结构安全性鉴定与裂缝 (1)
裂缝与结构安全性鉴定
周爱东（安徽省建设工程抗震测试研究所有限责任公司，安徽合肥230001）
摘要
裂缝是建筑工程常见的质量缺陷，为确保工程的安全，对裂缝的辨别、危害程度的确认及事故的处理均首先涉及结构安全性鉴定。本文从裂缝分析简述结构鉴定的复杂性，讨论鉴定中应当注意的技术细节，以期同行对结构鉴定的规范化、程序化进行深入思考。
Abstract
Cracks are the common quality defects of constructions. To ensure the safety of constructio ns, the cracks identificatio n, hazard recognition and incident hand ling are all first invo lved with the structural safety identification. This article briefly d iscusses the comp lexity o f structural identification fro m the cracks’analysis, and the technical details that should be noted during the identificatio n. The purpose is to get the peer’s in-depth think ing o f the standardization and programming o f structural identification.
关键词：安全性鉴定;裂缝；裂缝鉴定；检测；结构验算；混凝土品质；质量控制Keywords:Safety appraisal, Crack, Appraisal of cracks, Detect, Structural checking computation, Concrete quality, Quality Control
1 前言
安全性鉴定中的构件通常都会出现裂缝，裂缝的检查、检测、性质判断以及裂缝的关联性分析对结构整体的安全性判断起着至关重要的作用。裂缝的成因一般都会成为结构质量形成过程中的缺陷的重要依据。对裂缝的鉴定应该成为一项规范性较强的标准操作。
2 裂缝鉴定的一般程序
2.1 普通检测
2.1.1 现状调查：裂缝的型式描述、宽度、长度、在结构中构件上的分布、是否贯通（非贯通裂缝应该分类调查裂缝的深度）、缝内情况描述；
2.1.2 裂缝表面情况描述、裂缝两侧是否有剥离情况；
2.1.3 详细调查各类裂缝的出现时间和裂缝发展过程，这对裂缝的类型和成因判断很重要；
2.1.4 裂缝已经造成的影响：是否漏水、裂缝是否已经造成钢筋锈蚀、出现裂
缝的构件是否伴随出现可见的变形；
2.1.5 设计资料调阅：施工图和结构计算书；
2.1.6 施工情况调查：相关部分的混凝土配合比、原材料试验资料、试块报告（询问中间是否有实物检测，为什么做）、调阅混凝土施工记录（浇筑的批次划分、浇筑时间、运输过程中是否有超过约定的间断、体量较大的批次混凝土接缝安排以及接缝处理措施。对于无进场验收记录或记录内容空泛者，应在报告中酌情提出，同批次混凝土质量应该受到比较严重的质疑）。各批次混凝土浇筑期内的气候情况应重点关注，监理方面的资料和证词应当作为一项单独调查的内容；
2.1.7 使用情况调查：已完工建筑物着重观察有无明显超载的情况。未完工建筑物注重调查施工中的超载、过早加载和拆模时间。
2.2 附加检测
2.2.1 构件尺寸的核对和钢筋调查：对构件的承载力发生怀疑的时候应该记录构件的尺寸、钢筋位置和钢筋的规格，必要时应该做微破损检查；
2.2.2 混凝土劣化程度和钢筋劣化程度检测：老旧建筑物这一步必须做；
2.2.3 建筑物沉降观测：如果受检建筑已经安排沉降观测，应该调阅资料。当怀疑裂缝与沉降有关，同时无法获得沉降观测资料时，应当调查与假设的沉降可能相伴发生相关现象；
2.2.4 裂缝发展调查：裂缝是否稳定，若有发展应对正在发生的发展过程进行监测；
2.2.5 结构环境调查：当混凝土出现过速劣化的情况时，这一项内容很重要；
2.2.6 混凝土品质检测：这一项内容一般是在现象上已经对混凝土品质发生严重质疑，结果判断中品质描述已经成为必须内容时做。检测内容为：混凝土强度检测、混凝土是否有有害成分的检测、通过对混凝土结构的显微镜观察（做对比观察最好）了解混凝土成分的异常情况（如水泥水化中止、骨料杂质过多、离析等）。
2.3、技术人员分析：普通检测阶段，技术人员就应当介入。如果根据普通检测内容就能够确定裂缝的性质以及对结构的影响，检测可以到此为止；附加检测应该根据分析人员的要求提出检测内容。分析结论中应该包括裂缝的分类属性、成因、对建筑物的影响和加固要求。由于安全鉴定的委托中一般不包括加固方案，加固要求尽量不提及具体的工艺措施。
2.4、结构验算：对承载力降低的情况一般应该进行验算，抗震鉴定必须进行结构验算，验算时一般情况下应当使用与原设计相同的程序，若原设计使用程序不当，应当提出改用其他程序的理由，出现这种情况时应及时与委托方联系并征得其确认。
3 非结构性裂缝：此类裂缝是指并非由于受力原
因造成的可见裂缝就其成因可以分为下列几种。
3.1 混凝土凝结过程的非正常变形形成的裂缝：
典型的有水泥安定性问题引起的裂缝和骨料中
掺有反应性物质引起的裂缝，这类裂缝一般发现
的比较早，其结果是毁灭性的，通常必须拆掉重
做；
3.2 混凝土品质问题造成的裂缝。
3.2.1 混凝土掺有泥土、骨料质量低劣：合肥地
区混凝土生产过程的监控十分薄弱，砂石的含泥
量检测全无第三方见证。所谓两级配石子大多数
就是中石和“瓜子片”对掺形成，所谓的瓜子片
在无有效检查的市场情况下掺有大量石子生产的废料——石渣，因此合肥地区混凝土的粗骨料中石粉、针状片状有害碎石含量大。这不仅会影响混凝土的强度（强度一般用加大水泥用量来解决），对混凝土的密实度影响尤大，这种混凝土的收缩量大、抗拉性能也不好。
3.2.2 配合比不佳造成的混凝土品质缺陷：合肥地区的混凝土生产、混凝土施工的责任划分和监控空档过大造成奇异的混凝土品质问题。一、因为厂家将原材料控制中的问题用加大水泥用量来解决（对单一的厂家来说，这也许是解决问题最简便的方法）。二、施工单位提出的工作性要求失当，即使是输送高度很低的部位也要求较高的流动性。三、全地区商品砼基本属于远距离供料，以现在的交通情况，运输时间难以控制，运输过程中的加料、加水实际上处于无技术控制状态，进场的实用混凝土与生产单位下达的配合比失真的可能性极大，尤其在夏季是最突出的环节。四、混凝土输送方案与混凝土施工方案脱离，这就造成生产厂家一味追高混凝土的较大流动性。
以上问题造成混凝土自身的收缩性很大、混凝土密实性差且差异大、混凝土容易产生泌水离析等情况。这是合肥地区的收缩裂缝大量出现的重要原因。
3.3 混凝土浇筑养护期间的问题：混凝土施工安排不合理，在浇筑量大时尤
其严重，浇筑顺序、混凝土浇捣终止条件控制、接缝处理这些重要的技术控制在许多现场都处于完全缺失状态。养护期容易发生早期失水过速、过早加载和拆模过早的问题。前者造成的裂缝与浇筑情况密切相关，后者与混凝土施工的批量有较高的相关性。
3.4 温度裂缝。
3.4.1 环境温度造成的裂缝：环境温度可以造成结构构件的变形不均衡，因而形成裂缝，此类裂缝一般在结构完成后形成，与建筑物的形态、建筑物构件之间存在较大温差或材料的热变形差异过大有关；
3.4.2 混凝土内部温差裂缝：大体积混凝土水化热造成的混凝土内部不均匀温度场会产生混凝土内部和表面裂缝，此类裂缝由于发生在内部且不规律，补救比较困难，施工前的措施可以有效防止这类裂缝的出现。此类裂缝在混凝土浇筑不久就会出现。
第一类温度裂缝一般数量不多，与收缩裂缝相似，通常不会直接影响结构的承载力；第二类裂缝如果有数量较多的内部裂缝，对构件的结构性能的影响视裂缝的位置不同差异较大。
3.5 钢筋锈蚀造成的裂缝，钢筋锈蚀时产生的氧化物体积膨胀会将外侧混凝土涨开，锈蚀初期的裂缝为沿钢筋的纵向裂纹，严重时裂缝会发展成伴随崩落的破裂带（老旧建筑物可能出现）。
4 结构性裂缝：指承载力明显不足造成的裂缝。
结构性裂缝是承载力不足造成的，不同类型的受力形成的裂缝危害性不同，这种差异不仅在加固时有意义，检测以及加固前措施选择时也应该引起重视。
4.1 可能会造成构件脆性破坏的裂缝。
4.1.1 冲切破坏裂缝：板上集中荷载的周边环状裂缝或梁上集中荷载两侧的八字缝（竖向缝）。出现此类何在以当作混凝土强度、钢筋实际布置情况调查并作抗冲切验算；
4.1.2 剪切破坏裂缝：弯剪构件的剪力最大处的斜裂缝或接缝、酥松部位的横断面贯穿裂缝。做混凝土强度检测，发生部位如果设计设置抗剪附加钢筋应对钢筋实际布置情况进行检查。
4.1.3 梁的受压一侧的纵向裂缝：若发生在弯矩最大部位有可能是受压区混凝土达到极限变形的征兆，这种情况一般发生在超筋梁。形成超筋这种情况的可能有设计不当、混凝土强度过小、几何尺寸过小（尤其是高度）或混凝土品质过差、浇捣不合理造成梁混凝土沿高度的分层。检测内容应当包括上述各种因素的影响。
4.1.4 受压构件沿轴向的纵向裂缝：混凝土受压变形接近极限变形的征兆，出现此类情况是工程事故中的严重状态，检测加固前应当采取必要的支撑措施，这类措施应当结合轴向力验算制定。前期若需强度参考值，不可在原位取芯。即使在采取支撑措施以后取芯也应当经验算后在指定位置做，最好在同批次、同等级的其他构件上取芯。这类裂缝的检测处理应当与原设计单位分工合作，若委托中指明由检测方单独做，应当详细记录结构的实际荷载情况和已完成情况，按照实际情况建模验算。这种情况极罕见。
4.1.5 钢筋粘结力丧失造成的裂缝：结构设计中经常出现抗弯纵筋密度过高，钢筋混凝土上下形成近乎脱离的两块，这种情况下可能出现沿钢筋的纵向裂缝，一般出现在梁的侧边，这类裂缝与锈蚀裂缝的差别是钢筋无锈蚀。此类裂缝少见但很难加固。
4.1.6 预应力大梁预应力锚固实效造成的裂缝：与预应力丧失同时出现，一旦发生梁上会同时多道深入受压区的弯曲裂缝。遇此情况应当立即恢复支撑，支撑应当尽量施加反顶应力，重新张拉锚固裂缝自然闭合。
4.1.7 扭转造成的裂缝：承受扭矩的构件沿表面的螺旋形斜裂缝，明显承受扭矩的构件一般都有抗扭验算，出现这种情况的可能性不大。但支乘大尺寸次梁的边梁（特别是多道次梁）收到的扭矩不可忽视，在计算见图上，次梁的端支承简化为简支，这与实际约束情况不符。缺少抗扭验算的抗扭梁可能出现脆性破坏。
5 不会造成构件脆性破坏的裂缝
5.1 梁上的弯曲裂缝：出现在梁下弯矩最大处，一般是因为抗弯钢筋配置不足，此类裂缝两侧同时出现，下大上小，裂缝不延展到受压区不会出现脆性破坏。
5.2 板上弯曲裂缝：板下中部沿板的长向出现的裂缝，对于近乎正方形的板可能会在两个互相垂直的方向同时出现。板底筋不足所致。下大上小，一般不会贯通，若贯通，板厚过小的可能比较大（板面有较厚的酥松浮浆层与板厚过小效果相同）。裂缝一般不至于发展到板边，若发展到板边，应该考虑其他因素同时存在。
5.3 板上早期受力裂缝：拆模过早或（和）早期超载造成的裂缝，根据拆模（拆支撑）、加载的情况不同，裂缝差别很大。单纯的拆模早造成的裂缝最常见的就是板角八字形缝，与板角负筋下沉的裂缝相近（可能会同时存在板角负筋下沉情况），只是比较严重些，一般会贯通。此类裂缝若出现半边环状缝（同时有板下中间缝），拆模时的混凝土强度很低。早期超载的裂缝与板的一般受力裂缝相近，一般程度较重。
6沉降裂缝：沉降造成的裂缝与沉降情况、建筑物的整体刚度（竖向剪弯刚度，与结构的类型、布置有关）、构件刚度、构件变形能力是否有薄弱点（与构件的材质、连接和布置有关，包括围护构件）关系很大。由于沉降一般有滞后性，此类裂缝一般在建筑物接近完成或完成后很长一段时间才出现。沉降裂缝的出现一般会伴随出现其他状况，如整体倾斜、建筑物与周边室外地面脱开，严重者可能出现进屋地下管道的破坏。作出沉降裂缝的解释时应当与勘察和设计情况、施工记录、裂缝伴随现象、沉降记录对应思考，给出的解释应当对不均匀沉降发生的简图有大致的勾勒，简图能与上述资料相印证，裂缝的分布和走向与简图相对应。此时现场测量、检查记录和定性的分析比计算重要。
裂缝的成因十分复杂，对结构的影响也是十分复杂的，这种影响万万不能定量分析，做鉴定的结论应当十分谨慎。现在的检测结论中流行一种观念，温度缝、收缩缝对结构受力没有直接影响。这是十分错误的。即便是最简单的受弯梁，裂缝的存在对极限荷载也有明显的影响。板上的收缩缝通常不会造成板的过大变形和破坏，但板的一个重要作用是承担水平力在各承力构件中的重分配，即使是由于过长或局部开洞造成的单一收缩或温度缝，也使得这种重分配的能力在本开间丧失。由于混凝土品质缺陷产生的裂缝数量多（曾有一块板出现十多道各种走向的裂缝）、分布广且走向不规则，这种板的平面内刚度较之整体板差得多，且无法做定量分析。这种情况如果出现在刚度分布比较均匀的较低的多层建筑中影响尚不严重，如果出现在高层中，对建筑物的抗震性能的影响可能是灾难性的。
结构鉴定的复杂性往往较之设计尤强，在现阶段，鉴定依据的检测、计算手段不足。在做结构鉴定工作时，从委托阶段就应该严谨地界定工作范围，下结论时，特别是缺陷对结构性能影响的结论，措辞应当严谨谨慎，严禁出现外延可以随意伸展的模糊用语，提出自己看法的同时，最好同时提出“以上缺陷对结构性能的影响请设计单位作出自己的判断”。这不只是谦虚，更重要的是严格界定法律责任。措辞严谨精确是工程技术人员的应有素养，严格界定结论外延则是必要的自保措施，做结构鉴定不可不知。
参考文献：
1、王九雨：泵送混凝土的裂缝分析
2、张彦霞等：随即裂缝对混凝土梁极限承载力的影响
3、徐继民等：矿区混凝土劣损检测与加固
4、李惠强著：建筑结构诊断鉴定及加固