裂缝是混凝土结构中常见的现象。裂缝可能是塑性收缩或建筑运动的结果。此外，由于混凝土构件超载或徐变，裂缝也可能发生。化学反应，如碱-集料反应和腐蚀可引起开裂。材料和结构工程师感兴趣的是混凝土裂缝背后的主要原因，并确定现有裂缝的程度和严重程度。工程师经常使用两个参数来表征裂缝:裂缝宽度和裂缝深度。在这篇文章中，我们将回顾3种评估混凝土裂缝深度的方法。
什么是裂缝|为什么混凝土会开裂?
裂缝是混凝土中的线形断裂，它部分或完全穿过构件(OSIM 2008)．在混凝土单元中，拉应力最初由混凝土和钢筋承载。当梁中的拉应力超过抗拉能力时，混凝土就会开裂。在这一点之后，拉力完全转移到钢筋上。
在混凝土施工、放置和养护过程中会出现裂缝。它们也可以在结构使用寿命内的任何时候使用。裂缝可能是结构问题的标志，或混凝土变质的结果。有几个问题会导致混凝土出现裂缝，包括:
- 外部负荷过大
- 外部约束力
- 内部约束力
- 微分动作
- 定居点
在混凝土单元中，裂缝(收缩、热和使用载荷)的宽度和分布主要由钢筋控制。在纤维增强混凝土中，纤维有助于控制开裂。由内部或外部化学反应引起的裂缝，或由意外载荷(即爆炸或事故冲击载荷)引起的裂缝，其性质不同，需要进一步调查，以评估其对构件结构完整性和耐久性性能的影响。
如何评估混凝土裂缝?
视觉检查和监测是了解现有裂缝的性质和潜在原因的第一步。例如，混凝土梁上靠近支撑的倾斜裂缝可能是剪应力的迹象，或者有锈迹象的裂缝可能是钢材腐蚀的结果。通常，裂缝宽度用于评估混凝土裂缝的严重程度，而裂缝深度用于评估单元的整体结构完整性。
1.裂缝宽度
混凝土表面的裂缝严重程度通常用裂缝宽度标尺(裂缝计)。根据表面裂缝的开口，裂缝可以被描述为(小到发际线，或严重的(几毫米开口)。
2.裂纹深度
在某些情况下，结构工程师对裂缝深度测量很感兴趣。用裂缝深度评价结构的完整性，验证结构的耐久性。裂缝深度测量可以帮助维修承包商评估维修成本。
根据工程性质的不同，工程师采用不同的侵入式和非侵入式技术来估算裂缝深度。
混凝土裂缝深度测量
一、混凝土芯的目视检查
从缺陷中提取岩心样品是检验员和工程师普遍采用的方法。根据裂缝的性质和裂缝的位置(是否位于严重损坏区域?(位于后张拉索上或周围)，岩心样品可以提供有关裂缝的程度、深度和严重程度的信息。一种方法是简单地提取岩心，并目测检查岩心孔和岩心，寻找裂缝的可能原因。在另一种方法中，染料被注入(使用压力)到表面裂缝中。之后，将从调查区域提取混凝土芯。样品在显微镜下进行了研究，以确定混凝土裂缝的深度。
2Impact-Echo方法
在Impact-Echo测试时，在元件表面产生应力脉冲。脉冲传播到测试对象中，并通过裂缝、缺陷或界面和边界反射。由反射波到达而引起的表面响应，采用高精度接收换能器(马尔霍特拉和卡里诺，2004年)．当应力波在混凝土单元内传播时，由应力脉冲在表面发出的声波的一部分被反射到边界层上，在边界层上材料刚度变化不同。传感器接收到的数据通常在频域进行分析，以测量波速和厚度。此程序已被标准化为ASTM C1383“用冲击回声法测量混凝土板的纵波速度和厚度的标准试验方法”。
冲击回波可用于表面裂纹深度的评估。为此，需要一个带有两个传感器的冲击回波测试装置。
式中L1为水平冲击点到裂纹的距离;L2为第二传感器与表面开口裂纹之间的距离;L3为撞击点到第一个传感器的距离;VP为纵波速度;Δt为纵波从撞击开始到到达换能器2的传播时间。
3超声脉冲速度(UPV)
超声脉冲速度(UPV)是一种有效的混凝土材料质量控制、结构构件损伤检测的无损检测方法。UPV方法传统上用于材料的质量控制，主要是均匀材料，如金属和焊接连接。近年来，随着传感器技术的发展，该方法在混凝土材料的检测中得到了广泛的应用。混凝土超声检测是一种有效的质量评价和均匀性，以及裂纹深度估计的方法。测试程序已标准化为“通过混凝土的脉冲速度标准测试方法”(Astm c 597, 2016)．
要了解更多UPV方法及其应用，请单击在这里．UPV法可用于表面裂纹深度的估计。要做到这一点，每个传感器应该放在裂缝的一侧，为给定的距离。然后，在同一轨迹上改变传感器之间的距离。对于不同间距的换能器，UPV测量将重复进行。
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Yuriy Vashpanov, Jung-Young Son, Gwanghee he, Tatyana Podousova，和Yong Suk Kim用图像处理方法确定混凝土裂缝的几何参数，土木工程进展，2019年，Vol. 19, 2398124, 14页。https://doi.org/10.1155/2019/2398124．
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