钢筋混凝土结构裂缝的检测

钢筋混凝土结构裂缝的检测

一、混凝土的裂缝

建筑工程中的钢筋混凝土及砌体结构的破坏往往都与裂缝的发展有关，裂缝是混凝土工程中最常见的一种缺陷，裂缝的存在会影响结构的抗渗性能，导致水分及有害物质渗入，诱发钢筋锈蚀或加速混凝土的自然老化，从而损害工程结构的承载能力，对安全性产生影响。即使尚未直接影响到使用安全，也会影响适用性和耐久性。

裂缝的产生原因是设计、施工、材料、环境及管理等相互影响的综合性问题。按产生原因可分为四类：

1、荷载作用下的裂缝：因动、静荷载的直接作用产生的裂缝，约占5%—10%

2、变形作用下的裂缝：因不均匀沉降、温度变化、湿度差异、膨胀、收缩、徐变等变形因素

引起的裂缝，约占80%以上

3、变形与荷载共同作用引起的裂缝：约占5%—10%

4、碱骨料反应膨胀应力引起的裂缝及冻融引起的裂缝：约占1%

钢筋混凝土结构的裂缝是绝对的，无裂缝是相对的，一定程度的裂缝是不可避免的。所以说裂缝不仅是混凝土的缺陷，同时应当看作是钢筋混凝土结构的物理力学性能。裂缝宽度W0.02—0.05mm是为肉眼可见裂缝，为有裂缝结构；裂缝宽度W< 0.02—0.05mm是为肉眼不可见裂缝，即无裂缝结构。≥

在裂缝宽度W≥0.02—0.05mm后，根据对结构使用性能和耐久性的影响，分为有害裂缝和无害裂缝，钢筋混凝土有害与无害裂缝的界限为：

1、有侵蚀介质或防渗要求时，界限为0.1—0.2mm，地下结构限制裂缝宽度为0.2mm

2、正常条件下无特殊要求时，界限为0.3—0.4mm

3、中国允许无害裂缝宽度为0—0.3mm

钢筋混凝土结构最大裂缝宽度的限值:

在混凝土构件的安全性鉴定中，对于受力裂缝，出现下表所列情况时，应视为不适于继续承载

二、混凝土裂缝的检测技术

1、裂缝外观形态、分布描述

观察构件表面裂缝部位，目测并绘制裂缝分布图，准确记录裂缝的形态、条数、位置、长度和走向。

2、裂缝宽度检测

裂缝宽度测试读数精度应不大于0.02mm。测位处混凝土表面应清洁、平整，裂缝内部不应有灰尘或泥浆，宜选择裂缝张开状态下检测。一条连续裂缝上宜布置2个以上裂缝宽度测位，在裂缝分布图中标注检测部位和最大裂缝宽度部位。现有的裂缝宽度的测量方法分三类：

（1）塞尺或裂缝宽度对比卡：简单，但只能用于粗测，测试精度低。

（2）裂缝显微镜：读数精度一般为0.02 mm-0.05 mm，需要人工近距离调节焦距并读数和记录，有些还需另配光源，测试速度慢，测试工作的劳动强度大，而且有较大的人为读数误差。裂缝显微镜方法是目前裂缝测试的主要方法。

（3）近年出现的裂缝宽度测试仪是将放大的裂缝图像显示在显示屏上，再人工读取宽度的测试仪，这种测试仪避免了裂缝显微镜必须近距离调节焦距的要求，降低了裂缝测试的劳动强度，但仍需人工估测和记录宽度。

3、裂缝深度检测

裂缝深度检测宜采用超声法，根据裂缝深度与被测构件厚度的关系以及可测试表面情况可选择采用单面平测法、双面斜测法、钻孔对测法。

当结构的裂缝部位只有一个可测表面，裂缝的估计深度不大于被测构件厚度的一半且不大于500mm时，可采用单面平测法。要求在裂缝测位的两侧分别具有清洁、平整且无裂缝的可进行检测的混凝土表面，裂缝两侧的可测试表面宽度分别不小于估计缝深，通过检测跨缝的声时和混凝土声速，可计算测点处的裂缝深度。

当结构的裂缝部位具有两个相互平行的测试表面时，可采用双面穿透斜测法。双面斜测法主要用于检测深裂缝以及判定构件相对裂缝是否构成贯穿裂缝。在保证所有测线的测距、倾斜角度以及测试系统一致的条件下，将通过裂缝断面的测线与不通过裂缝断面的测线比较，根据声参量的变化，判定裂缝深度以及在断面内是否贯通。

钻孔对测法适用于大体积混凝土，预测深度在500mm以上的裂缝检测。在裂缝两侧钻测试孔，在孔中用径向振动式换能器自上而下逐点检测，绘制深度—波幅图，波幅达到最大并基本稳定的位置对应裂缝深度。

三、超声平测法检测裂缝深度有关问题的探讨

中国工程建设标准化协会标准《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000)中规定了超声平测法检测裂缝深度的方法。笔者在多年检测经验的基础上，结合近期的裂缝模型试验提出以下看法供讨论。

1、关于单面平测法的适用条件

在《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000)中规定，当估计缝深在500mm以内时，可采用单面平测法，这种规定在应用时显得过于笼统，建议在界定单面平测法的适用条件时同时还应考虑裂缝估计深度h与被测结构厚度H的关系。

2、发现存在首波反相的缝深计算方法

在《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000)中提出，如发现首波反相，可取相邻三点裂缝平均值为裂缝深度值，但是在首波反相点方法的实际应用中存在一些问题：

（1）反相过程是个渐变过程，难于确定

（2）反相点处首波弱，声时判读误差较大

（3）不同试验结果资料所提出的反相点出现位置与对应的间距/缝深比并不确定

（4）首波反相点的测试结果与多点平均的测试结果有时差距很大

目前有些裂缝深度检测仪器利用测试间距与裂缝深度的关系进行检测，其原理是认为在特定间距下，接收波具有振幅或相位的特征，根据此特征，找到具有波特征的间距后，确定裂缝深度，但对所应用的波特征尚缺乏足够的解释或实验。

因此，在应用首波反相的计算方法时，应仔细确认首波声时的测试准确性。

3、当超声测距过大或过小时，测试结果剔除的问题

《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000)确定，测距小于1倍缝深或测距大于3倍缝深时，其结果应予剔除。这主要是考虑测距过小或过大时，声时的测试误差较大。但笔者试验表明，当测距小于1倍缝深时，信号波形清晰，而且深度测试值与实际深度接近，没有剔除的必要。

参考文献：

韩素芳、王铁梦等《钢筋混凝土结构裂缝控制指南》化学工业出版社 2004年3月

重庆市建设工程质量协会《建设工程质量检测工作指南》中国计量出版社 2006年1月