混凝土裂縫問(wèn)題是長(zhǎng)期困擾著建筑工程技術(shù)人員的一大難題，混凝土結(jié)構(gòu)尤其是大體積建筑中出現(xiàn)裂縫是很常見(jiàn)的現(xiàn)象，因此工程人員對(duì)裂縫問(wèn)題非常關(guān)注。
本文對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行了分類，并分析了裂縫的產(chǎn)生原因、常用的檢測(cè)方法，以及裂縫出現(xiàn)以后的各種修復(fù)加固措施，供從事工程施工的工程技術(shù)人員參考。
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裂縫可能危及結(jié)構(gòu)安全
裂縫問(wèn)題是一個(gè)人們普遍關(guān)心的問(wèn)題，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)而言，裂縫的存在是十分普遍的現(xiàn)象。大量科研和實(shí)踐都證明了混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是不可避免的，裂縫出現(xiàn)時(shí)荷載常為極限荷載的15%~25%。
在正常使用荷載作用下，鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)一般是帶裂縫工作的，一般肉眼可見(jiàn)的裂縫范圍為0.02~0.05mm，裂縫寬度小于0.05mm 的屬無(wú)害裂縫，對(duì)防水、防腐蝕與承重的影響均可忽略不計(jì)。
我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)一般正常使用條件下混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大裂縫寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)為0.3mm。因此就經(jīng)濟(jì)及科學(xué)觀點(diǎn)，一定程度的裂縫是可以接受的。
但有的裂縫會(huì)造成結(jié)構(gòu)承載能力降低，結(jié)構(gòu)可靠度下降；有的雖對(duì)承載力無(wú)多大影響，但會(huì)出現(xiàn)諸如混凝上保護(hù)層脫落、鋼筋銹蝕加速和混凝土碳化，降低結(jié)構(gòu)的耐久性或發(fā)生滲漏，影響使用。
當(dāng)裂縫寬度達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，還可能危及結(jié)構(gòu)的安全。因此，如何對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫進(jìn)行評(píng)價(jià)、鑒定、修復(fù)，對(duì)結(jié)構(gòu)的使用和維護(hù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
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裂縫原因與類型
裂縫形成的原因一般分成兩類：結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。
1、【結(jié)構(gòu)性裂縫】
由于直接施加的各種靜力和動(dòng)力荷載所引起的裂縫。由于結(jié)構(gòu)承載力不足應(yīng)力達(dá)到限值引起的，是結(jié)構(gòu)開(kāi)始破壞的特征。這種裂縫是比較危險(xiǎn)的，如果不對(duì)這類裂縫進(jìn)行處理將對(duì)結(jié)構(gòu)的安全帶來(lái)隱患。
2、【非結(jié)構(gòu)性裂縫】
由于溫度變化、收縮、不均勻沉降等間接作用, 結(jié)構(gòu)的變形受到約束而引起的裂縫。這種裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響不大，可根據(jù)結(jié)構(gòu)耐久性、抗?jié)B、抗震、使用等方面要求采取修補(bǔ)措施。
在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，由于荷載所引起的裂縫只占總數(shù)的20%左右，而由于間接作用所產(chǎn)生的裂縫，大約占裂縫總數(shù)的80%。裂縫成因復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響差異也較大。只有在弄清結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)和裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)影響的基礎(chǔ)上，才能確定相應(yīng)的修復(fù)措施。
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裂縫調(diào)查與分析
裂縫成因調(diào)查包括對(duì)材質(zhì)與施工質(zhì)量、設(shè)計(jì)計(jì)算與構(gòu)造、使用環(huán)境與荷載等方面的調(diào)查，是為裂縫分析提供依據(jù)的。
通過(guò)裂縫現(xiàn)狀觀測(cè)、成因調(diào)查判明是結(jié)構(gòu)性裂縫還是非結(jié)構(gòu)性裂縫。裂縫的寬度、長(zhǎng)度保持恒定不變的屬于穩(wěn)定裂縫，只要其寬度不大，符合規(guī)范要求，其危險(xiǎn)性較小，屬安全構(gòu)件。裂縫的寬度和長(zhǎng)度隨時(shí)間不斷擴(kuò)展，說(shuō)明鋼筋應(yīng)力可能接近或達(dá)到流限，對(duì)承載力有嚴(yán)重的影響，應(yīng)及時(shí)采取措施。
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裂縫的檢測(cè)
裂縫檢測(cè)就是裂縫現(xiàn)狀檢查，通過(guò)現(xiàn)狀檢測(cè)并繪制裂縫分布圖，為進(jìn)行裂縫分析和危害性評(píng)定提供依據(jù)。
裂縫外觀檢測(cè)常用的儀器有刻度放大鏡、裂縫對(duì)比卡等，裂縫深度主要采用超聲波法探測(cè)或直接鉆芯法檢測(cè)。檢測(cè)的一般步驟如下：
先畫出產(chǎn)生裂縫構(gòu)件的形狀， 然后將裂縫的位置、長(zhǎng)度標(biāo)于圖上，并對(duì)每條裂縫進(jìn)行編號(hào)和注明裂縫出現(xiàn)時(shí)間。
為便于研究分析，裂縫圖應(yīng)根據(jù)構(gòu)件逐一繪制展開(kāi)圖，并在圖上標(biāo)明方位。當(dāng)裂縫數(shù)量較多時(shí)，可在構(gòu)件有裂縫的表面畫上方格，方格尺寸依據(jù)構(gòu)件的大小以200~500mm 為宜，在裂縫的一側(cè)用毛筆或粉筆沿裂縫畫線，然后依據(jù)同樣的位置翻樣到記錄本上，對(duì)于特殊形狀的裂縫還要拍照和攝像。
測(cè)定時(shí)把裂縫全長(zhǎng)分為四等分，中央點(diǎn)和兩端，以及中央點(diǎn)和中間的第三分點(diǎn)。測(cè)定裂縫方向上的垂直寬度，使用帶有刻度的專用顯微鏡，將刻度與縫口垂直，量出縫口寬度，記下讀數(shù)并標(biāo)于圖上。也可以采用裂縫卡通過(guò)放大鏡估計(jì)裂縫寬度，但這種方法誤差較大。裂縫長(zhǎng)度可用鋼尺測(cè)量，在裂縫的端部要有標(biāo)志，標(biāo)上年月日，以觀測(cè)裂縫的發(fā)展。
在測(cè)定裂縫長(zhǎng)度和寬度的同時(shí)，須同時(shí)確認(rèn)保護(hù)層厚度，保護(hù)層混凝土厚度不宜用鏨鑿開(kāi)時(shí)，可用鋼筋探測(cè)器找出其厚度。
檢測(cè)裂縫的深度通常用超聲波法，通過(guò)所測(cè)得的聲時(shí)與探頭之間的關(guān)系推算出裂縫的深度。
用超聲波測(cè)試裂縫深度，要在避開(kāi)鋼筋的位置上進(jìn)行，且僅對(duì)一些受力裂縫比較合適，因?yàn)檫@種裂縫兩邊的混凝土一般是完全分離的。如果兩邊的混凝土并未完全分離，用超聲波檢測(cè)是不太準(zhǔn)確的。
對(duì)于裂縫不深且其走向大致成一直線的構(gòu)件，可以采用直接取芯的方法進(jìn)行檢測(cè)。
這種方法是在有裂縫的位置，沿深度方向鉆取混凝土芯樣，這樣可以在芯樣側(cè)面直接測(cè)量裂縫深度，其缺點(diǎn)是對(duì)構(gòu)件有一定的破損。
對(duì)于活動(dòng)裂縫，應(yīng)進(jìn)行定期觀測(cè)，專用儀器有接觸式引伸儀、振弦式應(yīng)變儀等，最簡(jiǎn)單的辦法是騎縫涂抹石膏餅觀察。
在典型裂縫位置處抹50mm左右見(jiàn)方的石膏餅，觀察石膏餅是否沿原裂縫開(kāi)裂，就可確定裂縫是否在繼續(xù)發(fā)展。石膏餅開(kāi)裂寬度大，說(shuō)明裂縫增長(zhǎng)也大，將裂縫的變化情況亦記于圖上。通過(guò)以上觀測(cè)繪制形成的裂縫圖，即可作為裂縫分析的依據(jù)。
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裂縫修復(fù)措施
裂縫處理的原則：
1）首先應(yīng)能保證裂縫處理后結(jié)構(gòu)原有的承載能力、整體性以及防水、抗?jié)B性能；
2）其次要考慮溫度、收縮應(yīng)力較長(zhǎng)時(shí)間的影響，以免處理后再出現(xiàn)新的裂縫；
3）再次應(yīng)防止進(jìn)一步的人為損傷結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，盡量避免大動(dòng)大補(bǔ)，并盡可能保持原結(jié)構(gòu)的外觀。
裂縫的類型不同，修復(fù)處理的方法也不相同，裂縫一般的處理方法有如下幾種：
通過(guò)密封裂縫表面以提高其防水性及耐久性。適用于對(duì)結(jié)構(gòu)承載力無(wú)影響的漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的微細(xì)裂縫(一般寬度小于0.2mm)。
修補(bǔ)用的材料必須具有密封性、抗?jié)B性和耐老化性，與混凝土的變形要相適應(yīng), 大面積處理時(shí)應(yīng)注意防止空鼓、起皮。
表面修補(bǔ)法主要有表面涂抹環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、聚合物砂漿等，表面粘貼常采用玻璃絲布、碳纖維布、土工膜。
修補(bǔ)處理前應(yīng)將裂縫附近的灰塵浮渣清除干凈，采用表層粘貼封閉時(shí)應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行打磨處理。
采用壓漿泵將粘合劑及密封劑漿液灌入裂縫深部，由于膠結(jié)料在裂縫內(nèi)部凝結(jié)、硬化而起到補(bǔ)縫作用，從而達(dá)到恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性及防水性的目的。
灌漿材料一般要求具有較好的流動(dòng)性，且具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度。常用的灌漿材料有水泥和化學(xué)材料，可按裂縫的性質(zhì)、寬度、施工條件等具體情況選用。
一般對(duì)寬度大于0.5mm 的裂縫，可采用水泥灌漿；對(duì)寬度小于0.5mm 的裂縫，宜采用化學(xué)灌漿。化學(xué)灌漿材料主要為環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯等。
壓力灌漿分為低壓注入和高壓注入兩種方式，應(yīng)根據(jù)修復(fù)的結(jié)構(gòu)類型和裂縫種類選擇適合的注入方式。
低壓注入適合寬度較細(xì)，深度較淺的建筑物裂縫；高壓注入適合寬度較寬,深度很深的建筑物裂縫。
目前國(guó)內(nèi)較為成熟的“YJ - 自動(dòng)壓力灌漿技術(shù)”，是一項(xiàng)包括材料、機(jī)具、施工的綜合技術(shù)，利用低壓原理，依靠?jī)?nèi)部彈簧壓力和毛細(xì)管作用將樹(shù)脂注入微細(xì)裂縫。
結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)是為了防止裂縫再出現(xiàn)和擴(kuò)展，保證結(jié)構(gòu)安全。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的方法很多，主要有加大截面法、外包角鋼法、粘鋼法、粘貼碳纖維法以及預(yù)應(yīng)力加固法等。
加固方法的選擇，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)分析結(jié)果、結(jié)構(gòu)功能降低及加固原因，結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、當(dāng)?shù)鼐唧w條件、新的功能要求等因素綜合分析后確定。
與修補(bǔ)處理不同，由于加固處理目的在于恢復(fù)因裂縫降低的混凝土構(gòu)件的承載力，涉及到建筑物的結(jié)構(gòu)安全和使用功能的改變，因此必須在確認(rèn)安全的基礎(chǔ)上計(jì)算承載力，提出合理的詳細(xì)的方案。
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結(jié)語(yǔ)
混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫類型很多，成因復(fù)雜，在實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)裂縫的不同特點(diǎn)分析其產(chǎn)生的具體原因，采取相應(yīng)的方法進(jìn)行修復(fù)處理，有效地控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，減少工程事故的發(fā)生，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，最終達(dá)到保證建筑物安全和耐久的目的。
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