钢筋混凝土工程裂缝产生的原因及处理

2011-08-15吴增军吴志刚曹文江

山西建筑 2011年22期

吴增军吴志刚曹文江

1 概述

某商用及住宅工程建筑面积9 080 m2，框架结构，主体八层，局部九层，基础为弹性条基。工程于2009年10月27日开工建设，2010年7月11日完成主体框架结构施工。主体框架结构柱、梁、板混凝土设计等级C30，采用商品混凝土。商品混凝土由当地商品混凝土公司提供，负责将混凝土运送至施工作业层面。场外运输采用混凝土搅拌车，场内采用混凝土输送泵。2010年7月19日，质量监督部门在工地检查时发现该建筑物六层、八层部分梁板存在不同程度的微裂缝，质量监督部门随即下发了停工通知，要求有关单位对结构产生裂缝的原因进行调查，并对裂缝产生的危害进行鉴定。

2 裂缝鉴定

2.1 裂缝描述

表面裂缝:经现场调查发现，裂缝主要集中分布在六层和八层梁及顶板处，裂缝走向不规律，八层比六层严重。板表面由于水泥浆的掩盖，有些裂缝不易看出，板底裂缝很细，肉眼不易看出。梁侧面裂缝明显，水平裂缝主要集中在梁上部(距梁与板交接处20 mm～70 mm)，裂缝宽0.5 mm～2 mm，竖向裂缝不均匀地分布于梁的侧面。梁底部未发现明显的裂缝。

内部裂缝:对梁、板有裂缝和无裂缝的部位钻取多个芯样，从芯样侧面可以发现，表面有裂缝的其深度只有几十毫米，有的内部裂缝并未延伸至表面，内部裂缝的宽度为0.2 mm～1 mm，少数裂缝已贯通，多数裂缝未贯通。

2.2 裂缝原因分析

现从混凝土的施工过程记录、施工原材料及配合比等方面进行分析:

1)施工过程。六层混凝土柱、梁、板为一次浇筑成型，其中A区段于2010年4月17日开始浇筑，于2010年4月18日结束，当日天气晴，气温9℃～24℃。在浇筑期间，现场测定的混凝土坍落度为190 mm，170 mm，混凝土浇筑3 h后，用塑料薄膜对混凝土进行覆盖，12 h内开始洒水养护;B区段4月20日浇筑，当日浇筑完毕，当日天气晴，气温10℃～23℃。3 h后，用塑料薄膜全部覆盖。现场测试混凝土坍落度为190 mm，160 mm。4月20日上午，发现部分板面混凝土未凝固，混凝土板上养护积水呈黄褐色。随即通知建设单位、监理及商品混凝土公司到工地，商品混凝土公司解释说，可能是缓凝剂掺量过多所致，观察一段时间再说，4月23日上午发现混凝土有了一定强度，到4月25日强度基本上来了。

4月28日拆除A区段梁侧模时，发现部分梁在梁板交接处下方有鱼鳞状裂纹，且走向不一。5月8日拆除B区段梁侧模时同样存在类似情况。5月15日拆除梁板底模时，发现混凝土板底也有裂纹，且因养护水渗透至板底表面，导致部分板底表面呈黄褐色。

八层混凝土自5月29日至6月5日浇筑，当时气温19℃～30℃，施工过程中，有三方面异常:a.楼板混凝土未达到终凝时，板面上出现了多处收缩裂缝;b.混凝土坍落度损失严重，泵送困难;c.混凝土凝结异常，浇筑48 h后不凝固。八层混凝土梁、板模板拆除后，梁、板同样存在六层的质量情况，且比六层更为严重。

2)混凝土选用材料分析。该工程六层和八层梁、板混凝土采用配合比为:水泥∶水∶砂子∶石子 =1∶0.4∶1.95∶2.16(每立方米材料用量为:水泥 440 kg，水 176 kg，砂子 860 kg，石子 950 kg)，混凝土砂率为48%(普通掺加缓凝减水剂的泵送混凝土砂率为41%～43%)。选用材料为当地产矿渣硅酸盐32.5水泥、当地产碎石及中砂、上海产POZZOLITH621-C混凝土缓凝减水剂。经过对所使用材料的复试检验，结果全部符合标准要求。

2.3 裂缝的检测及鉴定

通过检测单位对六层和八层梁、板混凝土的钻芯取样检测、回弹检测、超声波检测，鉴定结果如下:

1)混凝土强度。混凝土回弹检测强度:六层回弹6个点位，八层回弹7个点位，所测部位混凝土均达到设计强度，平均强度为36.59 MPa。混凝土钻芯取样强度:取样检测20点，检测混凝土强度16个试样，所有混凝土强度均达到设计要求，平均强度为38.64 MPa。2)超声波检测。选取六层、八层有代表性的混凝土梁抽测其内部缺陷，并用七层混凝土梁作对比。检测结果发现七层混凝土梁超声波的传播速度均匀，振幅大小均匀，未发现缺陷;六层、八层混凝土梁超声波的传播速度离散性大，振幅大小不均匀，怀疑有内部缺陷。3)对比试验。将芯样分成两组，一组煮沸48 h，观察试件变化情况，另一组自然养护。对比结果表明煮沸的一组未发现裂缝继续发展。4)荷载试验。选取有代表性的六层两块板做结构性能试验，试验荷载为正常使用荷载标准值。在正常使用荷载下维持8 h，板裂缝未发展，亦未出现新的裂缝。卸载后挠度迅速反弹，反弹情况良好。

鉴定结论:省建筑科学研究院根据省建筑工程监督检测测试中心的混凝土检测鉴定报告，经综合分析，鉴定该工程六层和八层梁、顶板混凝土可以继续作为结构混凝土，但考虑混凝土外部、内部裂缝较多，降低了混凝土的耐久性能，给结构带来安全隐患，因此，应对混凝土结构进行处理。

2.4 裂缝产生的原因

该工程六层和八层梁、板混凝土产生早期收缩裂缝的主要原因是由于混凝土异常凝结。异常凝结的主要因素是外加剂与水泥不适应。另外，混凝土配合比含砂率过高也对其产生一定的不利影响。

3 裂缝处理及结构补强

处理方案依据:1)原设计图纸及设计变更。2)《建筑结构荷载规范》。3)《混凝土结构设计规范》。4)《混凝土结构抗震设计规范》。5)《混凝土结构加固技术规范》。

3.1 处理方案

1)裂缝封闭处理。当裂缝宽度小于0.3 mm且浅而细时，宜进行表面封闭;当裂缝宽度小于0.3 mm且裂缝细而深时，宜进行化学灌浆;当裂缝宽度不小于0.3 mm时，宜进行化学灌浆。

2)承重梁加固处理。对于六层、八层裂缝严重的梁采用贴碳纤维方案进行加固处理(六层3根梁，八层9根梁)。

具体措施为:梁底面贴两层200宽通长碳纤维(质量200 g/m2，抗拉强度不小于3 000 MPa)，梁两端侧面各贴3道一层150 mm宽碳纤维“U”形箍，“U”形箍间距150 mm，并在“U”形箍端部粘贴一层150 mm宽压条。碳纤维粘贴完后，梁表面刷一道界面剂，并抹20厚微膨胀水泥砂浆(C30混凝土去掉石子后加膨胀剂)保护层。

3.2 混凝土裂缝处理及承重梁加固

3.2.1 裂缝封闭处理

1)将梁板混凝土表面用10%的火碱进行清洗，混凝土砂浆等杂物用钢丝刷清刷，最后用清水冲洗干净。

2)待混凝土面稍干后，刷一道掺加KY-6混凝土界面剂的砂浆涂层，以覆盖基层为准，增强砂浆与混凝土基层的粘结程度，防止砂浆空鼓开裂，并且起到封闭裂缝的效果。KF-6混凝土界面剂的配置方法:配比(体积比)为1∶1(水泥∶中砂)，加入水泥与中砂混合物重量1/2的KF-6混凝土界面剂。

3)待混凝土表面界面剂稍干后，抹20厚的水泥砂浆，内掺5%PNC-1膨胀剂。水泥砂浆的配合比为C30混凝土去掉石子(50 kg水泥加81 kg砂子)。

4)对于六层顶板，在进行楼地面施工时，对楼面清扫干净后刷界面剂一道，贴地板砖时在砂浆中加防水剂;对于八层顶板，在施工屋面时，对混凝土面进行凿毛并清扫冲洗干净后刷界面剂一道，浇40 mm厚C35微膨胀细石混凝土。

3.2.2 承重梁加固处理

1)打磨:用磨光机打磨掉待贴部位的混凝土棱、混凝土表面油污，并把梁底拐角处的棱角磨圆。2)清扫:用钢丝刷清扫去待贴混凝土部位的浮浆及灰尘。3)配胶:将粘浸胶的甲乙两组分按重量比3∶1的比例混合，充分搅拌。4)粘贴:将粘浸胶均匀涂抹于梁待贴部位，把裁剪的碳纤维粘贴于相应部位，在碳纤维表面再均匀涂抹一层粘浸胶。粘贴碳纤维空鼓率不大于1%，可使用检测锤敲击碳纤维表面，通过回声来判断。若空鼓率大于1%可采用注射器向空鼓内部注胶的方法补救。5)撒砂:为抹灰方便，可在粘贴好的碳纤维表面撒细砂。6)抹灰。