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摘要：因为CGM灌浆料具有的大流动度、高强、早强等技术特点，近年来其在加固改造工程中的应用越来越广泛，但同混凝土类似，裂缝也是CGM灌浆料的主要病害，本文结合工程实例，对加固工程CGM灌浆料的裂缝检测和处理作出解析，有一定参考价值。
关键词：加固工程；CGM灌浆料；裂缝；检测；处理
中图分类号： TV543 文献标识码： A
一、工程概况、
某大厦1995年建成，原结构地下四层，一层夹层，地上七层（局部九层），地面以上1~7层为板柱（无柱帽）—抗震墙结构。现对原结构进行改造加固，采用CGM高强无收缩灌浆料将原无梁楼板改造为有梁楼板，原700mm×700mm 柱截面改造成1000mm×1000mm ，在此过程中发现新加梁及扩大截面的柱有裂缝开展，局部裂缝较宽较长，存在一定隐患。为保障人员及财产安全，满足房屋结构使用的安全性、抗震性要求，对现有裂缝损伤状况进行检测、分析裂缝损伤原因，并给出处理意见及处理方案，以便采取相应措施进行加固或改造处理，确保房屋结构的安全正常使用。
二、裂缝检测
1楼板检测
现场检查，目前检测期间未发现楼板处存在明显的开裂现象，经过对楼板的观察和测试主要发现以下几个现象：
经过现场测试，楼板的平均厚度为250mm；
发现楼板中心有凹陷现象的数量较多，对结构有不利影响；
楼板板底露筋较多；（如图1所示）
图1 典型的板底露筋
2梁裂缝检测
现场检查，框架梁上裂缝分布比较密集，裂缝主要有以下特征：
板外边缘梁上裂缝主要为由梁底绕过分布于梁的两侧并向上延伸至板底贯通，我们称之为U形裂缝，出现区域为沿着梁长度方向分布比较均匀；（如图2所示）；
图2 梁底典型的U型裂缝
仪器检测处梁上部分U形裂缝位置和梁上箍筋位置基本重合，且发现裂缝处钢筋已有锈蚀现象；（如图3所示）
图3U型裂缝处箍筋位置
梁体部位的U型裂缝在梁侧面的分布基本规律为其宽度随着其接近梁顶部，其宽度逐渐变小；（如图4所示）
图4梁侧面裂缝宽度
裂缝宽度范围0.19~0.94mm，平均值为0.43mm；深度范围21～87mm，平均值为49mm；（测试如图5所示）
图5梁底裂缝宽度深度测试
梁上裂缝沿梁长方向间距基本在15-25cm范围内，个别为30cm（如图6所示）；
（a）裂缝间距测量 （b）裂缝间距
图6：梁底裂缝分布照片
检测过程中发现的几个特殊现象有：
①梁体构件侧面出现分层可以推断出，梁在浇注过程中明显有灌浆料流动性不好的现象；（如图7所示）
图7：梁体侧面分层现象
② 梁与楼板顶面接触不密实，情况严重的有梁顶出现空洞，对构件传力性能有非常不利影响。（如图8、9所示）
图8 接触不密实 图9 梁顶孔洞
③ 回弹数据明显偏低，梁底個别部位出现空鼓现象，；（如图10所示）
图10 梁底空鼓
④ 梁底部分裂缝处有明显的泛白现象。（如图11所示）
图11 梁底裂缝泛白
3柱裂缝检测
现场检查，发现柱子存在明显开裂现象，从裂缝特征及分布看，主要为：
a、裂缝总体上分布比较均匀，在柱子垂直方向，并且沿着柱子短边的方向较多；
b、仪器检测处柱子部分的裂缝位置大部分和箍筋位置基本重合，其横向裂缝间距为10～12cm，个别出现裂缝间距为20cm；（如图12所示）
图12 柱典型裂缝及间距
C、经过仪器检测柱子上垂直方向的裂缝较少，大部分为沿主受力筋方向分布。相对横向裂缝的较多，仪器探测绝大多数裂缝所在位置基本和柱中箍筋位置重合或距离非常接近，另外可知裂缝部位的保护层厚度要小于其他无裂缝部位保护层厚度值；
裂缝宽度范围0.20~0.54mm，平均值为0.41mm；深度范围41～88mm，平均值为52mm；（测试如图13所示）
图13 柱子裂缝测试
柱子的箍筋部位钢筋有明显的外突和露筋现象；（如图14、15所示）
图14 柱箍筋外突图15箍筋外露
4现场检测结果小结
本次现场检测内容主要包括混凝土强度、钢筋位置及保护层厚度、主要结构构件尺寸、裂缝宽度、深度等内容，各项检测结果如下：
混凝土强度：回弹法检测结果表明，梁类构件的混凝土强度基本上都能满足原设计要求，计算时可按照原设计强度进行验算；柱类构件的混凝土强度大部分都不能满足原设计要求，计算应按相关标准规定进行折算处理；
钢筋位置数量及保护层厚度：检测结果表明，钢筋直径与原设计基本相符；钢筋间距与原设计基本相符；梁、柱的钢筋保护层厚度都不能满足验收规范的要求；经检查测试梁底主受力筋保护层厚度较设计值要求偏高，保护层厚度范围36～60mm；柱子侧面的主受力钢筋的钢筋保护层厚度较设计值要求偏高，保护层厚度范围21～35mm；
构件尺寸：现场对框架柱和框架梁的截面尺寸进行复核。检测结果表明，构件尺寸与原设计基本相符，计算时可以按照设计参数进行验算分析。
梁体构件侧面出现层装痕迹可以推断出，梁在浇注过程中有灌浆料流动性不好的现象；
梁与楼板顶面接触不密实，情况严重的有梁顶出现空洞，对构件传力性能有非常不利影响；
板底裂缝：目前检测期间楼板上未出现明显裂缝，主要是大部分板中心部位出现轻微的凹陷现象，另外发现部分板底露筋严重，对板的耐久性有非常不利影响；
梁裂缝：板外边缘梁上裂缝主要为U形裂缝，出现区域分布比较均匀，沿着梁纵向的裂缝间距为15-25cm，个别为30cm；裂缝宽度范围0.19~0.94mm，平均值为0.43mm；深度范围21～87mm，平均值为49mm；
柱裂缝：柱子裂缝主要是沿着短边方向，基本出现在与箍筋位置相同的部位；垂直方向的裂缝相对较少些，但其裂缝所在位置基本和柱中主受力筋位置重合或距离非常接近，另外可知裂缝部位的保护层厚度要小于于其他无裂缝部位保护层厚度值；其横向裂缝间距为10～12cm，个别出现裂缝间距为20cm；裂缝宽度范围0.20~0.54mm，平均值为0.41mm；深度范围41～88mm，平均值为52mm。
4、 裂缝产生主要原因分析
该大厦主要有两类裂缝：
沿梁长方向的U形缝；
扩大截面柱上横向及竖向裂缝；
下面主要分析a、b、两类裂缝的形成原因。
通过了解，灌浆料浇注梁、柱，浇注后三天拆除柱模板，柱用塑料薄膜缠绕包裹养护，七天后拆除梁侧模，梁底模继续保留，下有支撑。1个月后发现梁、柱有较大裂缝出现。
温度裂缝：分为框架主体结构裂缝和填充墙体裂缝，大多数出现在房屋的顶层，偶尔会向下发展，一般框架填充墙体开裂较框架主体结构严重，裂缝出现位置为横墙、山墙、纵墙、门窗口角部、女儿墙。多是斜裂缝，有时出现水平裂缝、竖向裂缝。斜裂缝有时是对称分布，向阳面严重，背阳面较轻，有时只有一面出现，顶层两端横墙严重，中间较轻。主要为竖向构件裂缝，对于框架结构也可能由于纵横双向框架梁受热膨胀产生推力作用于端角楼板上，超过混凝土的抗拉能力，产生楼板斜裂缝，但其主要应出现在房屋顶层或向阳处，该楼的框架和填充墙未见温度裂缝，所以温度不是裂缝产生的主要原因。
地基变形、不均匀沉降裂缝：裂缝大部分出现在多层房屋的中下部，有时仅在底层出现，一般规律是：竖向构件较水平构件严重，填充墙开裂较框架严重，其中，柱上为水平裂縫；梁板为垂直裂缝；填充墙裂缝纵墙多、横墙少，外墙多、内墙少，斜裂缝多、水平裂缝和竖向裂缝少。
从以上描述可知，地基变形、不均匀沉降裂缝多出现在底层，且首先为竖向构件裂缝。该建筑物为框架结构，主体结构抵抗不均匀变形的能力较强，且底部填充墙和框架未发现裂缝，板为水平构件，检测期间未发现明显裂缝存在，所以，地基变形作用并非该建筑物裂缝出现的主要原因。
受力裂缝（承载力不足）：对于混凝土梁构件，可能出现梁底受弯裂缝和支座附近斜裂缝。梁裂缝为贯穿裂缝，主要并非受力所致。
造成该大厦梁裂缝的主要原因是灌浆料收缩作用，原因有以下几点：
a、因为该大厦新加梁处会发生新老结构相互作用，新结构浇注完成后会发生收缩，而老结构会限制新结构的收缩，之间产生剪应力，进而在新加梁内产生拉应力超过混凝土极限抗拉抗拉强度。
b、水泥标号越高、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。为了提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。
c、骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。
d、水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。
e、养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。在这点上施工拆模时间过早。
f、外界环境。大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。
g、梁侧有层装痕迹可以推断出，梁在浇注过程中有灌浆料流动性不好的现象，形成混凝土强度不足或不均匀，易发生收缩裂缝。
h、混凝土梁的壁厚。壁厚越大越易产生裂缝。
5 、裂缝分析结论：
沿梁长方向的U形贯穿裂缝，收缩是产生裂缝的主要原因；
扩大截面柱上横向及竖向裂缝为收缩裂缝。
三、 处理意见
1、对现有裂缝可采用：
①建议树脂灌缝胶封闭处理，然后恢复表面装饰层；
②表面粘接纤维材料以控制裂缝和弥补安全裕度的降低；
③采用高强聚合物修补砂浆进行处理；
通过裂缝的以上处理可以使得裂缝区域混凝土耐久性得到恢复，保障混凝土的长期使用。
多处发现梁与楼板顶面接触不密实现象，情况严重的有梁顶出现空洞，对构件传力性能有非常不利影响，必须对有问题处进行梁加强处理。建议树脂灌缝胶
3、本次检测区域内，在梁和柱上各选择一两条裂缝进行跟踪监测，以便对裂缝性质进行进一步判断。同时建议选取若干存在典型裂缝的梁按照设计荷载要求进行堆载试验，以更准确确定梁的受力性能。
关键词：加固工程；CGM灌浆料；裂缝；检测；处理
中图分类号： TV543 文献标识码： A
一、工程概况、
某大厦1995年建成，原结构地下四层，一层夹层，地上七层（局部九层），地面以上1~7层为板柱（无柱帽）—抗震墙结构。现对原结构进行改造加固，采用CGM高强无收缩灌浆料将原无梁楼板改造为有梁楼板，原700mm×700mm 柱截面改造成1000mm×1000mm ，在此过程中发现新加梁及扩大截面的柱有裂缝开展，局部裂缝较宽较长，存在一定隐患。为保障人员及财产安全，满足房屋结构使用的安全性、抗震性要求，对现有裂缝损伤状况进行检测、分析裂缝损伤原因，并给出处理意见及处理方案，以便采取相应措施进行加固或改造处理，确保房屋结构的安全正常使用。
二、裂缝检测
1楼板检测
现场检查，目前检测期间未发现楼板处存在明显的开裂现象，经过对楼板的观察和测试主要发现以下几个现象：
经过现场测试，楼板的平均厚度为250mm；
发现楼板中心有凹陷现象的数量较多，对结构有不利影响；
楼板板底露筋较多；（如图1所示）
图1 典型的板底露筋
2梁裂缝检测
现场检查，框架梁上裂缝分布比较密集，裂缝主要有以下特征：
板外边缘梁上裂缝主要为由梁底绕过分布于梁的两侧并向上延伸至板底贯通，我们称之为U形裂缝，出现区域为沿着梁长度方向分布比较均匀；（如图2所示）；
图2 梁底典型的U型裂缝
仪器检测处梁上部分U形裂缝位置和梁上箍筋位置基本重合，且发现裂缝处钢筋已有锈蚀现象；（如图3所示）
图3U型裂缝处箍筋位置
梁体部位的U型裂缝在梁侧面的分布基本规律为其宽度随着其接近梁顶部，其宽度逐渐变小；（如图4所示）
图4梁侧面裂缝宽度
裂缝宽度范围0.19~0.94mm，平均值为0.43mm；深度范围21～87mm，平均值为49mm；（测试如图5所示）
图5梁底裂缝宽度深度测试
梁上裂缝沿梁长方向间距基本在15-25cm范围内，个别为30cm（如图6所示）；
（a）裂缝间距测量 （b）裂缝间距
图6：梁底裂缝分布照片
检测过程中发现的几个特殊现象有：
①梁体构件侧面出现分层可以推断出，梁在浇注过程中明显有灌浆料流动性不好的现象；（如图7所示）
图7：梁体侧面分层现象
② 梁与楼板顶面接触不密实，情况严重的有梁顶出现空洞，对构件传力性能有非常不利影响。（如图8、9所示）
图8 接触不密实 图9 梁顶孔洞
③ 回弹数据明显偏低，梁底個别部位出现空鼓现象，；（如图10所示）
图10 梁底空鼓
④ 梁底部分裂缝处有明显的泛白现象。（如图11所示）
图11 梁底裂缝泛白
3柱裂缝检测
现场检查，发现柱子存在明显开裂现象，从裂缝特征及分布看，主要为：
a、裂缝总体上分布比较均匀，在柱子垂直方向，并且沿着柱子短边的方向较多；
b、仪器检测处柱子部分的裂缝位置大部分和箍筋位置基本重合，其横向裂缝间距为10～12cm，个别出现裂缝间距为20cm；（如图12所示）
图12 柱典型裂缝及间距
C、经过仪器检测柱子上垂直方向的裂缝较少，大部分为沿主受力筋方向分布。相对横向裂缝的较多，仪器探测绝大多数裂缝所在位置基本和柱中箍筋位置重合或距离非常接近，另外可知裂缝部位的保护层厚度要小于其他无裂缝部位保护层厚度值；
裂缝宽度范围0.20~0.54mm，平均值为0.41mm；深度范围41～88mm，平均值为52mm；（测试如图13所示）
图13 柱子裂缝测试
柱子的箍筋部位钢筋有明显的外突和露筋现象；（如图14、15所示）
图14 柱箍筋外突图15箍筋外露
4现场检测结果小结
本次现场检测内容主要包括混凝土强度、钢筋位置及保护层厚度、主要结构构件尺寸、裂缝宽度、深度等内容，各项检测结果如下：
混凝土强度：回弹法检测结果表明，梁类构件的混凝土强度基本上都能满足原设计要求，计算时可按照原设计强度进行验算；柱类构件的混凝土强度大部分都不能满足原设计要求，计算应按相关标准规定进行折算处理；
钢筋位置数量及保护层厚度：检测结果表明，钢筋直径与原设计基本相符；钢筋间距与原设计基本相符；梁、柱的钢筋保护层厚度都不能满足验收规范的要求；经检查测试梁底主受力筋保护层厚度较设计值要求偏高，保护层厚度范围36～60mm；柱子侧面的主受力钢筋的钢筋保护层厚度较设计值要求偏高，保护层厚度范围21～35mm；
构件尺寸：现场对框架柱和框架梁的截面尺寸进行复核。检测结果表明，构件尺寸与原设计基本相符，计算时可以按照设计参数进行验算分析。
梁体构件侧面出现层装痕迹可以推断出，梁在浇注过程中有灌浆料流动性不好的现象；
梁与楼板顶面接触不密实，情况严重的有梁顶出现空洞，对构件传力性能有非常不利影响；
板底裂缝：目前检测期间楼板上未出现明显裂缝，主要是大部分板中心部位出现轻微的凹陷现象，另外发现部分板底露筋严重，对板的耐久性有非常不利影响；
梁裂缝：板外边缘梁上裂缝主要为U形裂缝，出现区域分布比较均匀，沿着梁纵向的裂缝间距为15-25cm，个别为30cm；裂缝宽度范围0.19~0.94mm，平均值为0.43mm；深度范围21～87mm，平均值为49mm；
柱裂缝：柱子裂缝主要是沿着短边方向，基本出现在与箍筋位置相同的部位；垂直方向的裂缝相对较少些，但其裂缝所在位置基本和柱中主受力筋位置重合或距离非常接近，另外可知裂缝部位的保护层厚度要小于于其他无裂缝部位保护层厚度值；其横向裂缝间距为10～12cm，个别出现裂缝间距为20cm；裂缝宽度范围0.20~0.54mm，平均值为0.41mm；深度范围41～88mm，平均值为52mm。
4、 裂缝产生主要原因分析
该大厦主要有两类裂缝：
沿梁长方向的U形缝；
扩大截面柱上横向及竖向裂缝；
下面主要分析a、b、两类裂缝的形成原因。
通过了解，灌浆料浇注梁、柱，浇注后三天拆除柱模板，柱用塑料薄膜缠绕包裹养护，七天后拆除梁侧模，梁底模继续保留，下有支撑。1个月后发现梁、柱有较大裂缝出现。
温度裂缝：分为框架主体结构裂缝和填充墙体裂缝，大多数出现在房屋的顶层，偶尔会向下发展，一般框架填充墙体开裂较框架主体结构严重，裂缝出现位置为横墙、山墙、纵墙、门窗口角部、女儿墙。多是斜裂缝，有时出现水平裂缝、竖向裂缝。斜裂缝有时是对称分布，向阳面严重，背阳面较轻，有时只有一面出现，顶层两端横墙严重，中间较轻。主要为竖向构件裂缝，对于框架结构也可能由于纵横双向框架梁受热膨胀产生推力作用于端角楼板上，超过混凝土的抗拉能力，产生楼板斜裂缝，但其主要应出现在房屋顶层或向阳处，该楼的框架和填充墙未见温度裂缝，所以温度不是裂缝产生的主要原因。
地基变形、不均匀沉降裂缝：裂缝大部分出现在多层房屋的中下部，有时仅在底层出现，一般规律是：竖向构件较水平构件严重，填充墙开裂较框架严重，其中，柱上为水平裂縫；梁板为垂直裂缝；填充墙裂缝纵墙多、横墙少，外墙多、内墙少，斜裂缝多、水平裂缝和竖向裂缝少。
从以上描述可知，地基变形、不均匀沉降裂缝多出现在底层，且首先为竖向构件裂缝。该建筑物为框架结构，主体结构抵抗不均匀变形的能力较强，且底部填充墙和框架未发现裂缝，板为水平构件，检测期间未发现明显裂缝存在，所以，地基变形作用并非该建筑物裂缝出现的主要原因。
受力裂缝（承载力不足）：对于混凝土梁构件，可能出现梁底受弯裂缝和支座附近斜裂缝。梁裂缝为贯穿裂缝，主要并非受力所致。
造成该大厦梁裂缝的主要原因是灌浆料收缩作用，原因有以下几点：
a、因为该大厦新加梁处会发生新老结构相互作用，新结构浇注完成后会发生收缩，而老结构会限制新结构的收缩，之间产生剪应力，进而在新加梁内产生拉应力超过混凝土极限抗拉抗拉强度。
b、水泥标号越高、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。为了提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。
c、骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。
d、水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。
e、养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。在这点上施工拆模时间过早。
f、外界环境。大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。
g、梁侧有层装痕迹可以推断出，梁在浇注过程中有灌浆料流动性不好的现象，形成混凝土强度不足或不均匀，易发生收缩裂缝。
h、混凝土梁的壁厚。壁厚越大越易产生裂缝。
5 、裂缝分析结论：
沿梁长方向的U形贯穿裂缝，收缩是产生裂缝的主要原因；
扩大截面柱上横向及竖向裂缝为收缩裂缝。
三、 处理意见
1、对现有裂缝可采用：
①建议树脂灌缝胶封闭处理，然后恢复表面装饰层；
②表面粘接纤维材料以控制裂缝和弥补安全裕度的降低；
③采用高强聚合物修补砂浆进行处理；
通过裂缝的以上处理可以使得裂缝区域混凝土耐久性得到恢复，保障混凝土的长期使用。
多处发现梁与楼板顶面接触不密实现象，情况严重的有梁顶出现空洞，对构件传力性能有非常不利影响，必须对有问题处进行梁加强处理。建议树脂灌缝胶
3、本次检测区域内，在梁和柱上各选择一两条裂缝进行跟踪监测，以便对裂缝性质进行进一步判断。同时建议选取若干存在典型裂缝的梁按照设计荷载要求进行堆载试验，以更准确确定梁的受力性能。