某大厦转换层大梁裂缝原因分析及治理方法

2010-04-14董胜华郭杰标

山西建筑 2010年16期

董胜华罗佳郭杰标

混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，建筑工程中混凝土的裂缝几乎无处不在。经研究结果表明，混凝土结构产生裂缝的原因大致可分为两类:1)由荷载引起的裂缝;2)由非荷载引起的裂缝，如施工养护不善、基础不均匀沉降、混凝土收缩等。裂缝的产生不仅影响结构的耐久性，而且严重时会削弱混凝土构件的承载力，甚至会导致建筑物的倒塌破坏。

1 工程概况

该大厦为地下1层、地上裙房1层，裙房以上为4栋独立的主楼，主楼为15层，采用钢筋混凝土框支剪力墙结构，地下室及裙房采用预应力梁板结构，现已完成地下室、裙房层及转换层大梁的施工。因大厦转换层梁出现裂缝，为分析裂缝产生原因，确保房屋结构的安全，对转换层梁进行检测评定。

2 转换层大梁现场检测

2.1 梁混凝土抗压强度检测

采用回弹法对转换层梁的混凝土强度进行检测，检测结果表明，所检测的构件的混凝土强度满足设计要求。

2.2 钢筋位置、分布检测

采用钢筋探测仪对转换层梁内的钢筋直径、间距、保护层厚度等进行抽检，并对梁构件的截面尺寸、轴线偏差等进行抽检。检测结果表明，所检测的构件内配置的钢筋直径、间距基本满足设计要求，个别部位的钢筋(箍筋)保护层厚度偏厚;由于走模等因素的影响，部分构件的实测截面尺寸与设计截面尺寸存在偏差(-22 mm～+20 mm之间);实测梁轴线与设计梁轴线基本重合，偏差较少。

2.3 转换层大梁裂缝检测

通过现场观测及采用非金属超声检测分析仪对梁裂缝进行普查和深度检测，结果表明，所出现的裂缝绝大部分与梁轴线垂直，且未贯穿梁的截面，为非贯穿的表面裂缝，且大部分裂缝集中于梁跨度的中间区段。典型的裂缝如图1，图2所示，其主要表现为:

1)分布有序，间距约500 mm～1 200 mm;2)裂缝为中间宽，两头小，宽度为0.03 mm～0.15 mm;3)梁上端部分(反梁部分)的裂缝大部分向上伸至梁顶负钢筋处，向下延伸至板顶50 mm～100 mm处，部分裂缝向上延伸至梁顶，少数裂缝在梁顶连通，形成倒U形裂缝;梁下端部分的裂缝大部分向上伸至板底处，向下延伸至梁底纵向钢筋上方，部分裂缝向下至于梁底，少数裂缝在梁底连通，形成U形裂缝。

3 转换层大梁裂缝产生的原因分析

1)混凝土强度等级的影响。混凝土强度等级高(C45)，水泥用量大，混凝土产生的水化热温度较高，对施工工程中的浇筑工艺控制和温度保持提出的要求较高，养护不当就易出现收缩裂缝。2)混凝土干缩、内外温差。裂缝的形态和位置表明主要是由混凝土干缩、内外温差引起。由于混凝土构件干缩是从构件外表面开始，并在构件内部受阻，当不均匀的干缩引起自约束应力较大时，加上内外温差产生的温度应力影响，从而引起构件非贯穿表面裂缝。3)混凝土水灰比大。该工程采用预拌商品混凝土和泵送混凝土施工工艺，为了满足混凝土运输和泵送的要求及延缓混凝土凝结时间，添加了缓凝剂和泵送剂等外加剂，坍落度较大，骨料粒径减小，砂用量增加，水灰比较大，同时施工时浇筑量大、浇筑速度快，混凝土流动性大，泌水量大，离析较严重等原因，造成混凝土在凝固的过程中有大的收缩，产生裂缝。4)梁端刚度较大。转换层大梁混凝土强度高，混凝土的弹性模量大，徐变系数变小，使混凝土的延伸率(抗裂性)减小，梁截面尺寸大，混凝土收缩量增大，但梁的梁端都为刚度较大的混凝土墙和柱，对梁产生较大的约束，因此裂缝一般发生在梁的中间段内。

4 转换梁裂缝分析结论与治理方法

由于裂缝的存在，影响构件的正常使用和耐久性，应对构件进行加固修补，建议对存在U形裂缝形态或裂缝数量不小于5条的开裂梁采用钢筋网抗裂复合砂浆进行加固处理，如图3所示;对其他裂缝采用外贴碳纤维加固处理，如图4所示。加固施工时对宽度不小于0.15 mm的裂缝还应先注胶灌缝封闭处理。

当梁的上端两侧裂缝数量之和不小于5条，而下端两侧裂缝数量之和小于5条时，仅上端采用钢筋网抗裂复合砂浆进行加固，下端裂缝采用碳纤维加固处理;当梁的下端两侧裂缝数量之和不小于5条，而上端两侧裂缝数量之和小于5条时，仅下端采用钢筋网抗裂复合砂浆进行加固，上端裂缝采用碳纤维加固处理。

5 加固施工要点及注意事项

1)布置钢筋前，原混凝土须凿去面层至混凝土表面，蜂窝麻面、碱化松散部分须凿除，原混凝土表面必须凿毛、清洗干净。抹复合砂浆或浇灌新混凝土前，原结构表面涂刷WJJ界面剂。2)钢筋网抗裂复合砂浆施工工艺为:表面凿毛、压力水清洗→布置钢筋网、植锚固筋→涂刷WJJ界面剂→分3次抹掺HPPC的M50抗裂复合砂浆30～50厚→养护。3)新增钢筋、钢筋网钢筋端部须采用植筋技术植入原结构中，植入深度为10d～20d。4)施工时，如发现结构质量或构造有严重问题，应停止施工并通知相关人员处理，确保质量满足现行规范[1，2]、规程。