钢筋混凝土结构裂缝检测 与分析研究

秦春春

钢筋混凝土结构的建筑，施工或使用一段时间后，建筑的混凝土梁、柱、板等结构构件或多或少会存在一些裂缝。在建筑发生问题后，通常会以产生裂缝的形式表现出来，不同的建筑问题有不同的裂缝类型，不同类型裂缝有不同的特点。裂缝是在建筑安全鉴定检测中一个重要因素，根据裂缝特点采用对应的检测方法可以快速而准确地检测与分析裂缝，从而判断建筑物产生问题的原因，进而分析其对建筑安全性的影响。

混凝土是一种非均匀材料混合体，经骨料、砂石、水泥和其他成分混合、振捣、搅拌而成，呈脆性。钢筋混凝土结构的建筑，由于混凝土自身抗拉强度低的特性，当构件内应力不断地累积超过了混凝土抗拉强度就会开裂。施工或在使用一段时间后，混凝土内部将发生收缩和徐变，构件内产生较大应力，同时建筑也有较大概率受到外部因素的影响，因此建筑的混凝土梁、柱、板等结构构件，或多或少会存在一些裂缝。

由于施工和使用时需要确保混凝土构件不出现裂缝，因此需要增大构件截面和配筋，或增加一些防护措施，这将会大幅增加建设预算，因此部分建筑的混凝土结构是允许带裂缝工作的。因混凝土结构本身自带微小裂缝，空气中的二氧化碳和水分子等容易进入构件内部，锈蚀钢筋从而影响结构安全。此外，在超过设计荷载限值的外部荷载作用和影响下，混凝土构件将产生较大应力和应变，产生开裂现象。

房屋产生问题后其最明显的变化是会在其特定位置产生特定的裂缝，不同的裂缝其位置与形态都有不同的表现形式，根据裂缝的表现形式初步判断裂缝的类型，通过针对性的检测方法对裂缝进行检测，可快速准确地判别裂缝的类型。对检测结果分析得出建筑发生问题的原因，并提出经济合理的裂缝处理建议。

一、常见裂缝类型及成因

钢筋混凝土结构的建筑物在施工或使用过程中，导致混凝土构件开裂的因素有很多，常见的有建筑物不均匀沉降、温度变化、湿度变化引起钢筋锈蚀、荷载、设计等引起的。

1.不均匀沉降引起的结构裂缝

建筑物发生的不均匀沉降常常是因为地质条件发生改变与地基方面的原因：

（1）地基方面的原因：在地基土中，存在着许多的孔隙，在外部荷载的作用下，孔隙比减小，地基土一般都由好几种不同的土组成，不规则地层在局部出现，致使土出现不均匀性，这时的浅基础下地基的不均匀沉降很大。此外，北方严寒地区的建筑会受到地基中孔隙水的冻融影响，冬天孔隙水结冰体积变大，夏天解冻变成水，长时间变化使孔隙比增大也会使结构出现不均匀沉降。

（2）地质条件发生改变：过度采集地下水资源、挖矿和干旱等造成地下水位下降，持续大雨会使地下水位上升，滑坡、地震和泥石流之类的自然灾害也会使得地质条件与设计时不一致，持力层发生变化，在面对不同荷载时候产生的沉降量发生改变从而使得上部建筑产生不同程度的沉降裂缝。

2.温度变化引起的结构裂缝

（1）是因为在浇筑好混凝土后当地的气温发生剧烈的变化，发生较快的降温，使得混凝土表面的温度快速下降，与混凝土内部的温度产生了较大的温度差，在这种情况下，若构件受到外部力约束的作用时，容易产生深层裂缝或者产生贯穿等问题。

（2）是因为在混凝土的硬化过程中，混凝土会产生大量的水化热，水化热会使得混凝土内部的温度不断上升，此时会与表面混凝土产生温度差，由于热胀冷缩的原理，使得混凝土内部产生温度应力，又因为混凝土构件是受压不受拉的，则会使混凝土产生拉裂，从而产生温度裂缝。

（3）是因为有的混凝土属于预制类型的，技术要求蒸汽养护，若养护时没有严格的执行，过早结束蒸汽养护，从而使得混凝土表面过快的降温，一旦受到约束力的作用，则构件又容易产生温度裂缝。

3.钢筋锈蚀引起的结构裂缝

钢筋锈蚀产生裂缝主要成因是由于混凝土构件长期暴露在自然环境中，空气中的二氧化碳在适合的温度下与空气中水分达成一个平衡共同侵入混凝土构件中水泥浆裂缝中，与构件中的氢氧化钙发生反应产生碳酸钙,使得构件中的酸碱程度发生改变，碱度降低，从而使得混凝土对钢筋保护度被削弱，使得钢筋更容易发生锈蚀。当钢筋发生锈蚀的时候，其体积会膨胀到原体积约2-6倍，从而使得构件内部产生应力，使得混凝土开裂，而混凝土的开裂使得空气与水更为容易与钢筋接触，从而产生恶性循环，导致钢筋有效截面不断的减小，从而使得构件的承载力也随之不断减弱最终构件破坏。

4.荷载引起的结构裂缝

（1）在施工过程中，早期混凝土强度低，过早的拆除模板，结构自重会引起梁、板构件开裂，混凝土结构应严格按照标准进行拆模。

（2）使用过程中，因楼板堆积过多设备或重物，荷载超过设计荷载，也会引起梁、板构件开裂，出现影响结构安全的结构裂缝。部分工厂由于机械长时间往复振动，使混凝土构件产生疲劳裂缝。

（3）建筑到外部冲击荷载和地震作用时，结构瞬间输入巨大能量，结构构件自身的弹塑性变形无法完全耗散这部分能量，因此将引起结构开裂。钢筋混凝土结构在建设时，应尽量避开道路急弯处、滑坡泥石流和软土等不良地段，将基础修建在坚固稳定的基岩上能减弱地震的影响。

5.设计问题引起的结构裂缝

设计问题产生裂缝一般是由于设计方在进行结构设计时候，对结构方案及布置不合理，结构计算错误，结构抗裂性过低，以及结构构造不合理等；内力分析错误，计算简图与实际不符，荷载取值偏小或漏项，未考虑温度收缩应力及地基差异沉降所产生的内力；承载力错误，安全度取值偏低，配筋量不足，只算抗弯，不计算抗剪、抗扭；结构抗裂验算被忽视；结构构造不合理，主要是伸缩缝及施工缝设置不当，配筋不合理，只配受力钢筋，忽略构造钢筋的作用和配置，如简支梁板入墙不配负筋，现浇连续板只配受力钢筋，不设收缩温度筋，高梁不设腰筋等。

二、裂缝分析及检测方法

不同裂缝的出现会有其自身的特点，根据其特点进行分析可准确判断裂缝的类型。从裂缝的观测开始，观测裂缝的形式、裂缝部位、裂缝走向、裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度、裂缝发生及开展的时间过程，裂缝是否稳定，裂缝内有无盐析、锈水等渗出物，裂缝表面的干湿度，裂缝周围材料的风化剥离情况等。选择准确的检测方法，可以快速且精准地判别裂缝的类型，针对不同裂缝检测方法有不同的检测要点。

1.裂缝检测要点

（1）不均匀沉降裂缝的检测要点

①根据对裂缝的观测初步得出是否为不均匀沉降产生裂缝。

②对建筑物散水进行观测，查看是否出现裂缝、散水下的回填土沉降状态如何。

③在通过观测还不能够确定的情况下，可以挖开基础进行查看，查看地梁与基础的状态如何，地梁是否有开裂、基础是否有不均匀的沉降。

④根据沉降量依据规范进行判断此类裂缝是否因沉降引起。

（2）温度变化引起裂缝的检测要点

①通过对裂缝的观测初步判断裂缝是否为温度裂缝。

②查看施工记录查看是否是在最冷或者最热的季节施工。

③查看房屋其配置了抵抗温度应力分布筋的位置是否也产生了温度裂缝，相互对比印证就确定裂缝是否为温度裂缝。

（3）钢筋锈蚀引起裂缝的检测要点

①通过裂缝观测初步判断是否为钢筋锈蚀引起的裂缝。

②进行钢筋锈蚀电位测定，钢筋发生锈蚀时电位值会比较高。

③可以钻取构件的混凝土粉末，对粉末中的氯化物进行检测，根据氯化物的含量与规范的规定数值也可以判断是否是钢筋锈蚀引起的裂缝。

④较为直观的直接开凿的方法进行检测，凿开查看钢筋情况，直观的观测钢筋是否发生锈蚀。

（4）荷载引起裂缝的检测要点

①通过对裂缝的观测初步判断裂缝是否为荷载裂缝。

②查看施工记录查看是否提前拆模。

③查看建筑开裂处是否有货物、机器设备的过量堆积，判断荷载堆积处的集中荷载和分布荷载是否超过下方构件承载能力。

④调查建筑在裂缝产生前，是否受到外部冲击和地震作用影响。

（5）设计问题引起裂缝的检测要点

设计问题引起的裂缝特点是最不明显的，在排除上述几种裂缝的可能性后，可判别为设计问题引起的裂缝，检测人员可以对建筑物进行还原图纸，再进行建模验算，根据计算结果进一步判断是否为荷载原因引起构件承载力不足从而引发的裂缝。

2.裂缝检测内容

裂缝检测过程主要有以下几点工作内容：

①调查裂缝发展与发生的时间。

②查询建筑物的施工图纸、施工记录、沉降观测等相关的资料。

③记录裂缝的走向、裂缝发生的位置、裂缝的状态，将这些记录于图纸上。

④根据裂缝特点进行特定的检测，如针对不均匀沉降产生裂缝进行沉降观测等。

⑤对结构进行力学验算。

⑥对裂缝有害程度的分析与处理意见。

三、裂缝处理方法

1.不均匀沉降裂缝处理

根据建筑物不均匀沉降的程度与预算可综合分析采用适合的加固方法：

①可采用地聚合物对地基进行加固，此方法针对浅层进行加固具有经济实惠的优点。

②可以采用锚杆静压桩进行加固，此方法较为常用。

③在建筑物不均匀沉降不多时可采用掏土法在沉降较为少部位掏出适量的土。

④当建筑物因为不均匀沉降产生较为大的影响时，最为稳妥方案为推倒重建，能从根本解决问题。

2.温度变化引起裂缝处理

温度裂缝的处理较为简单可以采用无网布或者PVC网格布等贴在裂缝上再进行粉刷即可，还可以使用悍马裂缝修补胶，裂缝最大宽度0.1-2mm用灌缝胶贯穿裂缝。

3.钢筋锈蚀裂缝处理

钢筋锈蚀处理分为轻微锈蚀程度处理与严重锈蚀程度处理。

在发生的钢筋锈蚀为轻微程度时，可先将混凝土构件锈蚀部位表面的混凝土打磨干净，在锈蚀钢筋附近的混凝土处涂抹渗透型钢筋阻锈剂和防碳化剂，再用修补用的砂浆进行表面修复即可。

在钢筋发生严重锈蚀时，将开裂的局部劣化混凝土凿除清理干净，将钢筋的锈蚀部位除锈打磨清理干净，在锈蚀钢筋附近的混凝土处涂抹渗透型钢筋阻锈剂和防碳化剂，再用修补用的砂浆进行表面修复即可。

4.荷载裂缝处理

首先应移除楼板堆积的货物、设备等荷载源，再根据裂缝对建筑的影响程度对裂缝进行处理。

对于对结构影响较小的裂缝采用灌缝胶处理；对混凝土结构影响较大的裂缝，还须对产生裂缝的构件加固处理，可采用外包型钢加固、粘贴钢加固和粘贴纤维复合材加固等加固方式；对于严重影响结构安全的裂缝，应拆除重建。

5.设计问题引起裂缝处理

采用灌缝胶处理裂缝，然后沿梁反向在传递途径上粘贴碳纤维或者钢板的方法，当荷载远远大于构件承载力时，满足规范判定为危房时就应该推倒重建。

四、结语

建筑物产生裂缝时，先初步判断裂缝类型，然后根据不同裂缝类型采用其针对的检测方法，最后就可以确定裂缝类型，这样的方法迅速、方便、准确，可使得检测工作更为容易，也使得检测报告有理有据且准确、迅速。在裂缝检测过程中，检测人员应从外到内，从宏观到局部检测，首先从混凝土结构外部观测，排查建筑结构是否存在不均匀沉降；其次再排查建筑内部裂缝是否锈蚀、产生裂缝的构件是否受到较大荷载，判别裂缝成因是钢筋锈蚀还是荷载造成；同时查看委托方提供的图纸及施工资料，分析裂缝是否为温度裂缝；最后可复原建筑图纸并进行力学验算，分析是否为设计问题产生的裂缝。

通过迅速的判断与确定裂缝的类型，能使我们更早的对建筑物产生的问题进行一个清晰的了解并针对这些问题提出针对性的加固方案，更好的保障房屋的安全。