胡國(guó)飛 (安徽建工檢測(cè)科技集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230031)

1 引言

混凝土材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件因其自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)與民用建筑中得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)混凝土行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021 年我國(guó)商品混凝土產(chǎn)量達(dá)到32.93 億m2。然而，由于材料本身、周?chē)h(huán)境、施工生產(chǎn)、設(shè)計(jì)及使用過(guò)程中各種因素的影響，許多混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同形式的裂縫，這對(duì)其本身的力學(xué)性能、耐久性及美觀(guān)性產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，進(jìn)而出現(xiàn)承載力下降、滲水、鋼筋銹蝕及保護(hù)層剝落。因此，混凝土裂縫的成因分析及控制措施成為了一個(gè)重要研究課題，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量研究，并取得了富有成效的研究成果[1-7]。本文先簡(jiǎn)要介紹混凝土結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)的主要內(nèi)容，再以實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中存在不同類(lèi)型裂縫項(xiàng)目為工程背景，詳細(xì)介紹常見(jiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，為類(lèi)似工程案例的檢測(cè)及處理提供思路和依據(jù)。

2 裂縫檢測(cè)

混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫后，為分析裂縫成因，應(yīng)依據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50292-2015）[8]對(duì)相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查、檢測(cè)。調(diào)查工作主要包括：調(diào)審上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙、質(zhì)保資料，質(zhì)保資料主要指被測(cè)板構(gòu)件鋼筋隱蔽工程驗(yàn)收記錄，混凝土試塊強(qiáng)度、鋼筋力學(xué)及工藝性能和焊接見(jiàn)證試驗(yàn)報(bào)告；混凝土配合比、原材料報(bào)告、混凝土澆筑時(shí)間、澆筑當(dāng)日天氣及溫度情況、混凝土養(yǎng)護(hù)方式、支模方式、拆模時(shí)間及裂縫發(fā)現(xiàn)時(shí)間?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作主要包含：被測(cè)構(gòu)件的裂縫寬度、深度、分布情況以及被測(cè)構(gòu)件截面尺寸、混凝土強(qiáng)度、鋼筋配置。根據(jù)檢測(cè)需要，必要時(shí)根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)有裂縫分布的構(gòu)件承載力進(jìn)行驗(yàn)算。綜合調(diào)查結(jié)果、裂縫分布特征、施工質(zhì)量及驗(yàn)算結(jié)果，對(duì)被測(cè)構(gòu)件裂縫成因進(jìn)行分析。

3 工程實(shí)例

3.1 塑性收縮裂縫

某工程地下室系地下1 層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積15476 m2。該工程于2014 年10 月開(kāi)工建設(shè)，檢測(cè)時(shí)形象進(jìn)度為地下室頂板覆土、景觀(guān)綠化完工。地下室頂板混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B設(shè)計(jì)等級(jí)為C30P6，泵送混凝土坍落度設(shè)計(jì)值為（160±30）mm。調(diào)查被測(cè)地下室頂板混凝土配合比及所用材料符合標(biāo)準(zhǔn)要求；所用各規(guī)格鋼筋內(nèi)徑、肋高、重量偏差、力學(xué)性能和彎曲性能經(jīng)檢驗(yàn)合格；混凝土對(duì)應(yīng)試塊強(qiáng)度經(jīng)檢驗(yàn)合格，其抗?jié)B等級(jí)經(jīng)檢驗(yàn)符合設(shè)計(jì)要求。施工、監(jiān)理單位闡述，澆筑被測(cè)地下室頂板的混凝土由生產(chǎn)地點(diǎn)運(yùn)至澆筑地點(diǎn)約40min，澆筑時(shí)間為2015 年3 月23 日9:00～16:20，當(dāng)日多云，氣溫7～19℃，東北風(fēng)3～4級(jí)。澆筑方向從東到西，先用機(jī)械振搗，后用抹光機(jī)收光兩次；混凝土澆筑后間隔12h 澆水1 次，并用塑料薄膜覆蓋；2016年11月4日發(fā)現(xiàn)板底有裂縫分布?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)被測(cè)板混凝土強(qiáng)度、厚度、鋼筋間距及保護(hù)層厚度基本符合設(shè)計(jì)要求。從板底觀(guān)測(cè)可知，被測(cè)地下室頂板分布有多條裂縫，裂縫呈線(xiàn)形、弧形、Y 形伸展，線(xiàn)形裂縫伸展較長(zhǎng)，部分線(xiàn)形裂縫伸展至梁上，板裂縫伸展至沉降后澆帶處即停止（見(jiàn)圖1），并且由板底水跡判斷部分裂縫局部貫穿板截面，板底最大裂縫寬度為0.28 mm。

混凝土在完全凝結(jié)硬化之前的階段為塑性階段，若此時(shí)失去過(guò)多表面水分則會(huì)導(dǎo)致體積收縮，，并且因本身強(qiáng)度過(guò)低而產(chǎn)生裂縫。此類(lèi)裂縫伸展方向多為無(wú)規(guī)則且長(zhǎng)短不一，施工時(shí)做好防風(fēng)措施，及時(shí)收光抹壓、延長(zhǎng)合理養(yǎng)護(hù)時(shí)間可減少此類(lèi)裂縫的發(fā)生。

3.2 塑性沉降裂縫

某住宅樓系地下2層、地上29層鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑面積約28357 m2。于2017 年8 月工程開(kāi)工建設(shè)，綁扎負(fù)2層墻、柱鋼筋時(shí)發(fā)現(xiàn)筏板基礎(chǔ)板面有裂縫出現(xiàn)。筏板基礎(chǔ)采用C35P6泵送混凝土澆筑，泵送混凝土坍落度設(shè)計(jì)值為（150±10）mm；該泵送混凝土水泥用量340 kg/m3；水泥：粉煤灰：水：砂：碎石：減水劑：膨脹劑=1.000：0.190：0.560：2.000：3.130：0.028：0.100。經(jīng)調(diào)查，澆筑筏板基礎(chǔ)的混凝土由生產(chǎn)地點(diǎn)運(yùn)至澆筑地點(diǎn)約35min，由施工單位負(fù)責(zé)完成澆筑，澆筑時(shí)間為2017年10月27日7:30～28 日2:45，當(dāng)日為晴天，氣溫12～22 ℃，東、北風(fēng)1～2級(jí)。澆筑順序?yàn)樽晕飨驏|連續(xù)澆筑，用振搗棒振搗，振搗間隔600 mm，2017年10月28日5：30人工抹面收光一次。筏板基礎(chǔ)共布置8處溫度測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)基礎(chǔ)內(nèi)部溫度?；炷潦展夂笥盟芰媳∧じ采w，2017年10月28日10：00掀掉塑料薄膜蓋土木布澆水養(yǎng)護(hù)，每天間隔1 h澆水1次。2017年10月28日15：40發(fā)現(xiàn)筏板基礎(chǔ)板面局部有裂縫。2017年11月9 日回彈檢測(cè)時(shí)筏板等效養(yǎng)護(hù)齡期為201 ℃·d，筏板基礎(chǔ)4個(gè)電梯井井壁混凝土201 ℃·d 齡期混凝土強(qiáng)度推定值在23.6～27.9 MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的67.4%～79.7%。從筏板板面觀(guān)測(cè)發(fā)現(xiàn)裂縫呈“口”字狀排列，裂縫圍成的“口”字中混凝土面層凹陷（見(jiàn)圖2）。裂縫寬度在0.1～2.5 mm，騎縫鉆取此類(lèi)代表性的裂縫，其深度未超過(guò)板面縱筋保護(hù)層厚度；此類(lèi)裂縫板面混凝土有不密實(shí)缺陷，不密實(shí)缺陷位于縱、橫向鋼筋周?chē)毕萆疃染喟迕?0～80 mm。澆筑、振搗混凝土后，筏板表面人工抹面收光一次，未及時(shí)進(jìn)行二次壓抹；板面混凝土又不密實(shí)缺陷表明振搗不充分。

圖2 某住宅樓筏板板面裂縫

此類(lèi)裂縫在混凝土澆筑時(shí)就已出現(xiàn)，主要原因是混凝土澆筑振搗時(shí)，粗細(xì)骨料下沉、水泥漿上浮，此過(guò)程遇到鋼筋等阻擋致使混凝土分離開(kāi)裂。此類(lèi)裂縫大多沿縱、橫向鋼筋伸展，裂縫深度不超過(guò)鋼筋保護(hù)層厚度，混凝土混合料振搗密實(shí)、及時(shí)抹壓收光可減少此類(lèi)裂縫的數(shù)量并降低此類(lèi)裂縫的寬度。

3.3 拆模過(guò)早引起的結(jié)構(gòu)裂縫

某商業(yè)樓為地上4 層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約5263 m2，該工程于2016 年3月開(kāi)工，2017 年3 月完工，作售樓部使用至2019 年。因先期作售樓部用途，先期施工時(shí)一層頂8～11/F～H 軸區(qū)域預(yù)留為洞口。業(yè)主購(gòu)買(mǎi)后擬作商用出租，并于2020 年1 月將先期預(yù)留的洞口用鋼筋混凝土現(xiàn)澆板封堵。經(jīng)施工單位、業(yè)主闡述，封堵一層頂8～11/F～H 軸洞口位置的現(xiàn)澆梁、板鋼筋配置同原辦公室用途梁、板設(shè)計(jì)圖紙，鋼筋與先期施工的梁采用植筋連接（植筋時(shí)間為2020 年1 月11 日）。后期封堵洞口的一層頂8～11/F～H 軸位置同時(shí)澆筑現(xiàn)澆梁、板混凝土，澆筑日期為2020 年1 月18 日，澆筑完后立馬鋪薄膜覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)2～3 次（養(yǎng)護(hù)時(shí)間未超過(guò)3 天）；2020 年2 月24日拆除梁、板混凝土模板，拆模時(shí)也未檢測(cè)同條件試塊強(qiáng)度，根據(jù)當(dāng)?shù)? 月18 日至2 月24 日的氣溫計(jì)算拆模時(shí)的混凝土等效養(yǎng)護(hù)齡期約為246 ℃·d。施工單位闡述，2020年2月24日拆模時(shí)發(fā)現(xiàn)一層頂8～11/F～H 區(qū)域現(xiàn)澆板有裂縫分布并有滲漏水現(xiàn)象。從板底、板面觀(guān)測(cè)，除9～10/G～H 區(qū)域板未見(jiàn)裂縫外，一層頂8～11/F～H 區(qū)域其余板均分布數(shù)條裂縫（見(jiàn)圖3），且大部分裂縫呈斜向與縱、橫軸線(xiàn)約成45 °伸展，少數(shù)裂縫呈直線(xiàn)狀伸展。被測(cè)板上的裂縫均已貫穿板截面，板面最大縫寬0.38 mm、板底裂縫最大縫寬0.30 mm。實(shí)測(cè)一層頂8～11/G 軸梁近8 軸，8～11/(2/G)軸梁兩端、8～9/(1/G)軸梁兩端各分布有數(shù)條斜向裂縫；裂縫在梁兩側(cè)不對(duì)稱(chēng)，大部分裂縫未伸展至梁底；裂縫縫寬上大下小，實(shí)測(cè)梁最大縫寬為0.14 mm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，回彈法檢測(cè)梁構(gòu)件現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值要求；抽檢梁箍筋間距及截面尺寸符合驗(yàn)收規(guī)范要求；抽檢梁底主筋直徑符合設(shè)計(jì)要求；抽檢板底、板面雙向鋼筋間距平均值基本符合驗(yàn)收規(guī)范要求；抽檢板底、板面鋼筋直徑符合設(shè)計(jì)要求；抽檢板厚度平均值符合驗(yàn)收規(guī)范要求；抽檢一層頂板2 根植筋錨固力達(dá)屈服強(qiáng)度的90%時(shí)，未出現(xiàn)宏觀(guān)裂損等異?，F(xiàn)象。

圖3 某商業(yè)樓一層頂8～11/F～H區(qū)域板裂縫圖

根據(jù)裂縫分布特征、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及調(diào)查結(jié)果綜合分析，被測(cè)梁、板裂縫主要系早期受力引起，主要與模板工程未按規(guī)范施工有關(guān)。

3.4 負(fù)筋保護(hù)層厚度偏大引起的結(jié)構(gòu)裂縫

實(shí)際施工中由于各工種交叉作業(yè)，較多人員在已支設(shè)模板的板面鋼筋上行走，部分上層鋼筋間的馬凳設(shè)置間距偏大，導(dǎo)致上部鋼筋下沉、彎曲，混凝土澆筑后保護(hù)層過(guò)大，固定支座變成塑性鉸支座，加之上荷載過(guò)快，板在四周梁支座處產(chǎn)生裂縫，此類(lèi)裂縫板面縫寬明顯大于板底。

某學(xué)生公寓為地上14 層剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑面積為12718 m2，于2019年11月開(kāi)工建設(shè)。施工單位闡述，2020 年1月3日澆筑4層頂梁、板混凝土，2020 年1 月13 日拆除4 層頂梁、板模板；拆除模板時(shí)發(fā)現(xiàn)部分現(xiàn)澆板板面有裂縫分布。從板面觀(guān)測(cè)到板面分布有2 條裂縫（見(jiàn)圖4），裂縫近板支座且基本與軸線(xiàn)平行，板底未見(jiàn)明顯裂縫，板面最大裂縫寬度為0.60 mm?；貜椃z測(cè)與被測(cè)板同批澆筑的梁現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)測(cè)板底雙向鋼筋間距平均值、負(fù)筋間距平均值及板厚基本符合驗(yàn)收規(guī)范要求；實(shí)測(cè)板面7 根負(fù)筋保護(hù)層厚度偏差在+14～+28mm 之間，超出規(guī)范要求。

圖4 某學(xué)生公寓四層頂板板面裂縫圖

3.5 鋼筋保護(hù)層厚度偏薄引起的裂縫

裂縫實(shí)際為施工因素與混凝土收縮共同引起的，裂縫位置基本對(duì)應(yīng)為鋼筋位置。其主要原因是保護(hù)層厚度偏薄時(shí)保護(hù)層范圍內(nèi)多為水泥漿，水泥漿收縮較大且易在該處薄弱面沿鋼筋開(kāi)裂，此類(lèi)裂縫開(kāi)展深度一般不超過(guò)保護(hù)層范圍。

某小區(qū)10#樓為地下1 層、地上18層框架結(jié)構(gòu)，工程于2020 年2 月10 日開(kāi)工，上部結(jié)構(gòu)施工至4 層時(shí)，發(fā)現(xiàn)地下1 層混凝土墻體出現(xiàn)裂縫。經(jīng)調(diào)查得出，混凝土墻的配合比及其所用材料調(diào)查符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；鋼筋配置經(jīng)施工、監(jiān)理單位驗(yàn)收符合設(shè)計(jì)要求；所用各規(guī)格鋼筋內(nèi)徑、肋高、重量偏差、力學(xué)性能和彎曲性能經(jīng)檢驗(yàn)合格。被測(cè)混凝土墻澆筑于2020 年6 月9 日，雷陣雨天氣，23～30 ℃，按規(guī)定澆筑振搗，帶模澆水養(yǎng)護(hù)。拆模時(shí)間是2020 年6 月24 日，拆模齡期為15 天，被測(cè)混凝土墻混凝土對(duì)應(yīng)試塊強(qiáng)度經(jīng)檢驗(yàn)合格。裂縫發(fā)現(xiàn)時(shí)間為2020 年6 月26 日。實(shí)測(cè)每片混凝土墻內(nèi)側(cè)均分布有多條裂縫，大部分裂縫呈線(xiàn)形豎向伸展，大部分豎向伸展裂縫處為豎向鋼筋分布處，裂縫未伸展至板上?；炷翂α芽p上、中、下部縫寬接近。選取3 處非豎向鋼筋位置的裂縫處騎縫鉆取，鉆取處縫寬分別為0.12、0.14、0.14 mm，裂縫深度分別為100、90、50 mm，裂縫均未貫穿墻截面。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，3 片混凝土墻現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值符合設(shè)計(jì)要求；混凝土墻鋼筋間距平均值及厚度平均值偏差符合規(guī)范要求，墻測(cè)點(diǎn)保護(hù)層厚度偏差在-15～-8mm 之間（規(guī)范允許偏差-5～+8mm）。

3.6 溫度裂縫

某市政橋梁為梁拱組合體系橋梁，橋跨布置為100 m+200 m+100 m，橋?qū)?5.8 m，橋長(zhǎng)400 m；下部結(jié)構(gòu)采用橋墩+承臺(tái)+群樁基礎(chǔ)，樁基直徑為2.5m。墩承臺(tái)側(cè)面裂縫發(fā)現(xiàn)時(shí)形象進(jìn)度為承臺(tái)及以下結(jié)構(gòu)已施工。被測(cè)墩承臺(tái)正八邊形外輪廓包絡(luò)尺寸為23000 mm（縱橋向）×23000 mm（橫橋向）×5000 mm（高度），混凝土澆筑方量為2411m3，采用一次性分層澆筑的方式，1～10 層每層厚度約400 mm，11～12 層每層厚度不超過(guò)500 mm。上層混凝土覆蓋在下層混凝土初凝之前進(jìn)行，并在振搗上層混凝土?xí)r，振搗棒下插5～10 cm。于2022 年4 月13日澆筑，于2022 年4 月18 日拆模。被測(cè)墩承臺(tái)所有側(cè)面均有裂縫分布，選取東北側(cè)面觀(guān)測(cè)其分布有多條裂縫（見(jiàn)圖5），裂縫主要呈豎向、水平向（僅一條）伸展，大部分豎向裂縫伸展的長(zhǎng)度較短，未達(dá)檢測(cè)高度范圍內(nèi)承臺(tái)截面高度。其中有一條豎向裂縫長(zhǎng)度已達(dá)可檢測(cè)高度范圍，一條水平向裂縫已達(dá)承臺(tái)側(cè)面寬度。豎向裂縫縫寬在高度范圍內(nèi)呈現(xiàn)中間大兩端小的棗核狀，最大縫寬0.70 mm。選取一處豎向裂縫處騎縫鉆取芯樣（鉆取處縫寬為0.70 mm）觀(guān)測(cè)，裂縫深度380 mm。此工程所用混凝土為大體積混凝土，施工單位未制定專(zhuān)項(xiàng)施工方案且未實(shí)時(shí)測(cè)量墩承臺(tái)內(nèi)外溫度，裂縫主要為大體積混凝水泥水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力引起。

圖5 某市政橋梁墩承臺(tái)東北側(cè)面裂縫圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要說(shuō)明了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)的主要內(nèi)容，再以實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中存在不同類(lèi)型裂縫項(xiàng)目為工程背景，詳細(xì)介紹常見(jiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，為類(lèi)似工程案例的檢測(cè)及處理提供思路和依據(jù)。