钢筋混凝土结构裂缝的检测与安全性评价研究
2008-10-30 00:00
关键词：混凝土；裂缝；检测；安全评价；构造措施；分布钢筋
1. 引言
混凝土是一种多组分的混合材料从配料、搅拌、成型至养护诸工艺环节，无不影响混凝土的质量。近年来，随着我国工程建设质量管理的加强，混凝土无损检测技术的作用日益明显，从而也促进了该项技术的迅猛发展。
2. 国内钢筋混凝土结构检测方法
2.1 混凝土结构检测常用方法的分类和特点
1) 检测结构构件混凝土强度值；
2) 检测结构构件混凝土内部缺陷如混凝土裂缝、不密实区和孔洞、混凝土结合面质量、混凝土损伤层等；
3) 检测几何尺寸如钢筋位置、钢筋保护层厚度、板面、道面、墙面厚度等；
4) 结构工程混凝土强度质量的匀质性检测和控制；
5) 建筑热工、隔声、防水等物理特性的检测。
2.2 钢筋混凝土结构检测方法的选择
钢筋混凝土结构检测着重对混凝土强度等级和缺陷、钢筋保护层厚度和位置、混凝土构件几何尺寸、楼板厚度等进行检测。对混凝土构件强度的检测，可采用回弹法、超声一回弹综合法等检测方法。一般工程优先采用回弹法，对大型工程如采用回弹法检测仍达不到设计要求或对回弹法检测有怀疑时，应采用超声一回弹综合法检测。对构件混凝土内部不密实区、空洞等缺陷的位置和范围的检测，可采用带有波形显示功能的超声波检测仪，测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度、首波幅度和接收信号主频率等声学参数，并根据这些参数及其相对变化，判定混凝土中的缺陷情况。对板厚的检测，可采用雷达波法、冲击一回波法、冲击共振法、超声脉冲回波法等检测方法。
3. 钢筋混凝土结构裂缝检测与分析
3.1 钢筋混凝土结构裂缝的基本概念
结构试验表明，裂缝的出现和开展是结构破坏的先兆。建筑物中裂缝的存在预示着结构承载力可能不足，过大的裂缝会促使钢筋锈蚀而降低结构耐久性，会造成房屋渗漏，影响建筑物美观。所以，习惯上都不允许建筑物产生裂缝。但客观现实，钢筋混凝土结构物的裂缝很难完全避免，就经济及科学观点，一定程度的裂缝是可以接受的。裂缝成因比较复杂，危害程度不仅与裂缝大小有关，而且与裂缝性质、产生原因及结构功能要求的不同各不相同。不同类型的裂缝处理方法各异。
3.2 裂缝调查
[Page] 1) 外观检测
裂缝外观检测主要包括裂缝的形式、裂缝部位、裂缝走向、裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度。裂缝发生及开展的时间过程，裂缝是否稳定，裂缝内有无盐析、锈水等渗出物，裂缝表面的干湿度，裂缝周围材料的风化剥离情况，等等。裂缝外观检测常用的仪器有刻度放大镜。对于活动裂缝，应进行定期观测，专用仪器有接触式引伸仪、振弦式应变仪等，最简单的办法是骑缝涂抹石膏饼观察。
2) 裂缝成因调查
裂缝成因调查是为裂缝原因分析提供依据，包括对材质、施工质量、设计计算与构造，使用环境与荷载等方面的调查。材质，主要是水泥品种及安定性，砂石质量，是否存在碱性骨料，外加剂性能及用量。施工质量，主要是混凝土的强度、密实性、养护情况，钢筋位置及数量，模板刚度及支撑情况。材质与施工质量调查方法，主要是核查保证资料、有针对性地辅以现场检测核对。使用环境与荷载，主要是分析结构在使用中的温度、湿度变化，是否存在有害介质作用。
3.3 裂缝检测方法
混凝土结构的裂缝宽度、数量、深度、走向和位置是判断结构受力状态和预测剩余使用年限的重要特征之一。对混凝土结构作可靠性鉴定必须对结构的裂缝状态进行检测和分析。产生裂缝的原因很多，从工程鉴定和处理的角度可以将其归纳为受力裂缝和非受力裂缝两大类，检测时应注意区分。裂缝的形态各异，能否正确区分要依靠检测人员的理论知识，掌握鉴定规程的水平和工程经验。实际工程中常有两种类型裂缝的混合体。
3.4 裂缝成因分析
裂缝成因分析是为裂缝危害性评定及修补方案提供依据，若不经分析或忽略成因分析就进行裂缝处理，往往会导致决策错误，使本不需要加固的结构而花费了大量的人力、物力去补强加固，使己处在危险状态、本应该拆除的结构，却因草率处理而潜藏着突发事故的危险。
4. 钢筋混凝土结构的安全性评价
结构安全性是结构可靠性的一部分(结构可靠性包括安全性、适用性和耐久性)。结构安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下，承受可能出现的各种作用的能力，以及在偶然事件发生时和发生后，仍保持必要的整体稳定性的能力。结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要取决于结构的设计与施工水准，也与结构的正确使用(维护、检测)有关。对结构工程的设计来说，结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。
5. 钢筋混凝土构件安全性评价
[Page] 5.1 钢筋混凝土结构构件安全性评价概述
在影响现有结构(构件)的可靠性状态的各种因素中，对结构安全性起决定性作用的是构件的极限承载能力，而其它因素诸如裂缝、变形、偏差等，其影响可以体现在构件的承载能力下降上。根据现有结构(构件)的极限承载能力及结构(构件)所受外力，可计算出可靠性指标，从而得出构件的安全等级。
5.2 钢筋混凝土结构构件安全性评价的内容
钢筋混凝土结构构件的安全性评价包括构件的承载能力、构造和连接、裂缝、变形四个子项的评定。承载能力和构造与连接是重要子项，裂缝和变形是次要子项。钢筋混凝土结构的承载力，取决于混凝土、钢材的材质。
5.3 钢筋混凝土结构裂缝评定等级
构件裂缝控制等级的划分主要考虑结构的功能要求，结构所处的工作环境，钢筋种类对腐蚀的敏感性;现行设计规范的裂缝控制等级;国内外试验资料和国外规范的有关规定;工程实践和调查等4个因素。
5.4 钢筋混凝土结构构造和连接子项评定
预埋件的锚板和锚筋的构造合理，经检查无异常(无变形或位移)者，可根据承载能力评为a级或b级;当预埋件的锚板有明显变形或锚板、锚筋与混凝土之间有明显滑移、脱落现象时，根据其严重程度可评为c级或d级。连接节点的焊缝或螺栓符合国家现行规范规定和使用要求者，可评为a级或b级;当节点焊缝或螺栓连接有局部拉脱、剪断、破损或较大滑移者，根据其严重程度可评为c级或d级。
6. 结语
病害建筑物的挽救，关乎国计民生，是关系到保护既有建筑物、构筑物的正常使用，保护广大居民的人身安全和正常生活条件，使各类病害建筑物转危为安，延长建筑物使用寿命的重要工作。对于已经发生病害和造成损坏的建筑物、构筑物，首先应通过检验、鉴定判别事故原因，进行结构和构件安全性的评价，然后有针对性地采取加固措施进行挽救，使建筑物的使用安全性获得保证。
参考文献：
[1] 江雪, 葛宪好, 王蕾, 王晓峰. 粘钢法在拆墙扩跨中的应用[J]. 广西城镇建设, 2003, (08).
[2] 梁义东. 广西地区公路隧道建造技术述评[J]. 广西交通科技, 2003, (05).
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