建筑物裂縫的類型及診治

建筑物中裂縫無(wú)處不在，有的大到可以塞進(jìn)一個(gè)手指，有的細(xì)微到肉眼無(wú)法觀測(cè)。在一般條件下細(xì)微的裂縫并不直接影響結(jié)構(gòu)的安全，但大多數(shù)工程的破壞與倒塌是從裂縫擴(kuò)展開(kāi)始的。目前，在建筑結(jié)構(gòu)中頻繁出現(xiàn)不同程度的裂縫，雖然有些裂縫沒(méi)有達(dá)到使建筑物倒塌的危險(xiǎn)程度，但結(jié)構(gòu)的裂縫可以引起滲漏、腐蝕、混凝土碳化等，從而導(dǎo)致建筑構(gòu)件耐久性的降低，甚至對(duì)結(jié)構(gòu)的安全可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重的潛在威脅。1裂縫的成因和形態(tài)建筑結(jié)構(gòu)中的裂縫概括地說(shuō)，主要有兩大類型：荷載裂縫和變形裂縫。1.1荷載裂縫屬于結(jié)構(gòu)性裂縫，是直接在結(jié)構(gòu)上施加的各種靜力和動(dòng)力荷載，由于結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不夠而引起的裂縫，其裂縫的分布特征及寬度、深度與外荷載大小有關(guān)。建筑構(gòu)件的荷載裂縫大致分為受彎裂縫、剪切裂縫和受壓裂縫，因構(gòu)件所遭受的外力性質(zhì)不同而產(chǎn)生的裂縫形態(tài)也不同。1.1.1受彎裂縫在彎矩作用下，承受拉力的建筑構(gòu)件在其橫截面上存在拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于這些構(gòu)件的軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，這些構(gòu)件將在垂直于主拉應(yīng)力方向上出現(xiàn)裂縫，裂縫大多處于建筑構(gòu)件跨中偏下部，一般沿建筑構(gòu)件高度，由下往上延伸，下大上小；在水平方向上沿建筑構(gòu)件底部的寬度方向擴(kuò)展到部分截面或貫通全截面。高度較大的梁，裂縫寬度在鋼筋位置處比較小，而較寬的裂縫處于離鋼筋稍遠(yuǎn)處的腹部中下部位。1.1.2剪切裂縫指在剪力或剪力與彎矩共同作用下，構(gòu)件的橫截面上產(chǎn)生剪切應(yīng)力，當(dāng)剪切應(yīng)力超過(guò)構(gòu)件抗剪強(qiáng)度時(shí)，在建筑構(gòu)件兩側(cè)產(chǎn)生裂縫，一般出現(xiàn)在承受剪力較大的梁端支座處，多呈斜向裂縫，它最寬處在建筑構(gòu)件截面高度的中間部位，上、下兩端較窄。1.1.3受壓裂縫主要指豎向構(gòu)件（柱或剪力墻）在承受來(lái)自豎向過(guò)大的荷載時(shí)，構(gòu)件所受的壓應(yīng)力大于其軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值而產(chǎn)生的裂縫?？煞?種：⑴軸心受壓裂縫。特點(diǎn)：構(gòu)件的四個(gè)側(cè)面出現(xiàn)裂縫，呈豎向、短而密且平行；⑵小偏心受壓裂縫。特點(diǎn)：構(gòu)件靠近受壓一側(cè)出現(xiàn)裂縫，呈豎向、短而密且平行；⑶大偏心受壓裂縫。特點(diǎn)：構(gòu)件一側(cè)受壓呈豎向開(kāi)裂或破碎，另一側(cè)受拉，裂縫呈水平向且平行。1.2變形裂縫即非結(jié)構(gòu)性裂縫，它是由于溫度變化、混凝土收縮、凍融循環(huán)作用、澆筑混凝土?xí)r堿骨料反應(yīng)、地基沉降、鋼筋銹蝕等，在間接作用因素影響下，結(jié)構(gòu)受到約束而引起的裂縫。1.2.1溫度裂縫⑴建筑構(gòu)件隨著溫度變化會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱脹冷縮變形，這種因溫度變化導(dǎo)致建筑構(gòu)件產(chǎn)生變形，且這種變形受到構(gòu)件自身約束時(shí)，在建筑構(gòu)件內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力過(guò)大時(shí)，混凝土構(gòu)件的表面會(huì)出現(xiàn)細(xì)小裂縫。⑵建筑物中相鄰兩種由不同材料制作的建筑構(gòu)件隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形，由于這兩種構(gòu)件的材料所具備的不同性能，其產(chǎn)生的變形不一致而形成的裂縫。這種裂縫多發(fā)生在柱墻交接處和梁墻交接處，柱墻交接處裂縫呈豎向狀；梁墻交接處裂縫呈水平狀，多分布在房屋頂層。1.2.2大體積混凝土結(jié)構(gòu)收縮引起的裂縫這種裂縫通常出現(xiàn)于大體積的剪力墻和板殼表面，是在澆注混凝土后數(shù)小時(shí)，因氣溫干燥或風(fēng)速比較大等原因使混凝土表面水分蒸發(fā)速度超過(guò)了混凝土自身泌水速度而造成的。裂縫在混凝土表面呈不規(guī)則的雞爪狀細(xì)微裂縫。1.2.3建筑結(jié)構(gòu)的凍融循環(huán)引起的裂縫建筑結(jié)構(gòu)的凍融循環(huán)就是建筑結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部所含水分的凍結(jié)和融化的交替出現(xiàn)。冬季較嚴(yán)寒地區(qū)當(dāng)氣溫在0℃以上時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)（特別是地表附近的構(gòu)件）表面的冰霜融化成水滴，水分子將沿著建筑結(jié)構(gòu)表面的孔隙或毛細(xì)孔通路滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，當(dāng)氣溫降低為0℃以下時(shí)，其中的水分結(jié)成冰，產(chǎn)生膨脹，膨脹應(yīng)力較大時(shí)，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。1.2.4堿骨料化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫混凝土的堿性物質(zhì)與骨料的活性成分（如二氧化硅等物質(zhì)）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后會(huì)析出一種膠體，這種膠體體積比較大，會(huì)在混凝土結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部迅速產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)脹裂。其特征是裂縫中充滿白色沉淀物。1.2.5大體積混凝土結(jié)構(gòu)水泥水化熱引起的裂縫水泥在水化過(guò)程中要釋放出一定的熱量，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑時(shí)常因水泥水化熱導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過(guò)大，由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)早期抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)形成裂縫。1.2.6建筑物的地基不均勻沉降引起的裂縫建筑物的地基不均勻沉降引起建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)生變化，從而導(dǎo)致建筑構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。這種裂縫通常數(shù)量較少，寬度較大。在建筑物地下部分多集中產(chǎn)生在與基礎(chǔ)沉降相關(guān)的部位，一般在承臺(tái)處或基礎(chǔ)梁端附近側(cè)面；在建筑物地上部分，如果房屋中間部分沉降過(guò)大，裂縫在墻上呈正“八”字狀；如果房屋一端或兩端沉降過(guò)大，裂縫在墻上呈倒“八”字狀。1.2.7混凝土塑性沉降引起的裂縫澆筑混凝土?xí)r，因振搗不充分，骨料塑性下沉受到鋼筋的阻礙，使鋼筋處的骨料沉降與兩側(cè)的骨料沉降相差過(guò)大時(shí)，就會(huì)在鋼筋上方出現(xiàn)順筋的表面裂縫。1.2.8混凝土構(gòu)件中的鋼筋銹蝕引起的裂縫當(dāng)混凝土構(gòu)件處于惡劣環(huán)境中，由于混凝土的鋼筋保護(hù)層過(guò)薄或密實(shí)性較差或者握裹鋼筋的混凝土中含有氯離子時(shí)，混凝土構(gòu)件中的鋼筋會(huì)逐漸銹蝕，體積膨脹2～4倍，導(dǎo)致握裹鋼筋的混凝土?xí)a(chǎn)生順筋脹裂。這是一種先銹后裂的縱向裂縫，一旦發(fā)生，就嚴(yán)重惡化，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件保護(hù)層成片剝落甚至鋼筋銹斷。2裂縫對(duì)建筑物的危害裂縫是否產(chǎn)生危害取決于其類型、數(shù)量、寬度、深度、穩(wěn)定性以及產(chǎn)生部位，它造成的危害主要表現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性和耐久性兩個(gè)方面。2.1裂縫對(duì)建筑安全可靠性的影響建筑構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，它可能會(huì)破壞結(jié)構(gòu)整體性，降低結(jié)構(gòu)剛度，從而影響其承載力。空氣中的水汽、氯離子通過(guò)裂縫進(jìn)入構(gòu)件中，容易引起鋼筋銹蝕，導(dǎo)致鋼筋的有效截面減小，鋼筋的銹蝕又引起混凝土脹裂、剝落，從而使混凝土結(jié)構(gòu)的截面變小，承載力降低，所以說(shuō)嚴(yán)重的裂縫會(huì)削弱了結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，破壞了結(jié)構(gòu)的整體性，致使結(jié)構(gòu)應(yīng)力重分配，甚至導(dǎo)致工程事故的發(fā)生。2.2裂縫對(duì)建筑耐久性的影響裂縫不僅影響結(jié)構(gòu)的美觀和建筑的安全及房屋的正常使用，還對(duì)建筑物的耐久性造成影響。空氣中的二氧化碳通過(guò)裂縫會(huì)加速混凝土中性化（碳化），導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低，鋼筋銹蝕速度變快，保護(hù)層剝落。裂縫還會(huì)使房屋結(jié)構(gòu)漏水、滲水，造成發(fā)霉，縮短房屋的使用壽命。3裂縫控制的要求根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010－2010）對(duì)荷載作用下正截面裂縫的控制要求：“一級(jí)：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力；二級(jí)：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)大于混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；三級(jí)：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件，按荷載準(zhǔn)永久組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的最大裂縫寬度限值；對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的最大裂縫寬度限值。”4裂縫的觀測(cè)根據(jù)《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ8-2016）相關(guān)規(guī)定：“1、對(duì)建筑上明顯的裂縫，應(yīng)進(jìn)行裂縫觀測(cè)。裂縫觀測(cè)應(yīng)測(cè)定裂縫的位置分布和裂縫的走向、長(zhǎng)度、寬度、深度及其變化情況。深度觀測(cè)宜選在裂縫最寬的位置。對(duì)需要觀測(cè)的裂縫應(yīng)統(tǒng)一編號(hào)，每次觀測(cè)時(shí)，應(yīng)繪出裂縫的位置、形態(tài)和尺寸，注明觀測(cè)日期，并拍攝裂縫照片。2、裂縫的寬度量測(cè)精度不應(yīng)低于1.0mm，長(zhǎng)度量測(cè)精度不應(yīng)低于10.0mm，深度量測(cè)精度不應(yīng)低于3.0mm。3、對(duì)裂縫深度量測(cè)，當(dāng)裂縫深度較小時(shí)，宜采用鑿出法和單面接觸超聲波法；當(dāng)深度較大時(shí)，宜采用超聲波法。4、裂縫觀測(cè)的周期應(yīng)根據(jù)裂縫變化速率確定。開(kāi)始時(shí)可半月測(cè)1次，以后1月測(cè)1次。當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂縫加大時(shí)，應(yīng)提高觀測(cè)頻率?！?裂縫的處理建筑結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)后，應(yīng)根據(jù)裂縫的部位和性質(zhì)，應(yīng)分別采取措施及時(shí)處理，確保建筑物的安全，經(jīng)查勘并計(jì)算分析后，確認(rèn)裂縫不會(huì)降低承載力的情況下，可以對(duì)輕微裂縫采取表面覆蓋修補(bǔ)方法，即在裂縫表面涂抹水泥漿或環(huán)氧膠泥進(jìn)行封堵；對(duì)于結(jié)構(gòu)整體有影響或有防滲要求的一般裂縫可采用低壓化學(xué)灌漿，即利用壓力設(shè)備將水泥漿或環(huán)氧樹(shù)脂等膠凝材料注入混凝土裂縫中，膠凝材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體；對(duì)