高延性混凝土修复框架梁开裂问题研究

俞振发 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

0 引言

梁裂缝为住宅工程质量通病，属于现浇结构外观质量缺陷的一种，轻则影响使用功能及观瞻，重则对结构安全性有不利影响，易引起业主对房屋质量和结构安全的担忧。经笔者调研总结，常见的梁裂缝绝大部分为收缩及温度裂缝，部分因受力引起的梁裂缝亦仅削弱了构件承载力，尚未影响结构安全。处理上述梁裂缝目前常见的方法多为粘贴碳纤维，增大截面，包钢等，从技术角度上看虽能有效处理梁裂缝的问题，但均会在构件表面留下加固维修痕迹，后期易引起业主不必要的担忧和相关的投诉、信访、司法程序等，增大了处理难度、风险和成本，事倍功半。工程界迫切需要新材料、新工艺、新方法来解决上述矛盾。

随着2019年12月25日安徽省地标《高延性混凝土应用技术规程》（DB34/T 3469-2019）的发布和2020年6月25日的正式实施，高延性混凝土这一新型材料正式进入了安徽省建筑界的工程应用领域。高延性混凝土是以水泥、石英砂等为基体的纤维增强复合材料，具有高延性、高耐损伤能力、高耐久性、高强度（抗压、抗拉）以及良好的裂缝控制能力，理论上具备了用其修复梁裂缝的可行性。

笔者以某产生梁裂缝的框剪结构高层住宅为案例，先现场进行检测鉴定，分析裂缝成因；再提出采用新型高延性混凝土修复梁裂缝的具体方案并组织加固施工；最终对加固维修后的框架梁进行安全性检测，判断其安全性是否满足要求，以此验证高延性混凝土修复梁裂缝的可行性。

1 设计概况

该工程设计为地下一层，地上十一层框剪结构住宅。被测框架梁主要集中在建筑物每层主卧、客厅、阳台位置。选取其中有代表性的，客厅与阳台交接位置处的两个框架梁构件进行检测鉴定，其设计概况见表1。

被测框架梁设计概况 表1

2 框架梁裂缝分布及特征

经检测：被测两道框架梁裂缝主要出现在梁跨中下口以及梁两端上口。梁跨中部位裂缝一般由梁底部竖直向上直线开展，基本呈“U”字型，大部分未延伸到梁顶，直裂缝实测缝宽下大上小。梁两端部位裂缝一般呈“八”字型斜向对称开展，大部分未延伸到梁底，裂缝实测缝宽较小。跨中部位直裂缝数量较多，两端斜裂缝数量相对较少。测得梁结构层最大缝宽为（0.12～0.30）mm。

3 裂缝成因分析及影响评价

根据被测框架梁裂缝分布特征、本工程设计图纸以及现场检测和结构验算结果综合分析如下：被测框架梁裂缝系混凝土收缩及结构受力共同作用引起，属受力裂缝。部分裂缝的产生削弱了框架梁的承载能力，但裂缝开展宽度未超出GB 50292-2015标准允许限值，因此裂缝的产生尚未影响原结构安全，但对结构耐久性和观瞻有影响，应及时进行有效处理。

4 裂缝处理方案

安徽省建筑科学研究设计院根据上述鉴定结论针对出现开裂现象的框架梁出具了加固维修方案。此次混凝土梁加固方法为高延性混凝土修复，具体步骤：①对出现裂缝的混凝土梁进行裂缝封闭处理；②凿毛梁侧和梁底表面混凝土，清理基层；③在梁底及梁侧采用高延性混凝土分层压抹面层。

根据该加固维修方案，此次框架梁裂缝修复采用Cd50级高延性混凝土。等效弯曲强度（28天）不小于5.0MPa，抗折强度（28天）不小于8.0MPa，抗压强度（28天）不小于35MPa；等效弯曲强度（60天）不小于5.5MPa，抗折强度（60天）不小于10.0MPa，抗压强度（60天）不小于50MPa。高延性混凝土的其他性能指标应符合《高延性混凝土应用技术规程》（DB34/T 3469-2019）的有关要求。

5 框架梁加固修复施工

根据该加固维修方案，实际加固施工过程中需要重点关注新旧混凝土结合面处理，为增加新旧混凝土之间的结合能力，原构件结合面应进行凿毛处理，凿去一切风化酥松层、碳化锈裂层及严重油污层，直至完全露出坚实的基层为止，并在此基础上凿毛，形成凹凸面，凹凸差≥4mm，然后用水冲干净方能进行下一步施工。加固施工过程中各流程见图1～ 图4。

图1 对梁裂缝进行封闭处理

图2 凿毛梁表面混凝土，清理基层

图3 高延性混凝土分层压抹面层

图4 加固修复后外观现状

6 加固后的框架梁安全性检测

加固完毕且达到龄期后，针对被测框架梁进行安全性检测。检测前被测框架梁顶部基本平整，无找平层，修复后的梁表面未见开裂等异常。

检验时在框架梁底部安装三只百分表，其中两只安装在梁的两端，一只安装在梁的中央位置。采用百分表对被测框架梁各级加（卸）载后支座及跨中挠度变化情况进行测量，并同时对框架梁是否出现新裂缝等异常情况进行实时监测。

本次试验荷载按安全性检验荷载取值，以均布荷载分级加载，加载共分为五级，卸载亦共分为五级。试验时室内客厅板、被测框架梁、室外阳台板上方同时开始均匀加、卸载。试验结果见表2～表3。

在安全性检验荷载作用下，被测框架梁在纵向的实测挠度及全部卸载后弹性恢复、残余挠度的检测结果见表4，实测挠度与外加荷载关系图见图5～图6。

二层顶3-6/B轴框架梁荷载试验结果汇总表 表2

二层顶24-27/B轴框架梁荷载试验结果汇总表 表3

框架梁挠度检测结果汇总表 表4

在安全性检验荷载作用下，被测框架梁的挠度实测值均小于相应工况下的理论计算值；残余挠度均小于最大挠度的20%。

在安全性检验荷载作用下，被测框架梁的实测挠度与外加荷载基本呈线性关系。

在安全性检验荷载作用下未发现被测框架梁达到GB/T 50152-2012规定的承载力检验标志，依据GB/T 50784-2013，受检框架梁构件可评定为安全性满足要求。

图5 二层顶3-6/B轴梁挠度-荷载图

图6 二层顶24-27/B轴梁挠度-荷载图

7 结语

根据被测框架梁裂缝的检测鉴定报告、加固维修方案、加固修复施工过程以及加固后的安全性检测结果综合分析：采用高延性混凝土修复不影响结构安全的梁裂缝时，加固施工工艺简单，易操作；修复后的梁构件外观与原混凝土面无较大区别，且因其具有高延性、高耐损伤能力的特点，后期使用过程中不易再次出现开裂现象；经安全性荷载作用检验，修复后的梁构件可评定为安全性满足要求。事实证明采用高延性混凝土修复不影响结构安全的梁裂缝，方法可靠，效果良好，值得大力推广。