第7卷第1期2010年3月长沙理工大学学报(自然科学版)
Journal of Changsha U niversity of Science and T echnology(N atural Science)Vol.7No.1Mar.2010
收稿日期:2010-03-17
作者简介：王季青(1967-)，女，湖南长沙人，长沙理工大学副教授，主要从事施工技术与项目管理方面的研究.
文章编号:1672-9331(2010)01-0046-06
现浇混凝土楼板裂缝检测与静载试验
王季青，胡春兰
(长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙 410004)
摘 要：针对某住宅现浇混凝土楼板出现裂缝的问题，进行现场静载试验.采用ANSYS 10.0有限元分析软件对此次试验进行模拟，分析了裂缝的存在对试验楼板的承载能力、变形能力以及正常使用能力的影响.并在试验过程中记录楼板裂缝的变化和扩张情况，结合工程实际情况分析了裂缝产生的原因，提出了裂缝的修补措施.
关键词：现浇混凝土楼板；裂缝；静载试验;ANSYS 10.0中图分类号:TU317+.2
青龙探爪
文献标识码:A
C racks detection of an in 2situ concrete floor and study of static load tests
WAN G Ji 2qing ,HU Chun 2lan
(School of Civil Engineering and Architecture ,Changsha University of
Science and Technology ,Changsha 410004,China )
Abstract :A field static loading test is carried out to solve t he problem of t he cracks in cast 2in 2place concrete floor of a residential building ,using t he finite element analysis software ANS YS 10.0to build a model of t he test.The influence of t he test floor πs capability ,de 2formation and t he ability of normal u were analyd by t he existence of cracks.During t he test ,recording t he movement and expansion of cracks ,combined wit h practical engineering sit uatio n ,t he caus of t he cracks are analyzed ,and measures are p ut forward to patch t hem.
K ey w ords :cast 2in 2place concrete floor ;crack ;static loading test ;ANSYS 10.0
作为传递楼面荷载的承重构件，混凝土楼板需要满足承载、变形及正常使用等要求.由于混凝土材料的抗拉性能较弱，当结构受力或温度等发生变化时，混凝土产生拉应力，易导致裂缝的产生，所以在工程界普遍认为混凝土楼板是带裂缝工作的[1].但裂缝的出现会降低楼板的承载和变形能力，导致结构安全性和工程寿命的降低.因此，要采用适当的检测方法，全面评定裂缝的产生原因和特性，保证结构的安全和使用性能.1 裂缝的评定
三百山景区1.1 裂缝的种类和成因
混凝土结构裂缝总体可分两大类:
1)结构性裂缝，即由外荷载直接应力或次应力作用引起的裂缝.多由结构应力达到极限值，造成承载力不足而引起的，是结构开始破坏或强度不足的征兆.结构性裂缝[2]的分类见图1.
第7卷第1期王季青，等：现浇混凝土楼板裂缝检测与静载试验
结构性裂缝脆性破坏引起的裂缝
受压构件裂缝
斜截面裂缝
冲切面裂缝
受弯构件受压区裂缝
塑性破坏引起的裂缝
受拉构件正截面裂缝
受弯构件正截面受拉区裂缝
大偏心受压构件正截面受拉图1 结构性裂缝分类
Fig.1 The classification of structural cracks
2)非结构性裂缝，即由变形引起的裂缝，是检测中常见的裂缝.其特征是构件变形时受到约束和限制而产生的内应力大于混凝土的允许拉应力，导致混凝土被拉裂.非结构性裂缝对结构的承载能力影响不大，可对结构的耐久性、抗渗及使用等损害大.非结构性裂缝主要有以下几种类型[3]:①收缩裂缝，由于混凝土养护不当，使混凝土内外收缩不均匀而引起的表面裂缝，混凝土水灰比、塌落度过大也易引起此类裂缝;②温度裂缝，内外温差使混凝土构件产生的温度应力超过混凝土抗拉强度而产生的裂缝;③沉降裂缝，由地基沉降不均匀或现浇板的弹性变形等原因引起的裂缝;④施工不当造成的裂缝[4]，
由于浇筑或振捣不良、模板过于干燥等原因引起的裂缝;⑤化学裂缝，如钢筋锈蚀裂缝、碱骨料反应裂缝等.
1.2 裂缝的处理
因外荷载引起的结构性裂缝已影响到混凝土的结构性能，需采取结构加固措施，如：加大楼板厚度、预应力法加固、增设支点加固、粘贴碳纤维或钢网加固等[5].重大结构裂缝的修复应经设计单位提出方案，建设单位论证后才能采取措施.而对于非结构性裂缝的处理方法[6]则如表1所示.
表1 非结构性裂缝的处理方法
T able1 The treatment measures of unstructural cracks 裂缝类型处理方法
表面裂缝 采用裂缝表面抹水泥砂浆、涂环氧胶泥或刷沥青、贴环氧玻璃纤维布封闭处理.
裂缝宽度
大于0.2mm且小于0.4mm 采用压力灌浆、嵌缝封堵法处理.灌浆法是用压力设备将胶结材料灌入裂缝，硬化后与混凝土形成整体，起封堵加固作用，常用材料有水泥浆、环氧树脂；嵌缝法是沿裂缝凿槽，嵌填止水材料以封闭裂缝，常用材料有聚氯乙烯胶泥、聚合物水泥砂浆.
裂缝宽度大于0.4mm 采用压力灌浆，再结合混凝土加固法处
理裂缝，如：在裂缝两侧贴环氧玻璃纤维布.
1.3 裂缝的评定过程
初步分析裂缝的成因→测试裂缝对结构承载
力及变形的影响→评定裂缝对结构性能的影响→
对裂缝采取经济合理的的处理方法[7].
2 实例
检测楼板为长沙市某在建住宅小区内一出现
较多裂缝的钢筋混凝土楼板，楼板尺寸为4.2m×
3.6m，板厚为10cm.布筋为正弯矩钢筋双向双
层<8@150，负弯矩钢筋<8@100.混凝土等级为
C25.住宅楼结构安全等级为二级，耐火等级为二
级，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为6度,
建筑抗震设防分类为丙级，场地类别为Ⅱ类.
2.1 试验目的
通过楼板静载试验实测楼板的荷载效应，分
别将荷载作用下挠度、应变的实测值与理论值相
比较，检验楼板是否满足设计荷载标准及正常使
用要求.在试验过程中检测楼板是否出现新裂缝、
原有裂缝是否扩张，全面评定裂缝的成因和特性,
综合试验结果判定裂缝的存在对试验楼板承载能
力、变形能力以及正常使用的影响.
2.2 试验内容与方法
挠度采用吊锤法测试[8].在试验楼板下表面
布置5个测点，分别布置在板跨中位置的横向四
分点处，测点布置见图2.用百分表测试吊锤下各
测点在各级荷载作用下和卸载后楼板的挠度值.
应变采用电阻式应变片和静态应变仪测
试[8]，测试各测点在各级荷载作用下和卸载后楼
板应变的变化情况.共布置7个应变测点，分别布
置在楼板下表面跨中位置的单向四分点处，其中
跨中位置布置应变花.测点布置见图3和图4.
采用读书放大镜、钢卷尺和裂缝测宽仪观测
裂缝在试验过程中宽度和长度的变化，加载前对
原有裂缝顶端涂覆石膏[9]，观测裂缝在各级荷载
作用下和卸载后的稳定性和扩展情况，以及是否
出现新裂缝.
该试验采用堆载法施加荷载，于整个楼板均布
加载砂袋(每袋25kg).试验荷载选取楼板活荷载
设计值2.0kN/m2、恒载设计值1.2kN/m2.根据公
式P=(2.0+1.2)×a×b[10]，得P=4.8t，分三级
加载(对应荷载分别为2.4,1.2,1.2t)，两级卸载
(对应荷载分别为2.4,2.4t).加载图见图5.
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长沙理工大学学报(自然科学版)2010年3
月
2.3
检测结果及分析理论计算采用ANS YS 10.0有限元分析软件，对试验楼板的荷载试验进行模拟数值分析[11].楼板模型划分单元288个单元，采用简支支撑双向板模式.荷载采用均布面荷载，分三级加载.计算模型见图6,Ⅲ级荷载下的挠度云图见图7.
1)挠度、应变结果对比分析
将挠度、应变的试验所测值和有限元分析理论值进行比较，具体数据分别见表2和表3.描绘出号点的挠度、应变实测值和理论值的关系曲线
(见图8和图9)
.
比较实测值与理论值可知:①各测点挠度、应变实测值均小于理论值，说明该楼板在设计荷载作用下有一定的安全储备，裂缝的存在对试验楼
工商银行笔试
板刚度的影响不大;②在各级荷载作用下，挠度、应变实测值的线性关系均较好，说明试验楼板在试验荷载作用下处于弹性工作状态;③卸载后挠
8
4
第7卷第1期王季青，等：现浇混凝土楼板裂缝检测与静载试验
度、应变恢复均较好，最大残余变形为0.01mm ,
最大残余应变数值为2μ
ε，说明试验楼板在试验荷载作用下没有产生塑性变形.
表2 试验楼板典型点挠度实测值与理论值比较表
T able 2 The differences between the test results and the theoretical results of deflection
mm
挠度测点
Ⅰ级加载实测值
理论值
Ⅱ级加载实测值
理论值
Ⅲ级加载实测值
理论值梦见房屋漏雨
Ⅰ级卸载实测值
理论值
Ⅱ级卸载实测值
理论值
10.050.080.070.120.110.160.070.080.00020.140.200.230.290.280.390.170.200.01030.180.230.280.340.360.450.190.230.00040.160.200.250.290.310.390.180.200.0005
0.05
0.08
0.08
0.12
0.10
0.16
0.06
0.08
0.01
表3 典型点应变实测值与理论值比较表
T able 3 The differences between the test results and the theoretical results of strain με
室内植物应变测点
Ⅰ级加载实测值
苹果手机应用锁理论值
Ⅱ级加载实测值
理论值
Ⅲ级加载实测值
理论值
Ⅰ级卸载实测值
理论值
Ⅱ级卸载实测值
理论值
1-6-12-8-18-11-24-8-12-1027
8
11
12
教师节画画14
16
8
8
2
33-13-219
36
29
54
41
72
22
36
-2
4681012151688205
-7
-12
-11
-18
-14
-炖盅炖汤食谱大全
24
-9
-12
2)裂缝
整个试验过程中未出新裂缝，荷载作用下原有裂缝宽度有所发展，长度没有扩展，卸载后所观测的裂
缝扩展宽度基本能恢复，说明裂缝属于非结构性裂缝.依据对现场的调查得知，裂缝的产生缘由是混凝土楼板的养护不当，以及温度和湿度变化所产生的拉应力大于混凝土的允许拉应力，导致混凝土被拉裂.现场描绘的楼板裂缝位置及裂缝长度见图10，现场拍摄的楼板局部裂缝见图11，试验中裂缝宽度变化情况见表4.
表4 试验中裂缝宽度变化表
T able 4 The variation of crack width during the test
mm
裂缝空载
Ⅰ级加载
Ⅱ级加载
Ⅲ级加载
卸载
①0.350.400.430.450.36②0.210.240.260.270.22③0.180.210.220.230.18④0.120.140.150.160.12⑤0.210.240.260.270.22⑥0.240.270.280.290.25⑦
0.27
0.30
0.31
0.32
0.27
9
4
长沙理工大学学报(自然科学版)2010年3
月
3)建议
通过现场荷载试验可知，试验楼板在设计荷载作用下能满足承载能力极限状态要求，裂缝的存在对结构承载能力、变形能力以及正常使用的影响不大.但为了满足美观和使用上的要求，防止钢筋的锈蚀，提高耐久性和抗渗能力，需对其进行修补，以增加结构整体性、刚度和抗裂度.故建议对裂缝宽度小于0.2mm的裂缝可用水泥砂浆和合成橡胶的搅合物镶嵌表面，以固定裂缝和阻止裂缝的扩张；裂缝宽度
大于0.2mm的裂缝采用压力灌浆，材料采用环氧树脂灌浆，注入构件内部，对裂缝进行粘合封闭和补强，避免结构过早失效.
3 结论
混凝土结构裂缝是一种普遍存在的现象，其产生的原因很多，一般是由多种因素叠加而引起[12].裂缝的出现不仅会降低结构的抗渗能力，影响其使用功能，而且会引起钢筋锈蚀，混凝土碳化，降低材料的耐久性，影响结构的承载能力.针对某实际工程楼板的裂缝问题，作者通过现场检测试验与理论分析相结合的方法，评定了裂缝产生的原因及其对楼板承载力的影响，提出了修补方案，供同类工程裂缝的分析和处理借鉴与参考.
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