建筑工程施工中应用传感器探测混凝土裂纹及裂缝的防治技术试析

翁邦正，张田庆，庞拓，李洪，闵旭

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

在建筑工程施工过程中，混凝土经常受到热裂缝的破坏，一旦浇筑大体积混凝土，水泥水化会使其温度升高[1]。大量研究结果表明，混凝土外表面的冷却速度快于芯部，由于混凝土导热性差，表面与芯部之间的温度梯度较大[2]。在早期，由于温差引起的混凝土不均匀膨胀在表面产生热拉应力，而在后期，由于相邻混凝土或岩体的变形，在约束面附近的混凝土中产生拉应力[3]。早期混凝土的抗拉强度较低，当混凝土中的抗拉应力超过其抗拉强度时，就会发生热开裂[4]。除此之外，其他混凝土结构中也会出现热裂缝，如大体积基础、墩、厚板、核电站、结构柱等混凝土结构中的裂缝破坏了混凝土结构的整体性，降低了结构的耐久性[5]。因此，关于混凝土裂缝防治技术在建筑工程施工中的应用，成为当前相关领域重点研究的课题之一。

2 工程概况

某市某小学教学楼共计三层，始建于1993年，建筑面积为2700m2，该教学楼的建筑结构为一侧连廊的单跨框架式。具体结构参考见表1所示。

表1 结构控制参数鉴定结果汇总

3 混凝土裂缝倍位的分析及防治

3.1 传感器探测混凝土裂纹及裂缝的防治技术分析

随着试验研究对钢筋混凝土设计中使用性能（裂缝）要求的需要，数值研究也得到广泛应用[6]。目前，用于检测和量化工程系统中裂纹的可用工具和技术主要为传感器，可以基于振动传感器获取表面数据。当传感器靠近裂纹放置时，可以更准确地检测到裂纹。然而，这些工具和技术无法识别裂纹中的分支以及裂纹随时的扩展。基于此，本研究利用图像处理工具和技术量化裂缝，同时，以现代科技术对当前建筑物进行鉴定评估。

在建筑施工中，最常见的裂缝是房屋四周阳角处，一般会出现形状突变，以及小面积的楼板裂缝。这种裂缝所在部位，会影响建筑整体美观，强度也难以符合质量要求。因此，面对这种裂缝问题，应及时采取措施（见图1）。

图1 混凝土裂缝情况展示

综合来看，得到第一等级鉴定评述。

①建筑外部存在几处较为明显的水平横向混凝土裂缝，基础并未存在不均匀沉降，建筑周边未出现危险的地质形态。

②建筑承重主体未见明显脱开现象。

③本次研究的建筑结构处于抗震有利地段，但结构的刚度分布不均。

④建筑结构中梁、柱位置的砼符合强度要求，但砂浆材料并未满足现行标准的强度要求。

混凝土裂缝对整体建筑结构体系的影响系数获得：在鉴定中发现，圈梁的设置并不符合当前规范要求，因此，体系影响系数取ψ2=0.7，既有建筑的构造设置不符合国家规范要求乘以0.8的系数。结构体系还需要考虑砂浆强度，等级为M4，再对其乘以0.9的系数，综合约等于0.5。除考虑结构体系系数外，还需要考虑局部影响系数，该系数主要对墙肢局部位置尺寸予以鉴定，鉴定结果显示该部位尺寸不符合规范要求，故，影响系数取ψ2=0.9。

3.2 防治技术措施

墙体以及阳台板、檐口板裂缝宽度＜1mm的裂缝采用灌缝胶封闭；＞1mm的裂缝，且与圈梁脱离的凿除。具体建筑结构墙体加固情况，可见下图2～3所示。

图2中，第一层墙体加固，对外需采用钢筋网加水泥砂浆面层加固，部分墙体采用钢筋混凝土板墙面层加固措施。

图2 一层墙体加固平面图

图3中，全部横向墙体凿除粉刷层后采用钢筋混凝土板墙面层加固，全部纵向墙体凿除粉刷层后，采用钢筋网水泥砂浆面层加固。

图3 二层墙体加固平面图

钢筋锈蚀胀裂、砼剥落部位：去除松散砼，外露钢筋涂抹阻锈剂后采用聚合物砂浆封闭。部分纵横墙交接处、房屋四角及支撑大梁墙段位置增设构造柱。全部梁柱构件凿除粉刷层后，涂抹阻锈剂。楼面及屋面预制板均重新浇筑细石混凝土，墙体与柱连接处增设拉结钢筋，阳台板粘贴碳纤维布加固。加固施工前，须对建筑物进行核对，与原设计图纸复核无误后方可按本图进行加固施工。同时，应对建筑物加强沉降观测。另外，预制板采用角钢支撑系统进行加固处理；在对单跨连廊的处理时，应增设一跨框架将单跨框架改造为双跨框架结构。

4 结语

本研究结合某建筑工程项目的分析，提出关于混凝土裂缝防治技术在建筑工程施工中的应用试析，研究发现，在混凝土裂缝防治技术实施前，应能够利用现代科技手段，准确进行建筑结构中砼裂缝原因的评估，从而更有针对性地提出防治技术措施，保证建筑施工的质量达标。