有著直接的關(guān)系,其可以通過對施工過程進行監(jiān)督管控,減少裂縫出現(xiàn)的概率。
1.2.3 荷載所致的裂縫
這也是混凝土結(jié)構(gòu)當中較為常見的一類裂縫,倘若混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)會產(chǎn)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(gòu)件進行施工時,即便其已經(jīng)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(chǎn)生裂縫。
1.2.4 溫度所致的裂縫
受自然環(huán)境當中種種溫度所影響,混凝土建筑內(nèi)部和結(jié)構(gòu)表面很容易出現(xiàn)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(fā)生時,混凝土結(jié)構(gòu)當中就有可能產(chǎn)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(fā)生開裂。之所以會出現(xiàn)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(xiàn)的溫差。
在混凝土結(jié)構(gòu)施工的過程中,室內(nèi)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(jié)構(gòu)當中很容易產(chǎn)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(qū)域。根據(jù)我國建筑規(guī)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(jié)構(gòu)造成的影響;混凝土在凝結(jié)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(nèi),一旦水化熱促使混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)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(chǎn)生裂縫。
1.3 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要檢測方法
1.3.1 裂縫形態(tài)的檢測方法
其主要是指在掌握混凝土結(jié)構(gòu)基本表現(xiàn)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(tài)檢測往往需要結(jié)合多種手段以及方法,及時掌握混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的表現(xiàn)形態(tài),確定其變化趨勢,這樣更有助于在后續(xù)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(jié)構(gòu)裂縫進行寬度以及長度的檢測是非常關(guān)鍵的一環(huán),因為這直接關(guān)系到后續(xù)修復究竟該采取怎樣的方法。通常情況下,混凝土裂縫發(fā)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(jié)構(gòu)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(tài)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(jié)構(gòu)灌注紅墨水,然后在裂縫進行局部的開鑿處理,通過監(jiān)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(jié)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(zhì)量展開分析。
1.4 混凝土結(jié)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(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫,為了避免其持續(xù)惡化,有必要對其加以處理,以免對后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)安全的裂縫,本質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的完整性。在封閉裂縫方法的選擇方面,可以結(jié)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(jié)構(gòu)的整體性可以及時恢復。
2.結(jié)構(gòu)加固的處理辦法。針對那些已經(jīng)波及安全的混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)固件的加固設計要求,通??梢圆扇〉募庸谭椒òㄍ赓N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(huán)氧黏合劑附著在混凝土結(jié)構(gòu)的表面,最終形成混凝土-膠-鋼板相組合的系統(tǒng),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(yōu)勢;其次,是外包鋼加固法。其主要是指利用型鋼包裹在構(gòu)件的四個角落進行加固,具有現(xiàn)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(gòu)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(jié)構(gòu)內(nèi)力以及加固的三種效果,比較適合對大跨結(jié)構(gòu)進行加固。利用預應力鋼筋在構(gòu)件外側(cè)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(zhì)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(qū)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(jīng)達到100%,商業(yè)出售率達到60%。
2.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題的出現(xiàn)
該住宅樓的四層因為用戶裝修在板底出現(xiàn)裂縫,為了確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性,需要對樓面的裂縫情況進行檢測。具體的檢測內(nèi)容包括:住宅樓樓板裂縫的鑒定、住宅樓樓板結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的主要原因檢測、對住宅樓樓板結(jié)構(gòu)進行鑒定、總結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》以及《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)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(jié)果表明,項目樓板厚度符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范》當中的要求。
3 案例項目混凝土裂縫出現(xiàn)的原因以及具體的處理措施
3.1 裂縫出現(xiàn)的原因以及應對策略分析
根據(jù)《房屋裂縫檢測與處理技術(shù)規(guī)程》內(nèi)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(fā)現(xiàn),項目的樓板完全符合承載力的具體要求,裂縫的出現(xiàn)意味著其屬于非荷載方面的裂縫。后續(xù)通過分析發(fā)現(xiàn),該裂縫本質(zhì)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(jié)果以及檢測
第一,要對出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件進行處理,沿著裂縫走向至兩側(cè)100毫米以內(nèi)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(wěn)定一段時間之后,再把注漿嘴徹底關(guān)閉。
第六,根據(jù)《房屋裂縫檢測與處理技術(shù)規(guī)程》當中的內(nèi)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(xù)是否有氣泡出現(xiàn),如果存在漏氣的情況,必須立刻進行修補。
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是能夠影響到混凝土結(jié)構(gòu)安全性、適用性以及耐久性的關(guān)鍵性因素。當然其之所以會發(fā)生,完全是不同因素所導致的,因此必須加強對其產(chǎn)生原因的分析,并對其進行監(jiān)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(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)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(fā)生影響的,所以必須對其進行系統(tǒng)地、綜合維度的考量。
參考文獻:
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