污水生化处理池现浇板裂缝检测与加固案例研究

杨 波，沈正峰，刘 茜，怀 亚

(1.安徽职业技术学院，安徽 合肥 230011；2.皖西学院 建筑与土木工程学院，安徽 六安 237012；3.安徽省建筑工程质量第二监督检测站，安徽 合肥 230088)

0 引 言

混凝土结构由湿混凝土现场浇筑而成，浇筑过程中如操作不当，后期使用很容易会产生裂缝。产生裂缝的原因有很多种，主要与设计、施工、材料、不均匀沉降等多种因素有关，形成机理也比较复杂，需要经过各类参数检测才能判断具体原因。一般构件从开始建造到拆除，整个全生命周期都会伴随裂缝存在，细微裂缝并不影响构件使用。裂缝数量多、缝宽大且出现在主要受力构件上时则不仅影响建筑外形，还会影响结构耐久性，严重的会影响构件正常使用，影响效果与裂缝出现的位置和形态有关。现浇板出现裂缝的主要形态包括斜向裂缝、纵横交叉裂缝和形状不规则裂缝[1-8]。构件出现裂缝应及时检测判断成因，对影响结构使用的构件需要采取可靠的方法进行加固。

1 工程概况

图1 +7 m楼板裂缝示意图

2 +7 m现浇板裂缝的检测

2.1 检测仪器

为研究+7 m处现浇板裂缝的形成原因，检测人员分别用经纬仪检测主体结构横向位移，用钢筋检测仪检测板内部钢筋布置的直径和间距，用楼板测厚仪检测楼板厚度，用裂缝测宽仪检测楼板宽度，用混凝土回弹仪检测混凝土强度，并用游标卡尺检测保护层厚度。

2.2 检测内容

2.2.1 主体侧向位移检测

为分析建筑物的变形情况，利用经纬仪对建筑物阳角部位顶点(±0.0～+15.0) m侧向位移检测，共在结构平面6个凸角处布置1#～6#检测点，选择观测高度14 m，实测出各点顶点侧向位移，选取具有代表性的3#、5#和6#测点，对应X和Y向测移如表1所示。检测结果均小于H/500(计28 mm)，结构顶点侧向(水平)位移值在《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144—2019)[9]A级限值以内，满足规范要求。

表1 建筑物顶点(±0.0～+15.0) m侧向(水平)位移检测

2.2.2 现浇板钢筋间距检测

随机抽取现浇板，利用钢筋定位仪及钢尺对现浇板正弯矩钢筋平均间距进行检测，横向钢筋设计要求为C16@180，实际间距为170～188 mm，纵向钢筋设计要求为C16@150，实际间距为142～160 mm，具体检测结果见表2。

表2 现浇板正弯矩钢筋平均间距检测结果

2.2.3 现浇板板厚检测

利用楼板测厚仪对抽选的现浇板板厚检测，选择边长为200 mm左右的结构检测大面，每块现浇板板厚测点布置在大面上，并避开局部凹陷或突起部位，测出板厚为427～446 mm，其中现浇板设计板厚为400 mm，具体检测结果见表3。

表3 现浇板板厚检测结果

2.2.4 现浇板混凝土强度检测

利用混凝土回弹仪对抽选的现浇板混凝土强度检测，经计算得出板混凝土抗压强度平均值、标准差和最小值，并分析出现龄期混凝土强度推定值(混凝土设计强度为C40)。具体检测结果见表4。

表4 现浇板混凝土强度检测

2.2.5 现浇板最大裂缝检测

利用楼板裂缝测宽仪测出抽选的现浇板裂缝宽度，并用卷尺测出裂缝长度，经过对裂缝宽度、长度和形态分析，具体现浇板最大裂缝检测结果见表5。

表5 现浇板最大裂缝检测表

2.3 板抗弯承载力核验

图2 所选板块有限元模型

图3 活荷载在2 kN/m2时板挠度模拟图

图4 各种活荷载下板跨中挠度模拟值与计算限值对比

其中:Ieff=0.5Iem+0.25(Ie1+Ie2)；

M0—单位板带在均布荷载下总静力弯矩；

l0—板带计算净跨度；

E—混凝土弹性模量；

Iem—板带跨中截面有效惯性矩；

Ieff—单位宽板带等效惯性矩；

Ie1、Ie2—板带两端截面有效惯性矩。

2.4 鉴定结果

经过对主体结构侧移，+7 m板底钢筋位置、板厚、板混凝土强度、板裂缝宽度和抗弯承载力检测，可知该工程结构受力系统完整，传力路线明确，抗侧力构件平面布置对称，房屋无错层，满足设计规范要求。板厚、板底钢筋直径与间距、混凝土强度均满足施工验收规范要求，但现浇板中绝大部分裂缝宽度都超过了混凝土结构设计规范允许值0.3 mm，且裂缝处有白色残留物。

2.5 裂缝成因分析

经过组织技术专家对现浇板裂缝形态与裂缝分布、裂缝宽度、现场施工环境及混凝土养护等因素分析，该现浇板裂缝既不是结构原因形成，也不是施工或养护不当形成，可能是由于混凝土收缩而形成。经过随机抽选三个混凝土芯样，在实验室中检测了混凝土中的的碱含量(见表6)。

表6 混凝土碱含量检测结果

从表6可以看出，三个芯样中混凝土总碱量、混凝土水溶性碱含量均超过了最大碱含量3.0 kg/m3，导致混凝土浇筑后释放大量水化热而产生温度应力，最后现浇板因热胀冷缩而引起胀裂。

3 裂缝处理与碳纤维布加固

3.1 裂缝处理

裂缝处理时采用灌浆(见图5)，具体步骤为：(1)先清除裂缝处粉刷层，然后把裂缝两侧600 mm范围的粉刷清除，使结构混凝土裂缝露出，裂缝潮湿则用烘干机烘干。(2)用封缝胶粘贴灌胶嘴，嘴间间距一般为200～300 mm。(3)用封缝胶把灌胶嘴之间的混凝土裂缝封闭。(4)配置浆液，搅拌均匀，把灌封胶灌入压力灌胶器，灌胶器固定在灌胶嘴上加压。(5)灌胶结束后卸下压力注浆器，用堵头将灌胶嘴堵塞。

图5 裂缝灌浆处理图

3.2 碳纤维布加固

现浇板加固的方法有很多种，针对工程中出现的裂缝，采用碳纤维布加固方法。(1)先清理楼板表面劣化的混凝土，露出混凝土结构层，再用修复材料对表面修复平整。(2)用滚筒刷把底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，待底层树脂表面接触干燥后，尽快进入下一道工序施工。(3)对混凝土凹陷部位用找平材料填补完整，不应有棱角。(4)按照设计尺寸裁剪碳纤维布，先把浸渍树脂涂抹于黏贴部位，再把碳纤维布黏贴在指定位置。(5)待树脂接触干燥后，用黏贴树脂均匀涂在碳纤维布表面。(6)检查与验收，实际黏贴面积不应小于设计面积，位置偏差不应大于10 mm。局部粘贴碳纤维布加固图如图6所示。

图6 局部粘贴碳纤维布加固图

4 结 语

经过对某污水生化处理池主体结构侧向位移检测，对现浇板板底钢筋分布、板厚、裂缝宽度、混凝土强度检测和板承载力核验分析，得出楼板裂缝产生的原因，利用板底粘贴碳纤维布的方法加固，得到如下结论，并针对施工与加固提出相关建议：

(1)碳纤维布是一种很好的加固材料，粘在板底能有效增强板抗弯能力，在工程竣工5个月以来，板未发生其他质量问题。

(2)从对主体结构侧移分析，再对板底钢筋布置、板厚、混凝土强度、裂缝宽度检测，并利用ANSYS有限元软件核验了板的抗弯承载力，最后确定了裂缝加固的处理方法，此套裂缝处理方案可为类似工程提供借鉴。

(3)工程施工应首先严控材料进厂关，及时对材料取样和送检；当施工过程中出现裂缝开口过大或裂缝数量多时，应引起注意，及时判断和处理；裂缝检测应选择具有资质的检测单位，后期确定加固方案时精心组织，确保每一道工序按照施工规范要求才能保证工程质量。