房屋混凝土结构裂缝的检测及案例分析

房屋混凝土结构裂缝的检测及案例分析
在工程结构质量检测中，裂缝是常见的检测项目之一。

文章结合相关规范，对房屋混凝土裂缝检测评定内容及方法用实例加以说明。

标签：混凝土；结构；安全；裂缝；检测；实例
引言
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中有关条款，建筑物根据环境类别和结构类别分为三个裂缝控制等级，其中：一级和二级严格或一般要求不出现裂缝、三级是允许出现裂缝的构件。

本文主要研究第三级裂缝控制下混凝土结构或构件裂缝的检测与评定，这种情况在实际检测项目中经常遇到。

严格地说，混凝土结构自施工完毕，甚至在施工过程中都存在不同程度的裂缝或细微裂纹，因此工程界普遍认为混凝土结构都是带裂缝工作的。

混凝土是多种不同材料经拌合、振捣、养护而形成的胶结体，引起裂缝的原因很多，但总体上可以分為两大类：
（1）由外荷载引起的裂缝，即结构性裂缝，其与荷载有关。

（2）由变形引起的裂缝，即非结构性裂缝。

如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等导致的结构构件内部产生自应力引起混凝土裂缝。

1 房屋裂缝检测的意义
既然混凝土是带裂缝工作的，那么为什么还要对裂缝进行检测呢？这主要是因为：
（1）结构裂缝宽度显示钢筋保护层被破坏的程度，裂缝引起混凝土中钢筋的锈蚀，将降低结构耐久性。

（2）裂缝影响使用功能，可造成渗水或引起使用者的不安。

（3）受力构件裂缝过宽，预示构件承载力储备不足，存在安全隐患。

鉴于以上原因，我国现行《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）规定对使用中允许出现裂缝的钢筋混凝土构件应验算裂缝宽度，计算所得的最大裂缝宽度对处在室内正常环境的一般构件不应超过0.3mm，对处于年平均相对湿度小于60%地区其最大裂缝宽度不应超过0.4mm。

对于屋架、托架、重级工作制的吊车梁以及露天或室内高湿度环境，其最大裂缝宽度不应超过0.2mm。

2 混凝土房屋裂缝检测内容及检测方法
房屋结构安全鉴定中对裂缝的检测内容主要包括：
2.1 裂缝在构件上的具体位置、形态趋势、走向、长度、宽度、深度
裂缝的宽度是检测的关注重点，不论这条裂缝多长，形态走势如何，测量最大缝宽必不可少。

限制裂缝宽度的目的主要是防止侵蚀性介质渗入混凝土而导致钢筋锈蚀，因此在测量钢筋混凝土构件上裂缝的宽度时，也要调查清楚受力主筋位置裂缝的宽度。

如测量梁的弯曲裂缝时，应选取梁受拉侧主筋高度处进行测量。

测量裂缝宽度的仪器有裂缝对比卡和读数显微镜。

裂缝深度检测的方法有凿开法和超声波检测法。

前者主要应用于检测构件表面裂缝，后者主要应用于检测构件内部裂缝。

采用凿开法检测前，先向缝中注入有色墨水，这样易于辨认细小裂缝。

超声波检测裂缝深度主要有三种方法：平测法，斜测法和钻孔对测法。

裂缝深度的检测，必要时可钻取芯样予以验证。

裂缝的记录可采用表格或图形的形式。

2.2 裂缝的稳定性评估
所谓不稳定裂缝，主要是指随着时间持续发展不断增大的荷载裂缝、沉降裂缝，可用两种方法判定。

（1）观测。

裂缝的观测，应按《建筑变形测量规程》JGJ/T8的有关规
定进行。

对于一些比较大的裂缝，可用涂覆石膏饼，如果在相当长时间
内石膏没有开裂，则说明裂缝已稳定。

（2）计算。

对适筋梁，钢筋应力δs是影响裂缝宽度的主要因素，因此可通过对钢筋应力的计算来判定裂缝是否稳定。

如果钢筋应力小于0.8fy（fy为钢筋强度设计值），裂缝处于稳定状态。

3 常见的裂缝成因分析
3.1 混凝土收缩裂缝
（1）水泥用量大、含水量越高、坍落度大，混凝土收缩就越大，容易造成混凝土开裂。

（2）骨料粒径越细、砂率越高，收缩越大。

骨料中含泥量越大，收缩越大。

（3）环境越干燥收缩越大。

早期养护时间越短，收缩越大。

3.2 混凝土温度裂缝
大体积混凝土的早期硬化过程中，容易出现混凝土水化热而引起的开裂；建筑物外露构件与室内构件因内外温差过大也会导致结构构件的开裂。

3.3 结构不均匀沉陷裂缝
结构地基土质不匀，松软或回填土不实、浸水而造成不均匀沉降；；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大、或支撑底部松动所致的混凝土结构产生裂缝。

3.4 化学裂缝
水泥与含氯离子的混凝土集料拌合后产生化学反应造成混凝土酥松，膨胀开裂，即碱-集料反应。

3.5 受力裂缝
（1）混凝土的受力裂缝，主要是指由于结构构件承受了超过设计荷载的过大荷载，或者是混凝土尚未达到设计强度而施工荷载超过了构件的实际承载力，以及由于承重模板拆除过早，混凝土强度过低承受不了自重等原因，均可引起结构构件的开裂。

不同荷载类型引起的裂缝可参见表1。

（2）设计计算的错误导致结构构件强度的不足，以及钢筋工程材料及安装质量问题等，也会引起混凝土出现受力裂缝。

4 裂缝的评价及处理
根据对裂缝的检测结果及成因分析，结合对材料强度，结构的受力及荷载状态的检测，一般需要给出以下结果：
（1）裂缝的成因。

（2）裂缝对结构承载力的影响程度，对结构安全性的影响。

（3）结构在目前情况下的安全状态。

（4）结构（构件）裂缝的处理方法。

5 实例分析
5.1 案例
我市区某一商厦，建成后在使用过程中发现，商厦地下室一层局部顶板上有渗水情况发生，建设单位与施工单位相互推诿。

市人民法院委托我单位对商场地
下室顶板裂缝进行检测及安全评定。

5.2 现场检测
经调查发现，商场地下室总体分两部分，一部分为地下车库，一部分为设备间及商厦员工更衣间。

在地下车库所在区域顶板上未发现明显裂缝，而在设备间及商厦员工更衣间顶板上发现多条沿板长度方向与跨度方向一致大致等间距的平行裂缝，而渗水情况也仅仅发生在此区域内。

究其原因，原来，地下车库部分，轴线内为商场主楼区域，上层为商场一楼营业场所，设备间及更衣室轴线内上部为露天人行横道。

前者板顶、板底之间常年最大温差仅为5℃左右；后者板顶、板底之间最大温差在冬季可达25℃以上。

结合对材料强度进行的回弹法，取芯法检测结果，及结构的受力及荷载状态的检测结果，显示材料推定强度均高于设计要求，结构验算结果也在规范允许范围内，使用功能也未人为发生变化。

5.3 检测结论
经过认真细致的现场检测、调查和专家组论证，得出以下评定意见：商场设备间及更衣间顶板上的裂缝主要为混凝土收缩及温度变形引起，当周围气温及湿度变化时，板产生变形—温度变形及收缩变形，在板内产生的约束拉应力超过了混凝土允许拉应力。

这种裂缝往往为贯穿裂缝，这也是商场地下室顶板局部出现渗水的原因。

这种由温度变化引起的应力状态会一直到板上下温度平衡才消失，而收缩应力会一直持续下去。

建议对出现渗水的区域内裂缝采用压力灌浆法用纯水泥浆进行填充，表面采用环氧浆液粘贴玻璃丝布或双组分环氧树脂粘贴碳纤维片材进行处理。

6 结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，而引起裂缝的原因却具有多样性，复杂性，综合性的特点。

因此，在检测中一定要对混凝土裂缝进行认真调查和分析，在众多可能引起裂缝的成因中找出主因，也就是抓住主要矛盾，这样才能客观，公正地对混凝土结构出现的裂缝进行评定，同时，有针对性地采取相应加固或修补措施，从而解决问题。

本文分析了引起裂缝产生的原因、检测方法、评定原则等，并结合实际工程案例，为混凝土结构安全检测中裂缝的检测和评价工作提供宝贵经验。

参考文献
[1]GB50010-2010混凝土结构设计规范.
[2]袁海军.建筑结构检测鉴定与加固手册，中国建筑工业出版社，2003.
[3]吴新璇.混凝土无损检测技术手册，人民交通出版社，2004.。