浅谈混凝土结构裂缝的检测判断与治理

摘 要：近30年以来，随着国家经济的快速发展，基础设施建设的规模越来越大，而混凝土结构因其材料省、施工速度快、耐久性能好等优势，已逐渐成为一种重要的结构型式。然而，由于混凝土结构物的广泛使用，其缺陷也日益显现，最突出的就是裂缝。从混凝土结构裂缝成因分析出发，着重介绍目前常用的裂缝检测判断方法，裂缝治理与控制，开裂混凝土结构加固的主要方法。

关键词：混凝土结构；裂缝检测；裂缝治理；结构加固文章编号：2095-4085（2024）03-0233-03

1 混凝土结构裂缝成因的多样性及综合性

1.1 混凝土结构裂缝成因的多样性

对于工程中常见的楼板角部斜裂缝可能引起裂缝的原因，就有以下4类20种。

（1）设计原因从设计的角度而言，有以下4种可能：设计楼板厚度不足；配置的钢筋太少；采用混凝土强度等级太低；设计的保护层厚度不足。

（2）建材原因从建筑材料的角度分析，有以下5种可能：混凝土材料的强度不足；拌合物过于稀软，离析、沉降、泌水引起了表面裂缝；水泥用量过多，安定性差，过大收缩引起裂缝；骨料级配不合理，含泥量太大，造成材料收缩过大；盲目相信广告宣传，采用未经试验的外加剂和掺合料。

（3）施工原因。从施工的角度而言有以下7种可能：踩踏钢筋向下移位，承载负弯矩的抗力不足；混凝土施工强度不足或在此有缺陷；施工时在此留缝、接搓处理不良；拆模过早，施工超载引起的早期受力裂缝；浇筑后未及时作二次振捣或搓抹压平；养护不周干燥失水加大了裂缝；预制板翘曲或支垫不平造成的角裂。

（4）使用-耐久性原因。从环境条件和使用服役而言有4种可能：楼盖尺度过大，两向收缩积累造成了角部斜裂；屋盖山墙区域温度变化过大，伸胀变形引起开裂；地基处理不良，不均匀沉降，角点下沉过大；偶然作用，撞击或局部重压造成的裂缝。

1.2 混凝土结构裂缝成因具有综合性

结构工程中理想化的典型裂缝实际上并不存在。几乎所有的可见裂缝都是由不止一种因素共同作用的结果。这就形成了混凝土结构裂缝成因的综合性。

仍以前述楼板角部斜裂为例。实际裂缝很可能是由于以下10种原因叠加引起的：

（1）设计时楼板偏薄且配筋偏少，虽未违反规范规定，但设计的安全冗余量较少，故抵抗意外作用的能力相对不足。

（2）混凝土配合比设计及选用的原材料缺陷，使混凝土拌合物稀软，离析、沉降、泌水现象严重，混凝土的收缩值比较大。

（3）混凝土实际施工强度过高，水泥用量过大，造成体积收缩太大，引起裂缝。

（4）施工浇筑混凝土布料不匀，板角骨料少而多为浆体，体积稳定性差，收缩变形过大。

（5）施工时踩踏板面钢筋，造成向下移位，减少了有效高度，降低了板的抗力。

（6）振捣过度，加剧了离析、沉降的影响，从而产生裂缝。

（7）混凝土浇筑后未作二次振捣或搓抹压平处理，听任初期开裂和裂缝的发展。

（8）混凝土凝固后未及时浇水、覆盖、养护，致使表面失水、干燥，两向收缩造成斜裂。

（9）拆模过早，混凝土强度不足时承受过大施工荷载而开裂。

（10）施工时荷载超出过多，引起施工裂缝的产生。

2 混凝土结构裂缝的检测

由于裂缝成因的多样性和综合性，为了能准确判断引起裂缝的主要原因，客观确定裂缝造成的影响，正确估计裂缝发展及可能引起的后果，就必须对混凝土结构裂缝进行准确的检测、鉴定，并在此基础上进行深入分析，才能作出比较准确和客观的判断结论。也才能够在此基础上，有针对性地制定有效的处理裂缝的方案。

2.1 混凝土结构裂缝检测的一般规定

结构或结构构件裂缝的检测应遵循下列规定：

（1）检验内容：裂缝位置，长度，宽度等；裂纹的厚度，形状，数目，裂纹的纪录，可以使用构造或构造部件裂纹的检验，必须符合以下规则。

（2）可以通过超声测试裂纹的厚度，如有需要，可以采取钻孔取样进行检验，以表或图表的方式出现。

（3）对正在发展中的裂隙，要经常观察，并给出裂隙发展速率的资料。

（4）裂缝的观测应按《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2016）的有关规定进行。

2.2 混凝土结构裂缝的检测方法

《房屋裂缝检测与处理技术规程》（CECS 293-2011）对混凝结构裂缝进行了如下规定：

（1）结构部件裂纹观察标记，其端部或中心应清晰，便于测量。观察时间比较长的，可以采用规范。或在墙壁上嵌入金属标记，金属棒或楔板。观察时间不长或者要求不高，可以用划线标记或者用施工胶水贴上金属薄片。当需要测量裂缝的纵横向变化值时，可以使用坐标格网板作为标记。如果需要特殊的测量设备，则可以根据需要单独设计。

（2）对数量较少且容易测量的裂隙，根据裂隙的形态，采用比例尺、小钢尺或游标卡尺等仪器，定时测量裂隙的间距，确定裂隙的变化部位，或用网格板定时读出裂隙的“坐标差”，推算裂隙的变化量。对大范围、不易人工测定的裂隙，宜采用近景摄影法。在需要对裂隙进行持续监测的情况下，也可以使用测缝仪或传感器记录法进行观察。

（3）在最大裂缝处，用裂缝垂直粘贴石膏块的方法（石膏块直径100mm，厚度10mm），连续观察，如果出现裂纹，及时补加新的石膏块。

结构部件的裂纹宽度可按以下方式测定：①对不太精确的初测，可用塞尺或裂隙宽比图卡进行测定。②裂缝显微镜，读数精度在0.02～0.05mm，是目前裂缝测试的主要方法。③测试精度在0.05～2.00mm，可采用裂缝宽度测试仪器。④对于某些特定裂缝，可使用柔性的纤维镜和刚性的管道镜观察结构的内部状况。

2.3 混凝土结构裂缝宽度、深度测量要求

（1）当裂缝宽度变化时，宜使用机械检测仪测定，直接读取裂缝宽度。混凝土结构构件和砌体结构构件裂缝宽度检测精度不应小于0.1mm，测试部位（测位）表面应保持清洁平整，裂缝内部不应有灰尘或泥浆。

（2）结构构件裂缝深度检测部位，宜选取裂缝宽度最大处，混凝土结构构件裂缝深度可用钻芯法和超声波法检测。

（3）采用混凝土钻芯法时，可从混凝土钻芯和抽芯孔处测量裂缝深度。

（4）在用超声方法对混凝土结构件进行裂纹深度测量时，可以根据裂纹深度和被测部件的厚度关系和试件的表面状况，选用单面平测、双面斜测和钻孔对测方法。①在仅有一处可测量面且估算裂纹深度在被测构件厚度二分之一以内且不超过500mm的情况下，可以使用单边平面测量法来探测裂纹深度。②对于裂纹处有两个互相平行的试件，可以用双面斜测量法来测定裂纹的大小。③对于大体积混凝土裂缝预报深度大于500mm时，可以利用井对测方法来探测裂缝深度。

2.4 混凝土裂缝检测的一般步骤

（1）绘制裂缝分布图：绘制产生裂缝的构件形状，将产生裂缝的位置、长度标于图上并进行编号。

（2）测定裂缝宽度：裂缝宽度是确定裂缝性质、危害程度的重要指标。

（3）测定裂缝深度：裂缝深度是否达到了钢筋表面，对结构耐久性十分重要。

（4）裂缝发展情况观测：对于活动裂缝，应进行定期观测，专用仪器有接触式引申仪、振弦式应变仪等。

3 无荷载作用下混凝土结构开裂的治理

对无荷载作用下的混凝土结构裂纹进行修复的主要措施有：表面封闭法、喷射法、高压灌注法。

（1）表面封闭法是最容易也是最常用的一种修复方式，就是用封闭的方式将窄缝封闭起来，以防止水蒸气，空气，化学品等侵入。在施工之前，先要对开裂的表面进行清理，用铁丝刷等器具将裂纹表面的灰尘、浮渣和疏松层等杂物清理掉，之后用酒精等有机溶剂沿着裂纹两边擦拭，使其清洁。对裂纹进行治理以后，首先在裂纹两边刷一层环氧树脂，再刷一层薄薄的环氧树脂砂浆，把整个缝隙都刮平，确保不漏气。

（2）喷射法是将具有高强度、低粘度的修复胶注入到裂隙空腔中，并在适当的压力下注入。在注塑之前，要按照使用手册上的要求将裂纹周围封闭起来。

（3）高压灌注法是将用于修复裂隙的灌浆材料，按规定的时间、高压、高压向裂隙室内灌注。这种新的计算公式可用于解决大规模的贯穿裂纹，大体积混凝土中出现大量的蜂窝裂纹和深层弯曲裂纹。高压灌注法如图1所示。

（4）填充密封法是在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm的U形沟槽。当裂缝较细时，亦可凿成 V 形沟槽。当为活动裂缝时，槽宽应大于或等于15mm与5倍最大裂缝宽度之总和，然后用灌缝胶填充，并粘贴纤维复合材料以封闭其表面。填充密封法如图2所示。

4 混凝土结构荷载裂缝的处理

一般钢筋混凝土结构，在使用荷载的作用下，由截面上的弯矩、剪力、轴向拉力以及扭矩等荷载作用下引起的钢筋混凝土构件产生裂缝为荷载裂缝。在建筑结构物中，即使发现由于结构原因而出现裂缝，也不一定要修补、补强，要根据裂缝部位和裂缝宽度等综合判断，如果判断为有害裂缝，就需要进一步弄清楚内部钢筋应力是否已经达到了屈服强度，再决定修补或补强。混凝土结构裂缝补强加固主要有以下几种方式：

4.1 加大截面配筋方法

加大断面补强方法，又叫“外包混凝土补强”，是指通过增加构件的截面尺寸及配筋，达到增强构件承载力、刚度、稳定性及抗裂性的目的。本发明具有结构简便、适应性强的优点，可广泛应用于梁、板、柱等构件中；钢筋混凝土结构，如墙体，基础和屋架。

4.2 置换混凝土补强方法

对于承载件的受压区混凝土强度不足或存在较大缺点的部位，可采用替换混凝土补强方法。替代砼补强技术在承载结构中的推广，其核心问题是新老混凝土界面的处治效果能否满足。

4.3 附加预应力的方法

附加预应力技术是利用预应力技术对结构中的梁、板、柱或桁架进行加强处理的一种技术。该方案不但施工方便，还可以在不增加梁板截面高度的前提下，提高梁板的受弯和受剪承载力，提高其服役期的承载能力。

4.4 外粘式钢筋补强方法

采用外粘贴型钢对钢筋混凝土梁或柱进行表面包覆钢筋的方法。比如，在该结构的四个角上，沿着该结构的整个部分或者沿着该结构的一部分，通过在其水平方向上通过箍板或者螺栓套箍将其结合起来，形成一个与该结构相结合的框架（即：角钢套箍）。外接钢框架能充分取代或部分取代原有结构，实现结构的补强。

5 结语

随着经济的不断发展，越来越多的混凝土结构建筑物逐渐进入老龄化，在今后的改造加固施工过程中遇到的混凝土裂缝问题将越来越多。通过对裂缝的检测，准确地判断裂缝成因及对整体结构危害程度，采取有针对性的裂缝处理及加固措施，对于保证建筑物的耐久性，延长建筑物的使用寿命具有重要意义。

参考文献：

［1］中国工程建设标准化协会.房屋裂缝检测与处理技术规程：CECS 293-2011［M］.北京：中国计划出版社，2011.

［2］中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑变形测量规范：JGJ 8-2016［M］.北京：中国建筑工业出版社，2016.

［3］孙勇，王志，王晖.建筑结构裂缝治理与加固技术实例［M］.北京：化学工业出版社，2021.6.

［4］徐有林，顾祥林，刘刚，等.混凝土结构工程裂缝的判断与处理［M］.北京：中国建筑工业出版社，2016.4.

［5］李国胜.建筑结构裂缝及加层加固疑难问题的处理［M］.北京：中国建筑工业出版社，2013.8.

作者简介：张鼐（1982—），男，河北玉田人，本科，工程师，从事工作项目管理方面的工作。