民用建筑混凝土结构裂缝鉴定及补强加固措施

黄燕春

（广西壮族自治区建筑工程质量检测中心有限公司，广西南宁 530005）

0 引言

随着我国房地产业及私有住宅的发展，框架及砖混结构建筑数量庞大，由于各种原因造成混凝土结构开裂的情况越来越多。而且民众协商解决该问题的方式及途径也在不断地改变和升级，从信访、投诉到诉诸法院，到诉诸媒体，甚至出现了较为激烈的局面，引起较大的社会反应。尤其是在私有住宅项目中，因为很多居民对混凝土结构开裂危害认识不足，常常将其视为危害性较大的缺陷，害怕因其造成房屋坍塌，因此，因房屋裂缝对房屋质量质疑的投诉已经成为现今主管理部门需认真面对的问题[1]。

1 民用建筑混凝土结构裂缝鉴定

混凝土结构裂缝鉴定是民用建筑使用性能评定的一个子项目，《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB 50292—2015）中表6.2.4-1 及表6.2.4-2 对一般钢筋混凝土构件及预应力混凝土构件的裂缝宽度等级做出了相关规定。

表6.2.4-1 钢筋混凝土构件裂缝宽度等级的评定

表6.2.4-2 预应力混凝土构件裂缝宽度等级的评定

在鉴定过程中，应对构件上的裂缝宽度、长度、深度、位置等进行认真观测和详细记录，分析裂缝的成因，对裂缝进行分类；根据构件的重要性及不同类型裂缝对构件分别进行评级，取最低等级作为构件的最终评定等级。在此基础上，评定构件集、子单元、鉴定单元的级别，最终判定结构的安全性和可靠性是否受到影响，进而考虑是否需采取进一步的处理措施[2]。

2 裂缝发生和发展的机制

混凝土结构中由于各种应力的存在，会在相应部位生成微裂纹，且微裂纹的分布极不均匀，前期因没有贯穿于表面，因而很难被发现。含微裂纹的混凝土构件通常能经受住一定程度的拉伸、剪切应力。后期在受拉、受剪应力较大的部位，随着时间的推移，微裂纹会逐渐扩展，当其在整个断面上连续延伸，发展到一定程度时（宽度大于0.03～0.05mm 时），就会出现肉眼可见的裂纹，严重时使混凝土构件承载能力逐渐降低，甚至引起构件断裂。混凝土中微裂纹扩展和数量增加将降低混凝土的强度、刚度、耐久性，引起混凝土徐变变形[3]。

在钢筋混凝土结构中，混凝土与钢筋之间存在着共同的受力关系，两者之间存在着相互制约的作用，其开裂通常可以用“黏结-滑移”机制来解释。研究表明，钢筋混凝土结构中有明显裂缝的形成与发展，主要是由于两者之间不再能保持变形的一致性，从而发生了相对滑移。例如，张拉缝宽实际上就是混凝土部位的张拉缝宽与张拉筋在缝间的张拉缝宽的差别。

3 裂缝的分类

3.1 按危害性进行分类

混凝土结构的裂缝分为“破坏性裂缝”和“非破坏性裂缝”“破坏性裂缝”是指其对建筑物承载能力、平面和空间的稳定性、应力状态和变形以及结构的可靠性等方面有影响的裂缝，称为“有害裂缝”。所谓的“非破坏性裂缝”，是指不会对建筑物造成以上所说的伤害的裂缝，但这并不意味着建筑物就是完全无害的，“非破坏性裂缝”的出现往往意味着建筑物的质量存在问题[4]。

3.2 按裂缝深度进行分类

分为以下各类裂缝：

表面裂缝：当h≤0.1H 为表面裂缝。

浅层裂缝：0.1H＜h＜0.4H 为浅层裂缝。

纵深裂缝：0.4H＜h＜1.0H 为纵深裂缝。

贯穿裂缝：h=H 为贯穿裂缝。

4 裂缝产生的原因和危害

4.1 设计原因引起结构裂缝

在民用建筑特别是私有住宅设计过程中，只做承载力验算未进行裂缝验算，或甚至均不做验算，直接借鉴相邻地区建筑或类似建筑，形成拟建建筑的设计文件。待建建筑的地基及结构构件配筋不合理，设计中为节省材料，仅按构造配筋配置，不能满足构件的实际需要，容易出现应力集中，从而在使用过程中，构件薄弱环节，应力超过应力限值，产生结构裂缝。

4.2 材料原因引起结构裂缝

材料选择不当，例如，水泥、细骨料、粗骨料选择不当；混凝土的配合比不符合要求，粗骨料的用量偏大，容易形成网状裂缝；选用的外加剂品种不匹配，容易造成钢筋锈蚀，构件体积膨胀产生沿钢筋走向的纵向裂缝等。

4.3 施工原因引起结构裂缝

混凝土在搅拌过程中容易发生“碱骨料反应”，易导致混凝土出现松散、膨胀、开裂。施工时，振捣时间过长，易造成粗骨料和细骨料分层，使上下层强度不均匀，上层容易发生收缩裂缝；钢筋绑扎间距不均匀，绑扎不牢固，施工现场未对负弯矩钢筋进行保护，致使施工过程中被踩踏变形，使楼板或梁的有效厚度及高度减小，造成局部开裂；为追求施工进度，混凝土未达到设计强度，即拆除模板，容易在柱、板、梁的交接处形成纵向裂缝[5]。

4.4 荷载作用引起结构裂缝

（1）混凝土在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝。

（2）直接应力引起结构裂缝。

钢筋混凝土构件受力状态有拉伸、压缩、扭转、剪切、弯曲等状态。各类受力构件容易产生的裂缝型式如下：①中心受拉构件，裂缝一般垂直于受力钢筋出现，大体等距离出现；②中心受压构件，在平行于受力方向出现短而密的平行裂缝；③受扭转构件，易在构件腹部出现多条45°方向斜裂缝；④受剪切构件，与主筋约45°方向产生相互平行的斜裂缝；⑤受弯构件，在弯矩最大的危险截面附近从受拉边缘出现横向裂缝，并逐步向中性轴开展。

（3）次应力引起结构裂缝。

很多建筑在使用过程中，其实际承载情况与设计时建立的理论受力模型存在较大的差异。以钢筋混凝土框架屋面为例，其节点一般采用搭接形式，但实际结点所受的剪、弯等荷载很大，这种荷载作用被称作次应力，往往会导致节点产生裂纹。还有一些在一般情况下没有考虑到的外部应力，但是在实践中会造成结构开裂。

4.5 使用环境引起结构裂缝

在温差大的区域，容易产生温度裂缝。温度裂纹的方向一般没有固定的规则，较大范围的结构性裂缝是相互交叉的；另外，温度裂缝宽度有一定的差异，并且随气温的改变而改变，表现为冬天比夏天更宽、夏天更窄。结果表明，在热膨胀作用下，混凝土热收缩开裂呈现出中部粗大、两端细长的特点，而在热收缩开裂中，其厚度变化较小，这种裂缝会导致钢筋腐蚀，混凝土性状发生变化，从而导致混凝土抗冻融、抗疲劳和抗渗性等性能下降。

4.6 沉降引起结构裂缝

由于地基不稳定或地下土层的变动，容易造成上部结构产生沉降裂缝。因沉降曲线不同，在混凝土构件上形成的裂缝形态也不同。如构件中部沉降大，则形成倒八字裂缝，裂缝宽度下宽上窄；反之，则形成正八字裂缝，裂缝宽度上宽下窄。

5 裂缝的修补

经鉴定后，确认必须修补的裂缝，应根据裂缝的种类、形态制定修补方案。

（1）静止裂缝：可即时进行修补。

（2）活动裂缝：应先消除其成因，并观察一段时间，确认已稳定后，再按静止裂缝的处理方法进行修补；对于不能完全消除成因的裂缝，但确认对结构、构件的安全性不构成危害时，可使用具有弹性和柔韧性的材料进行修补。

（3）尚在发展的裂缝：不可即时进行修补；应待裂缝停止发展后再进行适应方法的修补或加固。

混凝土结构裂缝在进行修补设计时，要按照裂缝鉴定的结果来选择选择修补方法，不同修补方法适用范围如表1 所示。

表1 混凝土结构裂缝修补方法及适用范围

6 混凝土结构的补强加固

混凝土结构因承载力不足引起的裂缝，除按规范规定的适用修补方法进行修补外，还应采用适当的加固方法对结构进行补强和加固，主要补强和加固方法如下。

6.1 直接补强加固法

直接加固法是采用一定的技术手段，对混凝土结构进行直接加固，使混凝土结构的承载力和强度达到标准及设计的技术要求。有以下两种：①加大截面加固法：加大截面加固法是利用与原来结构相同的材质，增加截面补强的作用，使结构承载力和刚度得到改善。②外包钢加固法：外包钢加固法是在待加固（钢筋混凝土）构件外面包裹一层型钢或钢板，利用包覆式钢骨与原构件之间的相互影响，使其承载力和刚度得到增强。外包钢加固能够极大地改善构件的抗压、抗弯性能，因为使用的是型钢，所以它的施工时间比较短，而且所占的空间也不大。因此，它被广泛地用于那些不允许扩大截面尺寸，但又要求尽可能地增加承载力的构件中。

6.2 间接补强加固法

间接加固法是指在原结构基础上采用一定的技术手段，改变原结构的受力路径，降低受力效果。

（1）增设构件加固法：这种补强方式不会对原结构造成任何损伤，施工简单，但因为新增新的补强材料，会对原建筑物的使用功能产生一定的影响。因此，这种方法通常适用于在不影响其功能需求的情况下，对梁柱等进行加筋。

（2）增支补强方法：增支补强方法是通过在梁、板等构件上增支补强，在柱子和屋架之间应用增支补强方法，减小构件的计算跨距（长度），减小荷载影响，充分挖掘构件的潜能，提高结构的稳定程度，从而实现对构件的强化。

7 结语

综上所述，民用建筑结构一旦产生裂缝，不论是破坏性裂缝，还是非破坏性裂缝，都会使建筑物的外观受到影响，影响结构的使用功能。如裂缝继续发展，将导致结构的抗渗透性能下降，引起钢筋锈蚀，从而使结构的耐久性和承载能力降低，进而影响建筑结构的安全性能。对民用建筑结构裂缝进行修补，必要时进行补强加固，不但起到保证结构安全，恢复建筑外观的完整性，使居者能够安其居，乐其业，是建筑结构设计、施工、检测、鉴定工作者应负有的职责。