建筑施工过程中结构裂缝监测与修复技术

1 前言

房屋结构开裂是一项重大的质量风险，对其进行智能监控和系统维修的研究十分紧迫。目前，对于混凝土构件的裂纹检测及修补方法的研究已取得较大进展。在此基础上，通过构建热-力-热-力多场耦合效应的预报模型，发展多源信息融合的智能监控体系，并结合修补材料的特性，形成系统性的修补方法，为我国建设项目中的病害防治提供新的理论支撑。

2 建筑物开裂的成因及危害性

2.1 建筑物开裂的成因与原因分析

建筑物开裂是由内部和外部两个方面共同作用的结果。在混凝土开裂过程中，由于水泥水化热和外界温度的改变，在混凝土中会出现较大的应力 开裂 七夕 负载压力也是影响建筑物整体性能的一个主要原因，包括恒载、活荷载和地基沉 了较大的变形。同时，由于混凝土配合比和养护措施的不合理，都会使裂纹的发展 对多 实例的研究，发现由热应力引起的开裂高达63%，加载应力高达28%，其它原因约占9%。其中，多个影响因子的共同影响将加快裂纹的发展，从而提高其失效概率。

2.2 建筑物开裂的危险性及其监控的必要性

建筑开裂是影响建筑安全的重要因素。由于裂纹的存在，使混凝土梁的受力面积减小，产生了应力重新分配，从而影响了混凝土的受力性能。 试验 当裂纹直径大于 0.3m♯: ，其防护作用将大大减弱，并加快了混凝土的腐蚀速度。外界介 会引起构件的力学特性退化，降低构件的服役年限。试验结果表明，混凝土 降 20%^～40% 。在湿度大的条件下，混凝土开裂会加快混凝 的碳化和氯离 的结构强度不断降低。考虑到裂缝破坏的累积和隐匿特性，构建裂缝在线监控体系，对于精确预测裂缝发展趋势，防止结构安全事故发生起到关键作用。

3 建筑物裂纹修补工艺的探讨

3.1 修补材料的试验和选择

在此基础上，结合智能监控技术，获得裂纹特性参量，构建修补材料的性能要求评价体系。针对由热-应力为主的裂纹，宜选用适合形变性能好的材质；针对加载-应力为主的裂纹，主要研究其力学特性指数。环氧树脂具有优良的机械性能，其抗压强度、抗拉强度、粘接强度分别为85 MPa、18 MPa 和 8.5 MPa。结果表明，该材料的拉伸性能优良，其拉伸延伸度可达到30%，适合于主动裂纹的修补。该修补材料具有良好的与混凝土基质相容性，28 天抗压强度达到65 MPa。

3.2 压裂修补工艺

该修复工艺包括三个步骤：表面处理，材料注入和固化。对裂纹进行了抛光，并配合高压气清洗，以保证裂纹面的洁净。对50mm 以上的裂隙，可采取3 .5 MPa 的灌浆工艺；对于不超过0.5 毫米的裂隙，可采取表层封堵加渗灌浆的措施。对于贯穿裂纹，采取了双向灌浆技术，并在裂隙两边进行了交替灌注修补料。利用在线监控技术对其进行了动态监控，并对其进行了动态监控，并对其进行了压力-流速-时间的变化规律[2]。在养护过程中，依据不同的材质特点，设置不同的温、湿环境，以保证修补材料的完全硬化。

3.3 修补的品质检验

对修补件的质量进行了测试，并对其进行了分析。采用超声探测法评价修补体的充填性，并将其与修补前的声震时间和振幅衰减值进行比较，以判定修补体填充状况。采用红外热像方法对修补后的焊缝进行了温度场的测量，并对修补后的裂纹进行了诊断。对重点区域进行钻孔取心，利用微观测试手段评价修补材料与基底的粘结情况。修补效果的评估以充填率、粘结强度和压实度为主要指标[3]。利用 CT 成像对充填度进行量化分析，从而获得3D 可视化评价。结合强度通过拉伸实验测试，并对其强度进行了测试，并对其进行了加固处理。

3.4 维修效益评价系统

在此基础上，提出了一套基于结构性能恢复、耐久性提高和经济性能的评价方法。通过静载荷实验对修补后的构件进行承载能力、刚度和变形特性的检测。采用应变监控技术对修补部位的受力状况进行了研究，并对加固后的受力性能进行了评价。耐久性评价包括防渗、抗冻和抗碳化三 个方面，并通过加速老化试验来评价加固后的耐久性。在经济方面，综合考虑了材料费用、建造费用和维修费用，并对其进行了生命周期费用估算。

4 在实际项目中的运用

4.1 项目概况

该社区包括7 栋15 F 的高层住宅和1 栋11 F 的公共租赁住房，占地面积22373 平方米，建筑面积64 118平米，其体积系数 2.0，建筑密度为 25%，绿化比例为 30%。该停车场共有 458 个车位，包括 50 个机动车位和451 个非机动车位。地下室设置在场地的东北面，而社区的主要入口则在场地的东面。自从地铁车站投入使用以来，就存在着一系列的工程问题。通过对该工程的监测，在该工程的南侧，发现了多处贯穿裂纹，最大的为2.0mm，且有明显的蛛网状裂纹，并有部分混凝土表面发生了剥离。

4.2 重建计划的制订和执行

在此基础上，根据修补材料的综合性能评估指标和辅助决策系统，对各类裂纹进行了优选。对渗漏部位，以0.4 MPa 为宜，使用低粘性的改性环氧树脂（粘度0.5 Pa. s）对渗漏部位进行了压力灌浆；在开裂部位，采用高强度高分子材料（抗压强度大于60 MPa）进行修复；利用环氧树脂对钢筋进行了防腐处理。在修补过程中，采用了在线监控技术，实现了对混凝土的应力和变形的有效监控，并对所需的物料进行了准确的测量。经实际应用，该工程的混凝土衬砌混凝土开裂充填率达到95%，混凝土的各项性能指标得到了较好的恢复。

5 结论

项目拟通过构建智能化监控体系，发展系统性修补方法，以解决工程建设中出现的开裂问题。通过本项目的研究，有望在监测精度、识别精度和恢复效率等多个层面上获得重要的研究结果。其关键结果是：

1)所研制的多源信息融合的智能化监控体系，其特点是精确到0.01 毫米。通过对混凝土内部温度和压力的相互影响机理的研究，得出了混凝土开裂的最大原因是由温度应力引起的，高达 63%。2)利用改进的U-Net 深层卷积神经网络进行裂纹识别，并与卡尔曼滤波相结合，将裂纹识别精度提高到95%以上，从而进一步提高裂纹识别的可信度。

3)研究开发系统的修补工艺，根据不同的裂纹，选择改性的聚氨酯和环氧树脂作为修补材料，使其达到原来的90%。与常规工艺相比，新工艺可节约费用32%，经济效益明显提高。

参考文献

[1]王建,张妍妍 .建筑工程混凝土施工裂缝控制技术[J].模型世界,2024(21):119~121.

[2]杨树浩.建筑工程混凝土施工裂缝控制技术[J]. r^∗ 东建材,2024(4):131~134.

[3]王向阳.建筑施工混凝土裂缝控制技术[J].建材与装饰,2024(32):1~3.