论文部分内容阅读
摘要：建筑结构裂缝问题一直是造成建筑物安全隐患的重要因素，而造成裂缝的原因是多方面的，不同原因导致的裂缝应有针对性地采取措施及时处理，才能尽可能地降低损失。
关键词：建筑结构裂缝；检测；处理
一、常用的混凝土裂缝检测方法分析
混凝土结构裂缝是最常见的裂缝形式，其存在不仅会影响建筑适用性，还会引起结构构件钢筋锈蚀，加速混凝土碳化，降低结构的耐久性，对于影响结构整体性和刚度的裂缝还会成为结构的安全隐患。常用的混凝土裂缝检测方法主要有目测法、声发射法、红外热像法等。
（l）目测法
目前，最常用于发现裂缝的最简便方法是借助于放大镜用肉眼观察。在试验前用纯石灰水溶液均匀地刷在结构表面并等待干燥。当试件受外载后，白色涂层将在高应变下开裂并剥落。这时在混凝土表面裂缝会明显地显示出来。结构试验中，也有利用粘贴于试件受拉区的普通应变片，同过试件开裂后应变计读数发生突变来确定裂缝的产生。
（2）声发射法
声发射法是在荷载作用下，混凝土会发生应力和变形，当超过其弹性极限时，便会产生裂缝等局部断裂，在断裂面形成的同时，能释放出各种能量，如热能、光能等。声能AE也是释放出的一种能量形式，声能是以弹性波的形式释放出应变能，一般情况下，声发射检测的弹性波振幅很小，但仍能被放置在表面的AE传感器检测到。用不同测试位置上应力波到达的时间差，可确定声发射源的位置，即变形、断裂的位置。这样便可以通过测试混凝土中的AE，检测其内部的各种变化，获得用其它方法无法得到的有价值的信息。通过对声发射的位置进行分析，可检测裂缝的大小、种类、最大荷变应力、断裂进行的速度等。
（3）红外成像法
红外成像法是当被检物体存在不连续性时，由于连续区域和不连续区域的热扩散系数不同，物体表面相应位置的温度也就不同，即物体表面局部区域产生温度梯度，从而导致物体表面红外辐射能发生差异，红外探测器探测到物体的红外辐射能，经信号处理系统处理为热像图后由显示器显示出来，通过分析热像图就可以进行测温或推断物体内部是否存在缺陷。
（4）雷达法
雷达法是以微波作为传递信息的媒介，依据微波传播特性，对被测材料、结
构、物体的物理特性、缺陷做出无破损检测诊断的技术。用雷达波可检测桥梁、隧道、大坝混凝土裂缝、孔洞、缺陷等质量问题。其测定原理是：从天线向被测物发射短波脉冲，从被测物内不同物质的界面上返回到天线内，接收到该反射波后，根据和天线位置之间的关系，依反射波的分布，便可求出异物的位置。
（5）全息干涉法
全息干涉法是在同一张照相底片上，先让来自变形前的物体的物光波和参考光波曝光一次，然后再让来自变形后的物体的物光波和同一参考光波第二次曝光。将相隔一段时间拍摄的物光波分别记录在同一张全息图上，再现此全息图时，得到两个物光波，它们分别对应于变形前和变形后的物体。由于两个物光波的位相分布己经不同，所以它们叠加后将产生干涉条纹。通过这些干涉条纹的检测，就可获得被测物体在拍摄时问间隔内发生的变化。
以上几种检测技术中，声发射法都要求异常灵敏的传感头，并易于受环境干扰的影响，测试深度也有限；红外热成像技术易受被检混凝土表面发射率不均匀及背景辐射的影响；雷达法易受强电场干扰，使用场合受限制，测值误差大；全息法灵敏度比人工巡视高许多，但它只能检测结构表面的损伤，并且监测区域小，基本上用在实验室中。另外，以上检测方法，都只能定性检测，不能直接测量出裂缝的宽度，也不能测量出垂直于结构表面的裂缝，更主要的是只能单点测量，不能实现实时、在线监测，因而对有些复杂结构内部的状态监测与损伤估计还比较困难，甚至不可能。
二、建筑结构裂缝成因分析
建筑结构裂缝是造成建筑安全隐患的主要因素，结构的破坏和倒塌往往就是从裂缝发生扩展开始的，比如强烈地震后震区的建筑物上布满了形式各样的裂缝，进行荷载试验的钢筋混凝土梁上出现大量裂缝等等。裂缝的扩展是结构物破坏的开始阶段，相对某些裂缝，共承载力也受到一定威胁。同时，结构物裂缝还会引起渗漏，导致建筑物持久强度的降低，譬如保护层剥落、钢筋腐蚀、混凝土破化等。而当混凝土构件的裂缝发展到一定程度时，通常会腐蚀构件内部的钢筋等材料，从而降低了钢筋混凝土构件的耐久性、承载能力以及抗渗能力。不仅影响到建筑的外观和使用寿命，严重的话还会威胁到人们的生命安全。关于建筑结构裂缝产生原因，笔者认为主要有以下几个方面
1.设计方面的原因有：缺乏足够的强度储备，特别是抗地震荷载，结构细部设计不够完善；
2.混凝土材料方面原因：水泥凝结异常，混凝土的泌水、离析与沉降。骨料中含有氯化物，混凝土干燥收缩，碱骨料反应等；
3.施工方面的原因：如掺合料搅拌不均匀，搅拌时间过长，采用泵送混凝土时用水量和水泥量过大，浇筑不均匀，钢筋发生移位，钢筋保护层不足，模板支撑下沉，混凝土硬化前受到振动和荷载作用，脱模过早，早期受冻等；
4.外部使用环境方面原因：如环境温度与湿度变化、外部氯化物渗透等；
5结构在使用过程中承受两大类荷载，有各种外荷载和变形荷载（收缩、温度变化、不均匀沉降），统称为广义荷载。其中动荷载、静荷载和其它荷载，称为第一类荷载；而变形荷载称为第二类荷载。裂缝的成因主要有以下三种〔3〕：由外荷载引起的直接应力，即按常规计算的主要应力引起的裂缝；由外荷载作用，结构次应力引起的裂缝。如超静定预应力结构，在约束作用下形成的结构次应力；由变形变化引起的裂缝。结构由温度变化、收缩、膨胀和不均匀沉降等因素而引起的裂缝。其裂缝产生的特点在于首先结构要有变形，当变形得不到满足时引起内应力，而且应力与结构的刚度大小有关，当应力超过一定数值时引起裂缝，裂缝的出现使变形得到满足，应力随即发生松弛。
三、混凝土裂缝的处理方法与要点分析
（1）结构补强法。一般适用于因超荷载产生的裂缝（受力裂缝）或裂缝长时间未处理导致结构耐久性降低，通过结构补强的方式（如粘贴碳纤维等）增强结构性能，达到结构预定的使用功效，并保证结构耐久性。
（2）表面封闭法。适用于宽度较小、稳定及对结构承载力无影响的表面裂缝处理。
（3）填充密封法。用修补材料直接填充裂缝，一般适用于较宽（不小于0.3mm）的裂缝。
（4）压力灌浆法。应用范围较广，从细微裂缝至宽度较大的裂缝均可使用，处理效果较好，对于大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝具有明显的效果。
以上几种裂缝处理方法，针对不同的裂缝情况选择使用一种，也可根据结构或构件的实际情况选择多种处理方式。如：部分温度裂缝较大对构件承载力降低的情况需先对裂缝进行填充密封然后采用结构补强粘贴碳纤维布的方式进行处理。对于不均匀沉降造成的裂缝应先消除裂缝产生的原因，再进行稳定后裂缝的处理方式。
参考文献：
[1]杨金辉，汪仁和，张兴亮.浅谈建筑结构的检测[J].科技资讯.2008（08）
[2]张维民.对现代建筑结构检测与加固施工技术的探讨[J].今日科苑.2008（22）
关键词：建筑结构裂缝；检测；处理
一、常用的混凝土裂缝检测方法分析
混凝土结构裂缝是最常见的裂缝形式，其存在不仅会影响建筑适用性，还会引起结构构件钢筋锈蚀，加速混凝土碳化，降低结构的耐久性，对于影响结构整体性和刚度的裂缝还会成为结构的安全隐患。常用的混凝土裂缝检测方法主要有目测法、声发射法、红外热像法等。
（l）目测法
目前，最常用于发现裂缝的最简便方法是借助于放大镜用肉眼观察。在试验前用纯石灰水溶液均匀地刷在结构表面并等待干燥。当试件受外载后，白色涂层将在高应变下开裂并剥落。这时在混凝土表面裂缝会明显地显示出来。结构试验中，也有利用粘贴于试件受拉区的普通应变片，同过试件开裂后应变计读数发生突变来确定裂缝的产生。
（2）声发射法
声发射法是在荷载作用下，混凝土会发生应力和变形，当超过其弹性极限时，便会产生裂缝等局部断裂，在断裂面形成的同时，能释放出各种能量，如热能、光能等。声能AE也是释放出的一种能量形式，声能是以弹性波的形式释放出应变能，一般情况下，声发射检测的弹性波振幅很小，但仍能被放置在表面的AE传感器检测到。用不同测试位置上应力波到达的时间差，可确定声发射源的位置，即变形、断裂的位置。这样便可以通过测试混凝土中的AE，检测其内部的各种变化，获得用其它方法无法得到的有价值的信息。通过对声发射的位置进行分析，可检测裂缝的大小、种类、最大荷变应力、断裂进行的速度等。
（3）红外成像法
红外成像法是当被检物体存在不连续性时，由于连续区域和不连续区域的热扩散系数不同，物体表面相应位置的温度也就不同，即物体表面局部区域产生温度梯度，从而导致物体表面红外辐射能发生差异，红外探测器探测到物体的红外辐射能，经信号处理系统处理为热像图后由显示器显示出来，通过分析热像图就可以进行测温或推断物体内部是否存在缺陷。
（4）雷达法
雷达法是以微波作为传递信息的媒介，依据微波传播特性，对被测材料、结
构、物体的物理特性、缺陷做出无破损检测诊断的技术。用雷达波可检测桥梁、隧道、大坝混凝土裂缝、孔洞、缺陷等质量问题。其测定原理是：从天线向被测物发射短波脉冲，从被测物内不同物质的界面上返回到天线内，接收到该反射波后，根据和天线位置之间的关系，依反射波的分布，便可求出异物的位置。
（5）全息干涉法
全息干涉法是在同一张照相底片上，先让来自变形前的物体的物光波和参考光波曝光一次，然后再让来自变形后的物体的物光波和同一参考光波第二次曝光。将相隔一段时间拍摄的物光波分别记录在同一张全息图上，再现此全息图时，得到两个物光波，它们分别对应于变形前和变形后的物体。由于两个物光波的位相分布己经不同，所以它们叠加后将产生干涉条纹。通过这些干涉条纹的检测，就可获得被测物体在拍摄时问间隔内发生的变化。
以上几种检测技术中，声发射法都要求异常灵敏的传感头，并易于受环境干扰的影响，测试深度也有限；红外热成像技术易受被检混凝土表面发射率不均匀及背景辐射的影响；雷达法易受强电场干扰，使用场合受限制，测值误差大；全息法灵敏度比人工巡视高许多，但它只能检测结构表面的损伤，并且监测区域小，基本上用在实验室中。另外，以上检测方法，都只能定性检测，不能直接测量出裂缝的宽度，也不能测量出垂直于结构表面的裂缝，更主要的是只能单点测量，不能实现实时、在线监测，因而对有些复杂结构内部的状态监测与损伤估计还比较困难，甚至不可能。
二、建筑结构裂缝成因分析
建筑结构裂缝是造成建筑安全隐患的主要因素，结构的破坏和倒塌往往就是从裂缝发生扩展开始的，比如强烈地震后震区的建筑物上布满了形式各样的裂缝，进行荷载试验的钢筋混凝土梁上出现大量裂缝等等。裂缝的扩展是结构物破坏的开始阶段，相对某些裂缝，共承载力也受到一定威胁。同时，结构物裂缝还会引起渗漏，导致建筑物持久强度的降低，譬如保护层剥落、钢筋腐蚀、混凝土破化等。而当混凝土构件的裂缝发展到一定程度时，通常会腐蚀构件内部的钢筋等材料，从而降低了钢筋混凝土构件的耐久性、承载能力以及抗渗能力。不仅影响到建筑的外观和使用寿命，严重的话还会威胁到人们的生命安全。关于建筑结构裂缝产生原因，笔者认为主要有以下几个方面
1.设计方面的原因有：缺乏足够的强度储备，特别是抗地震荷载，结构细部设计不够完善；
2.混凝土材料方面原因：水泥凝结异常，混凝土的泌水、离析与沉降。骨料中含有氯化物，混凝土干燥收缩，碱骨料反应等；
3.施工方面的原因：如掺合料搅拌不均匀，搅拌时间过长，采用泵送混凝土时用水量和水泥量过大，浇筑不均匀，钢筋发生移位，钢筋保护层不足，模板支撑下沉，混凝土硬化前受到振动和荷载作用，脱模过早，早期受冻等；
4.外部使用环境方面原因：如环境温度与湿度变化、外部氯化物渗透等；
5结构在使用过程中承受两大类荷载，有各种外荷载和变形荷载（收缩、温度变化、不均匀沉降），统称为广义荷载。其中动荷载、静荷载和其它荷载，称为第一类荷载；而变形荷载称为第二类荷载。裂缝的成因主要有以下三种〔3〕：由外荷载引起的直接应力，即按常规计算的主要应力引起的裂缝；由外荷载作用，结构次应力引起的裂缝。如超静定预应力结构，在约束作用下形成的结构次应力；由变形变化引起的裂缝。结构由温度变化、收缩、膨胀和不均匀沉降等因素而引起的裂缝。其裂缝产生的特点在于首先结构要有变形，当变形得不到满足时引起内应力，而且应力与结构的刚度大小有关，当应力超过一定数值时引起裂缝，裂缝的出现使变形得到满足，应力随即发生松弛。
三、混凝土裂缝的处理方法与要点分析
（1）结构补强法。一般适用于因超荷载产生的裂缝（受力裂缝）或裂缝长时间未处理导致结构耐久性降低，通过结构补强的方式（如粘贴碳纤维等）增强结构性能，达到结构预定的使用功效，并保证结构耐久性。
（2）表面封闭法。适用于宽度较小、稳定及对结构承载力无影响的表面裂缝处理。
（3）填充密封法。用修补材料直接填充裂缝，一般适用于较宽（不小于0.3mm）的裂缝。
（4）压力灌浆法。应用范围较广，从细微裂缝至宽度较大的裂缝均可使用，处理效果较好，对于大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝具有明显的效果。
以上几种裂缝处理方法，针对不同的裂缝情况选择使用一种，也可根据结构或构件的实际情况选择多种处理方式。如：部分温度裂缝较大对构件承载力降低的情况需先对裂缝进行填充密封然后采用结构补强粘贴碳纤维布的方式进行处理。对于不均匀沉降造成的裂缝应先消除裂缝产生的原因，再进行稳定后裂缝的处理方式。
参考文献：
[1]杨金辉，汪仁和，张兴亮.浅谈建筑结构的检测[J].科技资讯.2008（08）
[2]张维民.对现代建筑结构检测与加固施工技术的探讨[J].今日科苑.2008（22）