混凝土结构裂缝的检测与控制

刘 伟

（唐山市交通勘察设计院有限公司，河北唐山 063000）

0 引言

混凝土结构在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，是相当普遍的现象。钢筋混凝土结构受力机制和大量实践经验都说明：混凝土结构的裂缝是不可避免的，裂缝是一种人们可以接受的材料特征。但过宽的裂缝在外观上，给人们以不安全感；在质量上，不符合耐久性要求，且结构的破坏和倒塌是从裂缝的扩展开始。因此研究钢筋混凝土结构的裂缝产生原因及裂缝检测和控制具有重要的社会意义。本文归纳相关规范，结合实践经验，就裂缝产生的原因、裂缝检测及处理进行阐述。

1 裂缝产生的原因

混凝土结构产生裂缝有多方面的原因，但归纳起来有两大类:第一类：由荷载引起的裂缝，也称结构性裂缝，其裂缝与荷载有关，预示结构承载力可能不足或存在问题；第二类：由变形引起的裂缝，也称非结构性裂缝。混凝土结构产生裂缝的原因可以具体分为以下7种。

1.1 材料质量

由材料质量原因引起的裂缝较常见的是水泥,粗细骨料质量不好。这种情况造成的后果是结构承载能力降低，刚度很差，空气稳定性很弱，容易发生隐患。

1.2 施工工艺

施工工艺不完善也会引起裂缝的产生。如：混凝土的搅拌、运输、浇捣、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，混凝土养护。特别是早期养护质量与裂缝的关系密切，早期表面干燥或早期内外温度较大等都可能是裂缝产生的直接或间接原因。

1.3 地基变形

在混凝土结构中，造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况，由于地基变形造成的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的。

1.4 温度变形

温度应力裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力，从而形成裂缝。这种裂缝一般产生很早,多呈不规则状态,深度较浅,属表面性质。表面裂缝易产生应力集中,能促使裂缝进一步开展。

1.5 湿度变形

混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，一般称这种情况为干缩。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是因为养护不良造成。

1.6 结构受荷

结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。例如：早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板受弯构件，在使用荷载作用下往往会出现不同程度的裂缝。

1.7 徐变

混凝土徐变造成开裂或裂缝发展的例子工程中也很常见。据文献记载受弯构件截面混凝土受压徐变，可以使构件变形增大2～3倍，预应力结构因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。

2 裂缝的检测

裂缝检测的目的是查明裂缝的分布特征、宽度、深度及发展情况，为裂缝的分析和后续处理提供依据。

2.1 裂缝宽度的检测

裂缝宽度沿其长度方向一般是不均匀的，宽度观测位置每条裂缝至少两处，一处应在裂缝的最宽处，另一处应在裂缝的末端。

测量裂缝宽度常用工具是裂缝比对卡和读数显微镜。裂缝比对卡上面有粗细不等并标注有宽度的平行线条，将其覆盖于裂缝上，可比较出裂缝的宽度；读数显微镜是配有刻度和游标的光学透镜，从镜中看到的是放大的裂缝，通过调节游标读出裂缝宽度[1]。

如裂缝仍在发展，裂缝宽度值上应标明检测时间，便于分析裂缝变化。

2.2 裂缝深度的检测

裂缝深度沿其长度方向一般也是不均匀的，检测一般只针对裂缝宽度最大处。

裂缝深度检测有凿开法和超声波法。采用凿开法，先用医用针管吸入红墨水，从缝口注入，然后局部凿开裂缝，测定红墨水深入深度即为裂缝深度。该方法由于是局部破损检测，不便于大面积使用，且适用裂缝深度也有一定限制，不适用于深度较大的裂缝。超声波法由于是无损检测，且对裂缝深度没有限制，有着广泛的应用。

3 裂缝处理

根据检测的裂缝情况，分析裂缝产生的原因，采取对应的处理措施。

3.1 非结构性裂缝

3.1.1 表面修补法

即在开裂的混凝土表面涂刷水泥浆、油漆、沥青、环氧树脂等液体材料，多层涂刷，靠液体的毛细吸力挤进裂缝，堵塞裂缝，减少渗漏、防止钢筋锈蚀，提高结构耐久性和满足表观要求。一般适用于宽度较小的裂缝处理。

3.1.2 压力灌浆法

即在裂缝中埋设若干个灌浆嘴，通过压力将水泥浆、石灰浆、化学浆、沥青浆等胶结材料灌入混凝土裂缝内，对裂缝进行粘合、封闭和补强。一般适用于宽度较大的裂缝处理。

3.1.3 填充法

用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝,作业简单,费用低。宽度小于0.3 mm,深度较浅的裂缝,或是裂缝中有充填物,用灌浆法很难达到效果的裂缝的处理，以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽,然后作填充处理。

3.1.4 电化学防护法

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。

3.1.5 生物修补法

它模仿生物组织受伤部位自动分泌某种物质，从而使创伤部位得到愈合的机能。在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分在混凝土内部形成智能型仿生愈合神经网络系统，混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

3.2 结构性裂缝

结构性裂缝的加固方法有以下几种：加大截面法、外包钢加固法、预应力加固法、增加支点加固法、粘钢或碳纤维加固法及多种方法的联合使用。具体使用何种方法，要综合原结构特征、裂缝严重程度、现场施工适用性、施工周期、费用等多种因素，通过专门的设计确定[2]。

混凝土结构裂缝加固设计和施工，不同于新建混凝土结构，必须注意以下几点：

（1）加固前，原结构的变形已完成，在未卸除原已承受荷载情况下，加固后的结构属于二次受力，新增加的结构只有在荷载或变形发生变化时，才开始受力，新增加结构的材料强度不能得到充足发挥。

（2）加固后，新老结构能否重新组合，形成整体发挥作用，关键取决于新老混凝土结合面能否有效结合。实际上，新老结合面的抗剪强度远低于一次性浇注的混凝土，因此，在设计和施工过程中，要采取适当构造和施工措施，提高两者的结合性能。

（3）在加固施工过程中，要注意原结构的保护。在没有安全保障的情况下，不能改变原结构的整体稳定性，尽量不要增加原结构承受的荷载[3]。

4 结语

正确的设计、严格的施工过程和质量控制、严禁过度使用是预防混凝土结构裂缝的有效方法。结构、构件一旦出现超裂缝，首先应检测裂缝的基本情况，分析裂缝产生的原因，根据裂缝严重程度和对结构的危害大小，采取适当的修补、封护处理或加固措施。

[1]李磊,程云杉.高层混凝土结构中几个主要受力部位的裂缝分析及控制[J].河南大学学报(自然科学版),2002.

[2]张海峰.浅析混凝土裂缝产生原因及预防措施 [J].今日科苑,2008,(04).

[3]许金渤.浅谈混凝土的施工质量控制[J].科技信息，2009，（06）.