滩涂泥地吹填地区工业厂房SOG 地面裂缝检测及处理思路

2024-05-21林灿荣赵业保李杰籍忠清张伟廖英杰

中国建筑金属结构 2024年4期

林灿荣，赵业保，李杰，籍忠清，张伟，廖英杰

（上海中建海外发展有限公司，上海 200125）

0 引言

目前国内外有许多地坪裂缝防治的理论研究和处理手段。针对地坪混凝土裂缝的成因和控制，于胜斌等[1]认为主要是由于房屋沉降和混凝土收缩产生的并提出了合理的解决措施。甘海涛[2]根据项目实例，分析了大面积地坪的裂缝控制技术特点和难点。唐佳等[3]进一步根据跳仓施工的技术，分析了裂缝原因和修补手段。唐兴隆等[4]结合项目实例总结了多种裂缝处理技术措施。本文在此基础上，结合目前地坪施工技术特点，总结了多种裂缝处理措施、裂缝产生的原因，提出了依据裂缝表观情况特点进行分类识别的思路。并且根据项目实例，总结了多种处理措施的实施效果。

1 常见裂缝表观情况及分类

通过对裂缝进行研究，根据裂缝的表观情况和产生原因，初步将地面裂缝按4 个方面进行归类。其中，按裂缝深度和宽度分类以及按裂缝的发育程度分类对于裂缝处理有较好的指导意义，是后续决定某个区域地面维修方案的关键指标。

（1）按裂缝的平面发展形态分为直线型裂缝、近直线型裂缝、分裂型裂缝和网状裂缝。

（2）按裂缝的高度发展形态分为平面裂缝和高差变化裂缝。

（3）按照裂缝发展来源可分为基层裂缝和钢筋混凝土结构层裂缝。

（4）按照裂缝的发育程度分为发育成熟裂缝和未发育裂缝。

按裂缝深度和宽度分为表观细纹裂缝和结构性裂缝。在裂缝基本发育完全时，深度≤3mm，宽度≤0.3mm 的裂缝为表观细纹裂缝，深度＞3mm，宽度＞0.3mm 的为结构性裂缝。在实际项目维修方案调研中，可以进一步按裂缝宽度对结构性裂缝的严重等级进行分类，将宽度为0.3 ～1mm 的裂缝定为第三等级裂缝，1 ～3mm 定为第二等级裂缝，3mm 以上定为第一等级裂缝，具体等级分类如表1。

表1 裂缝严重等级分类

裂缝成因复杂，难以溯源，工程上常结合裂缝表观情况，以经验判断其处理方法。为避免经验判断失误，通过项目实例，从可量化的裂缝深度、宽度对裂缝进行归类，从而进一步根据裂缝的类型和严重等级制定合理的处理措施。

2 裂缝产生的原因及原理剖析

2.1 地勘调查不充分导致的裂缝

在地勘过程中，仅采取常见的地勘方法进行土质和地基承载力勘察，没有对该地区地质地貌的历史来源进行研究。在案例海外印尼区域的项目中，工业园区原为滩涂泥地，经过回填形成工业园区的情况被忽视，导致地面设计不合理。

2.2 温湿度变化产生的裂缝

如所在地昼夜温差明显，大风天气多，混凝土在硬化时会发生气化反应，导致混凝土内部结构产生拉应力。气温低时会在混凝土地面表层产生拉应力，且当气候干燥多风时，湿度会有明显变化。温度与湿度的变化导致混凝土表面出现裂缝。

2.3 地面、地基设计或施工不合理导致的裂缝

设计院常根据以往经验进行新的厂房设计，导致不同地区，不同地质条件的地面混凝土面层结构设计均为相同设计。

2.4 荷载部位节点设计或施工不合理导致的裂缝

根据设备基础、结构柱、柱墩、砌体结构和地面的节点设计和荷载大小。应在这类结构周边设置伸涨缝或隔离缝。很多厂房项目困难由于设备基础、柱墩等结构较多，施工困难，或留缝影响美观性，忽略了该部位的留缝需求。产生内部应力且无法正常释放，导致混凝土开裂。这类裂缝常常伴随较大高差。按裂缝平面发展形态通常为围绕荷载部位产生直线型裂缝，如荷载过大可能进一步发育为分裂性裂缝。按裂缝高度发展形态可能会产生高差变化裂缝。按裂缝的深度和宽度归类，通常为结构性裂缝。

2.5 地坪缝设计或施工不合理导致的裂缝

根据地坪设计原理，地坪缝大致可分为施工缝、伸缩缝、切缝和隔离缝，如图1 所示。由于混凝土硬化过程的化学反应胀裂、混凝土成型后的温度变化，还有使用过程中区域荷载不同及部分区域长时间重复性承担荷载等原因，地坪内部常常产生拉压应力，如果没有合理设置地坪缝去释放应力，容易导致裂缝。

图1 地坪缝划分示意图

另外，如果地坪缝正常留置，但其中的填充材料和表面密封材料选择和使用不当，也会导致地坪缝位置在使用过程中因叉车、运输工具、材料、尘土等因素破坏。部分工厂的地坪缝切割和留置十分规范，表面密封材料也选用了质量合格的密封胶和聚氨酯材料，但忽视了填充材料，没有使用填充材料或者是采用了容易腐蚀、弹性不足的棉条，导致密封材料经过荷载作用后，出现凹陷，进一步导致地坪缝出现破坏的现象。如果没有进一步处理，容易进一步导致严重的密封胶大量脱落、地坪缝位置起砂、坑洞现象。

按照分格跳仓浇筑施工原理，部分缝可结合施工，经过某机场项目验证，可按照三级分缝方案实施，在荷载较大区域及施工缝位置可设置传力杆。最终实施效果良好。

2.6 使用过程中荷载过大、疲劳荷载作用下产生的裂缝

工业厂房常常伴随着部分设备机械的使用。在投产过程中，机械设备可能会更新，使荷载增加。操作人员可能为了加快工作效率，让本身满足设计要求的地面的使用荷载超过设计荷载，导致地面开裂。例如叉车超载。

2.7 混凝土配合比设计、生产、浇筑、养护过程中出现的质量问题

体量不大的工业厂房常常选择用几个商业混凝土站进行混凝土供应。不特别进行试配选用原材料。混凝土生产和配运过程中，常常存在配合比管控不严，不同配合比混凝土混用的情况。骨料耐磨地面的混凝土原材料中如果粉煤灰含量过大，可能导致面层骨料和混凝土结合性不好，产生局部分层现象。

室内地坪常采用地泵浇筑，浇筑前润管的水或泥浆禁止浇于模板内，应采用专用容器用于处理润管材料。耐磨骨料面积应分为两层施工，实际作业中，工人可能为了快速施工，一次性撒完耐磨骨料并进行磨光作业，导致耐磨面层和混凝土结合性差，荷载作用后产生裂缝、起砂以及骨料层脱皮现象。另外，如果初凝后未及时进行耐磨骨料施工，也容易造成耐磨层脱皮现象。

3 确定地面裂缝产生原因的思路

结合裂缝产生的原因及其背后的原理、裂缝部位、表观效果，宽度、深度、发展形态、所在地地理条件、附近类似工程项目情况，与上文产生裂缝的原因及出现的裂缝情况对应，可以综合判断厂房地面裂缝产生的原因。

案例项目中开裂最严重的区域是生产车间中的抛光地面和骨料耐磨地面，面层混凝土强度C30。抛光地面表面施工Basf Mastertop CC700 密封固化剂后抛光打磨，骨料耐磨地面表面应用骨料颗粒两遍成形。混凝土厚度均为200mm，钢筋直径10mm 的双层双向钢筋混凝土地面。基层由约300mm 的级配砂石、150mm 的水泥稳定碎石层和20 厚1:2.5 水泥砂浆找平层组成。经过两年的投产使用后，抛光地面和骨料耐磨地面产生了较多的网状裂缝和直线型、近直线型裂缝。但案例项目中的冷库地面，并没有出现任何裂缝。经过复核，发现冷库地面下方的回填土经过设计变更，增加了2 ～4m 的级配砂石换填。从而达到了使用要求。冷库温度达-25℃，在试运行期间多次升温降温，按正常设计角度解读，冷库地面是最易出现裂缝的区域。但由于增加了换填厚度，基层的做法弥补了滩涂泥地的地质情况。同时案例项目中，厂区道路原设计除表面未应用密封固化剂或骨料外也采用了与抛光地面和骨料耐磨地面相似的设计，虽然道路设计的基层比抛光地面更薄，但并未发现明显裂缝。经过复核，因印尼区域雨季降雨量过大，施工单位在施工过程中，额外在基层上施工了1 层200mm 厚的C30 素混凝土作为临时道路。正式道路按原设计的钢筋网片和厚度施工在临时道路上。因此弥补了滩涂泥地的地质情况。

调研附近项目发现，由于跨国别的地勘单位和设计单位不了解该区域地质历史情况，该地区类似情况的其他项目的地面裂缝也较为严重。甚至部分主体结构在结构梁板上出现了结构性裂缝。

根据以上情况，案例项目最终确定了裂缝要因是由于不了解该区域滩涂泥地吹填的历史情况，导致设计和实际需求不符，最终导致地面出现了较多裂缝。在调查过程中，也发现了由于以上其他原因产生的局部裂缝。导致工业厂房SOG地面裂缝的原因非常多，因此在调查中应仔细辨别，查出主要原因，针对要因制定措施、实施样板、验证效果、最后正式开展维修。

4 维修方案确定思路

对案例项目中各类地面调研后发现，聚氨酯地面的基层与骨料耐磨地面设计相同，但表面未见任何裂缝。抛光地面和骨料耐磨地面的裂缝中，未见高差变化明显的裂缝。结合裂缝实际情况，发现案例项目中出现的主要裂缝按裂缝的高度发展形态，主要为平面裂缝。按裂缝的发展状态，主要为网状型裂缝、直线型裂缝，少部分为近直线型裂缝。按裂缝深度和宽度主要为表观裂缝，少部分为结构性裂缝。按发育程度分类，主要为发育成熟裂缝。少部分未使用叉车区域或仅堆放轻质材料的区域为未发育裂缝。

根据本项目各类型地面投产后的质量情况，结合以往项目经验和同类项目调研，针对地面裂缝，主要有以下4 种维修方法。

（1）表面修复：如果裂缝属于表面细纹裂缝，可以通过表面修复来解决。采用填充材料，如特种砂浆、环氧树脂或聚氨酯材料，对裂缝进行填充后磨光表面，以达到和原地面近似的表观效果。

（2）钻孔注浆：如果裂缝为结构性裂缝，可以通过钻孔注浆的方法。在裂缝周围钻孔后注入特种砂浆、聚氨酯或环氧树脂材料，填补裂缝，并将其密封或抛光打磨。

（3）翻新地面：如果地面裂缝数量多，深度较大，大部分都是结构性裂缝，且部分地面出现远超国标规范的裂缝，已经影响了地面的结构稳定性。可以采用翻新地面，去除全部原有地面，或去除局部原有地面，或去除原有地面的局部厚度，然后重新浇筑地面。

（4）新增柔性面层：如果按裂缝发育程度归类，裂缝主要为发育成熟裂缝，并且按裂缝高度发展形态，主要为平面裂缝，可以通过对地面裂缝初步处理后施工柔性聚氨酯、环氧树脂面层达到维修目的。

基于以上情况对每个具体区域中的裂缝数量和类型进行分类，结合业主的使用需求、项目的资金水平和预期内的地面维修方案，在具体维修中，可以针对不同区域、不同裂缝类型采取不同的维修方法。

5 维修效果

在案例项目中，采用表面修复的区域，通过填充特种砂浆材料后，对填充部位进行打磨抛光。最终达到地面无裂缝裂纹现象、无起砂现象的效果。但由于砂浆和混凝土颜色有一定区别，近距离下可以看出修补痕迹，在美观性上不如整体翻新地面或新增柔性面层。由于表面细纹裂缝不会再进一步发育，重新投产使用后未发现裂纹重复出现。根据项目实际经验和其他项目经验，维修采用的填充材料需经过技术人员论证和现场样板确认，否则容易重复开裂，增加维修费用。

采用钻孔注浆维修方法的区域，维修后效果与表面修复的区域相似，最终达到地面无裂缝裂纹现象、无起砂现象的效果。但由于砂浆和混凝土颜色有一定区别，近距离下可以看出修补痕迹，在美观性上不如整体翻新地面或新增柔性面层。由于案例项目裂缝主要未发育成熟裂缝，重新投产使用后未发现裂缝重复出现。采用在原地面上去除局部厚度，然后重新浇筑特种砂浆的翻新地面维修方法，经过维修后裂缝消失。使用后两个月暂未发现新裂缝。采用新增柔性面层维修方法的区域，经过面层施工后，美观性为几种维修方案中最佳。但是施工成本较高。经过维修后，未发现任何裂缝。