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1、. . . . .混凝土结构裂缝的检测与控制摘要： 近年来，随着混凝土结构的广泛应用，混凝土裂缝问题已成为亟待解决的一个难题。一般来说，大部分结构裂缝不影响结构的承载力，但是有些裂缝会造成质量隐患，破坏使用功能，影响使用寿命。因此，对裂缝要制定合理的检测方案，判定裂缝的性质，找出裂缝产生的原因，采取相应控制手段，做出相应补强处理方案，消除结构隐患，确保使用功能安全。本文研究了混凝土结构裂缝的检测与监测方法，分析了混凝土结构裂缝产生的原因，从设计、原材料配合比、施工、养护、裂缝的处理及修补等方面提出了一些混凝土结构裂缝的控制手段。关键词：混凝土；裂缝；检测；控制Concrete structur
2、e fracture detection and controlAbstract：With the wide application of concrete structures, concrete crack problem has already become a problem urgently solved. Generally speaking, most structural cracks dont affect the structure of bearing capacity, but some cracks can cause quality hidden trouble,
3、damaging the use function, the influence is used life. Therefore, the crack to formulate rational detection scheme, the nature, judgments crack out cracking reason, adopt corresponding control measures, make corresponding reinforcement scheme, eliminate hidden dangers, ensure use function structure
4、of safety. This paper studies the concrete structure fracture detection and monitoring method, analyzes the causes of the cracks of the concrete structure, from design, material, construction, maintenance, proportion of cracks in the processing, and repairing and presents some concrete structure cra
5、ck control method. Keywords: concrete; crack; detection; control 1 引言混凝土以其价廉物美，施工方便，承载力大，可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，已成为我国工程建设中使用最为普遍的结构材料之一。混凝土的质量直接影响到结构的适用性、安全性和耐久性。混凝土裂缝是困扰建筑业多年的质量通病，混凝土结构的破坏和建筑物的倒塌，都是从结构裂缝的扩展开始而引起的。但是，从近代科学关于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程实践证明，混凝土结构裂缝是不可避免的，裂缝是人们可以接受的一种材料特性，我们需要把使有害程度控制在某一有效范围之内。因此制定出合
6、理的检测方法、分析裂缝产生原因、采取相应的控制手段就显得尤为重要。 2 混凝土裂缝的检测方法混凝土裂缝检测的内容主要包括裂缝的位置、形态、分布特征、宽度、长度、深度、走向、数量、裂缝发生及开展的时间过程、是否稳定、裂缝内是否有渗出物、裂缝周围混凝土表观质量情况等。除了裂缝深度的检查需借助于检查仪器外，裂缝检查的其他项目一般可目测进行。一般可利用带刻度的放大镜、钢尺等工具精确描述裂缝长度、宽度、方向、高度以及数量。2.1 混凝土裂缝的表观检查对混凝土表面裂缝的检查,一般应检查裂缝发生的位置、形态、发展长度、宽度及裂缝数量,并观测裂缝的变化发展情况。裂缝的位置、数量、走向一般来用照片和绘制裂缝展开
7、图等形式记录，长度用直尺、钢尺进行测量，宽度可用带刻度的放大镜、钢尺等进行测量。检查裂缝宽度的方法如下:1) 在裂缝的起点及终点,用红铅笔或红油漆画与裂缝相垂直的细线；也可以用红铅笔在裂缝附近沿裂缝延伸方向画细线,以标明裂缝的形态、发展长度。2) 在标明裂缝上,选择目测裂缝宽度较大的位置作为放置放大镜的固定地点,量出裂缝的宽度。3) 量出主要裂缝的宽度后,将它与量测的裂缝位置、走向、长度、分布情况及特征,用坐标法绘制裂缝展示图,并记录下来。2.2 混凝土的无损检测与监测裂缝的深度可采用超声波法、冲击弹性波法、雷达法等无损检测方法进行检测1，对于发展的裂缝还应进行监测。2.2.1超声波检测超声波
8、法用于非破损检测，就是以超声波为媒介，获得物体内部信息的一种方法，其基本原理是在混凝土材料性质(包括混凝土的成分、配合比和龄期等) 相同的条件下,对比声波在有、无裂缝的混凝土中传播时间差异比较来判定裂缝深度。由于混凝土组成颗粒小、密度大、密度分部也很均匀，所以声波能很好地传播，对其内部缺点及其部位等都能正确地检测出来。把握混凝土表面产生的裂缝深度，对耐久性诊断和探究修补加固策略有重要意义。测定裂缝深度，基本上都是将发射探头和吸收探头，安排在混凝土同一面上的裂缝四周，但由于所选用的波形种类(纵波、横波及表面波)和声学参数(声速、频率、相位等)的不同，已有许多种具体方法。2.2.2 冲击弹性波法
9、一般把弹性体内流传的波总称为弹性波，用人工发射弹性波到弹性体内，探测弹性体内的状态，是广义的弹性波探测法。冲击弹性波法和超声波法的原理是一样的，但远比超声波测定的裂缝深度深，冲击弹性波法只能检测扩大方向和表面成直角，没有分支的单纯裂缝。该法不能获得表明内部缺陷的明确信号，只能根据许多测点测试数据的相对比较，来评断缺陷，因而不够直观2。2.2.3 声发射检测法声发射检测法也是利用弹性波进行声学检测的具体检测方法检测裂缝，和其他方法最大的不同是只能检测正在产生的裂缝，不能检测已产生的旧裂缝，对正在产生的裂缝可检测裂缝产生的部位(声发射源定位)，裂缝的大小，扩大情况和种类，以及裂缝的深度等。2.2.
10、4 传感仪器监测 利用埋设在混凝土中的仪器进行裂缝监测，惯例技巧是利用振弦式测缝计（图1、图2），其把持领域仅0.121，属点式检测，由于裂缝涌现的空间随机性，因此往往漏检，为了及时无遗漏地监测裂缝，必须实行大领域的、持续、散布式监测，即所谓全散布监测。图1：振弦式测缝计 图2：施工人员安装测缝计2.2.5 光纤传感网络监测 在各国竞相开发的结构监测高科技领域里，光纤传感以其奇特优势居于中心地位，它灵活、精度高、抗电磁干扰，且可靠耐久，易于光纤传输组成主动化遥测系统。裂缝的产生可以用埋设在混凝土中光纤的光强变更监测，而裂缝的定位可用多模光纤在裂缝处的光强忽然降落或诊断完成，通过衰减曲线上的裂缝
11、损耗突变点，可以正确地断定裂缝的部位，针对混凝土裂缝检测的特点，研制出基于光时域反射技巧的光纤裂缝传感网络，可实现混凝土结构的散布检测，凡裂缝和光纤传感网络相交，均可感知，并可定宽、定位、定向。3 混凝土裂缝产生的原因混凝土裂缝可归纳为两大类：结构性裂缝和非结构性裂缝。结构性裂缝是由结构承载力不足引起的；非结构性裂缝是由变形引起的，如混凝土收缩、温度变化等。混凝土裂缝成因复杂，与多种因素有关。裂缝产生原因主要包括：构件受力、变形使内应力超越材料强度，材料选配不当与级配不良，施工不当，气候与环境影响。 3.1构件受力、变形使内应力超越材料强度构件受力来自受力因素，主要是拉伸（中、偏拉力）、压缩（
12、中、偏压和局部压）；弯曲来自少筋、适筋、超筋；剪切是由于少箍、适箍、冲切、扭转等状态。常见的变形有不均匀沉降、收缩和温度变形受到约束等状态所致。与之有关的裂缝的产生大致可分为以下两方面原因： 3.1.1 建筑结构设计的原因 建筑结构设计不合理会导致混凝土结构中出现裂缝，主要表现在：结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝；对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝；构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝；未充分考虑混凝土构件的收缩变形等。例如混凝土板在硬化过程中，由于水分蒸发、体积逐渐缩小，产生收缩，而板的四周由于受到支座的约束，不能自由伸展，当混凝土的收缩所引起板的约束应力超过一定程度时，引
13、起现浇板的开裂。3.1.2 混凝土本身的影响 1) 水化热的影响 主要是水泥水化热过高,在混凝土在浇筑振捣以后,水泥水化过程中会产生一定的热量,水化热聚在结构内部不易散失,引起急剧升温,在建筑工程中一般为2030甚至更高。由于结构物在一个自然散热条件中,实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初35天。随着混凝土龄期的增长,弹性模量的增高,对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大,以致产生很大的拉应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时,开始出现温度裂缝。 2) 混凝土的收缩变形的影响混凝土的收缩,也是产生裂缝的重要原因。实际所需拌合水比水泥水化所需的水要多得多。拌合水中只有约20%
14、的水是水泥水化所必须的,其余的都要被蒸发掉。水分蒸发之后,引起混凝土收缩,当收缩受到约束时,则产生收缩应力,当收缩应力大于当时混凝上的抗拉应力时,则裂缝随之产生。 3) 地基和老混凝土的约束 当混凝土浇筑在比较坚硬的基岩或老混凝土上时,混凝土浇注初期的水化热升温,产生膨胀,受到岩石或老混凝土的约束,将产生较小的压应力。而当混凝土温度继续下降时,由于基岩或老混凝土对温度降低引起的收缩变形约束的结果,混凝土块内将出现较大的拉应力。当应力超过材料承受能力时，裂缝随之产生。 4） 混凝土塑性沉降的影响此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板)而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土
15、刚浇筑完, 尚处在塑性状态时期,因混凝土表面水分散失或混凝土塌落、沉陷而产生,大多沿着梁板上面钢筋的走向出现3。3.2材料选配不当与级配不良常见因素为水泥过期或水泥安定性不良及水泥品种选用不当；混凝土配比不良，砂质过细，含泥量过高，骨料含有过量有害物质，外加剂的影响等，大致可分为以下两方面原因： 3.2.1 材料设计方面的原因配合比设计不当直接影响混凝土的抗拉强度，是造成混凝土开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等。 材料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。混凝土水灰比过大，或使用过量粉砂也可以使混凝土结构产生裂缝。当用同一品种及相同强度等级水泥时，混凝土强度等级主要取决于水灰比。当水泥水化后，多余的水分就残留在混凝土中，形成水泡或蒸发后形成气孔，减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面，在荷载作用下，可能在孔隙周围产生应力集中，使混凝土表面出现裂缝，而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大，拉力强度低，容易因塑性而产生裂缝。不同种类和不同用量的水泥拌制的砂浆干缩性变化很大。矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥的收缩大
