砌体结构裂缝原因分析与控制

摘 要 ：本文在分析砌体结构产生裂缝原因的基础上,在施工过程中采取了一系列的措施来控制砌体的裂缝,并取得了一定的效果。

关键词： 砌体;裂缝;控制

砌体裂缝的成因是多种多样的,有沉降、温度干缩、结构设计、施工等因索引起的裂缝,其中最常见的是温度裂缝。这些裂缝将对工程的使用功能和观感质量造成很大的影响,严重的甚至影响到结构安全。本文研究的主要内容是控制温度、收缩和施工裂缝。在分析其产生原因的基础上,在实际施工过程中采用一系列的措施,力求控制墙体的温度、收缩和施工裂缝,并且取得了良好的效果。

1墙体裂缝的原因分析

1.1温度收缩裂缝。

由温度应力引起构件的伸缩值,可由下式计算:

L=(t1-t2)×a×L

式中:t1-t2――温差

a――材料线膨胀系数

L――构件长度

从上式中可以看到,温差越大、长度越大、线膨胀系数越大,伸长也越大。由于钢筋砼的线膨胀系数a=1.0×10-5,而将通砖砌体的线膨胀系数为a=0.5×10-5,在相同温差下,钢筋砼构件的伸缩值要比砖砌休大一倍左右,当温度变化时,将在墙体上产生剪力和拉力,当主拉应力超过墙体的抗拉强度时,墙体中就会出现裂缝。其表现形式主要有八字缝和水平包角缝两种。由于窗洞口四角处易产生应力集中,因此这些裂缝常常出现在顶层两端窗洞口处。经上分析可知,温度收缩裂缝产生的主要原因有:

1.1.1房屋长度超长。在相同温差下,房屋越长,由温度应力引起构件的伸缩值将越大,墙体中的主拉应力也会越大,出现裂缝的概率将越高。所以规范规定,整体式楼盖砌体房屋伸缩缝的最大间距为50m。

1.1.2屋盖无保温或保温措施不到位。由于屋盖直接和外界接触,受大气温度变化的影响比较大,若保温措施不到位,屋盖和室内的温差会很大,将引起构件的较大变形,造成顶部墙体开裂。

1.1.3墙体抗拉剪和变形能力较差。由于顶层砂浆设计强度偏低或构造柱和拉结筋设置偏少、门窗洞口上下拉结构造措施不够、施工和养护质量较差等原因造成砌体抗变形和抗拉剪能力不足以抵抗温差影响而产生裂缝。

1.2干缩裂缝。产生干缩裂缝主要与材料和养护有关,主要有以下几方面因素:①在砌块龄期较短、收缩没完成时就砌筑和粉刷,造成墙体或粉刷裂缝出现较多。②砂子粒径较细或水灰比较大,将会造成墙体的干缩加大而产生裂缝。③施工进度太快,引起墙体后期的收缩较大而出现裂缝。

1.3施工裂缝。

1.3.1砂浆未达到强度时安装圈梁、构造柱模板或模板安装时成品保护不当,造成墙体变形开裂。

1.3.2在墙体上任意开凿管槽,且随意修补,在砂浆收缩或温度变形时极易引起沿管道方向的墙体开裂。

2墙体裂缝的控制措施

2.1设计措施。

2.1.1住宅长度大于40m时,应设置变形缝,枣庄地区冬夏温差和昼夜温差比较大,及目前的很多保温措施、施工方法、材料、工艺、管理等不完善,因此,变形缝的留置采取了从严控制,选用40m。当有实践经验并采取有效措施时可适当放宽,但不应超过50m。

2.1.2砌体工程的顶层和底层应设置通长现浇钢筋混凝土窗台梁,高度不宜小于120mm,纵筋不少于4Φ10,箍筋Φ6@200;其它层在窗台标高处应设置通长现浇钢筋混凝土板带;房屋两端顶层砌体沿高度方向应设置间隔不大于1.3m的现浇钢筋混凝土板带。板带的混凝土强度等级不应小于C20,纵向配筋不宜少于3Φ8。窗洞口是墙体受力的薄弱环节,且南京地区冬夏温差大,外墙特别是顶层外墙,是温度影响的敏感部位,墙体在洞口削弱处易发生应力集中现象,易出现裂缝并产生渗漏。采用现浇砼窗台梁及板带,可有效地改变墙体受力性状,控制裂缝的产生;对框架填充墙,纵筋4Φ10应与砼柱预埋的钢筋焊接,如未预留时,应采取化学植筋,且窗台梁与柱的接触面应进行毛化处理确保砼的结合;而对于砌体结构应将窗台梁钢筋直接锚入构造柱内。混凝土板带的厚度宜与砖的模数相一致,但不得小于60mm;端开间的四周墙体均应做钢筋混凝土板带。由于房屋层高通常为2.8m,圈梁高度为240mm,因此砌体高度约2.6m,取间隔不大于1.3m基本在墙体的一半高度。见右图。

2.1.3顶层圈梁高度不宜超过240mm。顶层砌筑砂浆的强度等级不应小于M7.5。顶层圈梁高度不宜超过240mm,主要是降低圈梁刚度,避免顶圈梁与受其约束的屋面板两者刚度悬殊,以减少裂缝的出现。南京地区虽然按规范规定,采用砌筑砂浆的强度等级不得低于M5,但顶层墙体出现裂缝的情况仍然比较普遍,而根据以往部分工程的经验,当砂浆强度提高到M7.5时,即通过提高砂浆的抗拉和抗剪强度,可以有效地改善裂缝状况,减少裂缝。

2.1.4主体与阳台栏板之间的拉结筋必须预埋。阳台的悬挑梁在荷载增加时,自由端必然产生变形,从而特别容易将拦板与主体拉开,而且拦板与主体结构之间是二次施工,也必然形成施工缝。拦板的拉结钢筋与主体结构有效连结既是围护安全的要求,也可有效地约束挑梁变形,减少拦板与主体结构间的裂缝。采取措施中,拉结筋预埋是好的方法;有的工程底层阳台与主体结构不是一个整体,在建设过程中同样应采取有效措施防止与主体结构差异沉降而引起的裂缝。

2.2材料措施。

2.2.1在两种不同基体交接处,应采用钢丝网抹灰或耐碱玻璃网布聚合物砂浆加强带进行处理,加强带与各基体的搭接宽度不应小于150mm。顶层粉刷砂浆中宜掺入抗裂纤维。由于材料的线膨胀系数不同,特别是填充墙砌体大多是二次填塞砌筑的,在这些部位极易产生裂缝。因此不同材料基体交接处表面的抹灰,应采取防止开裂的加强措施,本工程采用加强网,加强网与各基体的搭接宽度不小于150mm。

2.2.2外墙应采用保温砂浆、复合保温材料等外墙外保温措施。屋面应进行保温设计,其传热阻不得小于1.26m2.K/W。屋面采用(25mm厚)挤塑泡沫保温隔热板保温。平台屋面采用双层保温(一层陶粒砼、一层挤塑保温板)。

2.2.3砌筑砂浆应采用中粗砂,严禁使用山砂和混合粉。山砂和混合粉含泥量一般较大,不但会增加砌筑砂浆的水泥用量,还可能使砂浆的收缩值增大,耐久性降低,影响砌体质量。而M5以上的砂浆,如砂子含泥量过大,有可能导致塑化剂掺量过多,造成砂浆强度降低。砂按细度模数分为粗、中、细三种规格,其细度模数分别为:粗砂:3.7~3.1、中砂:3.0~2.3、细砂2.2~1.6。砌筑砂浆中的砂应用中粗砂。

2.2.4填充墙砌至接近梁底、板底时,应留有一定的空隙,填充墙砌筑完并间隔15d以后,方可将其补砌挤紧;补砌时对双侧竖缝用高标号水泥砂浆嵌填密实。

2.3施工措施。

2.3.1实行质量三级管理机制,为工程提供技术和质量保证。

2.3.2编制了预防墙体裂缝的“作业指导书”,并在施工前进行详细的技术交底。使每个施工人员记住各个细部的处理及作法。

2.3.3为了防止灰缝不饱满,砖粘结力较差,产生裂缝。现场采取了如下强制性措施:①内外搭接墙均同时砌筑。②砌墙铺浆长度不超过500mm,采用挤浆砌筑并用特制勾缝条双面勾缝,保证砂浆饱满度大于85%。③砖使用前隔夜浇水。含水率控制在10～15%之间(现场检查采用简易的断砖法,即当砖截面四周融水深度为1～1.5cm时,视为符合要求)。气温在30%以上时,墙砌完8小时后,浇水养护不少于4天。两人砌一面墙时,在接头处调整砖块位置:避免产生“瞎眼缝”。④发现有通缝现象,拆除重砌。2.3.4合理安排工期。每天砌筑高度控制在1.8米以下;雨季施工时采取防雨措施,每日砌筑高度控制在1.2m以下。

2.3.5砌体结构砌筑完成后宜60d后再抹灰,并不得少于30d。墙体充分地沉实稳定后再抹灰,能确保抹灰质量,否则砌筑砂浆收缩未稳定,极易产生裂缝和空鼓,因此,应尽量延迟抹灰的时间。

2.3.6通长现浇钢筋混凝土板带应一次浇筑完成。现浇砼板带是为了增强墙体的整体性,因此,板带本身不应留施工缝,应一次浇筑完成。

2.3.7框架柱间填充墙拉结筋应满足砖模数要求,不得折弯压入砖缝。框架柱间填充墙拉结筋折弯压入砖缝后,钢筋拉结力的作用将大大削弱。如不符合砖模数要求,应采取化学植筋等有效措施进行补救。

2.3.8加强电管埋设的控制措施。①承重墙体采取随砌随埋方法;填充墙砌好后,要待强度达到要求后,再开竖槽及线盒洞;严禁交叉埋设和开设水平槽,以免引起施工裂缝。②水电表箱预留洞口(宽度大于300mm时)一律采用钢筋砼过梁板(长度等于洞宽加500mm),过梁板在中间预留长条形管槽(详见附图)防止洞口上产生八字缝。③构造柱中的接线盒事先预埋,严禁事后凿洞。线管预埋穿圈梁、构造柱时,均敷设在箍筋中间。严禁图省事从箍筋外面(保护层)穿。

2.3.9拉结筋事先按图纸及规范要求制作好,并严格按图纸及规范要求安放。发生错放、漏放或间距、长度不符合要求时坚决返工。

2.3.10加强对窗台下通长砼板带的施工质量控制。先在现场分段予制砼板块(见下图),钢筋(3Φ8)两头伸出,一头伸进构造柱中,一头预留在窗间。安装窗框前用3Φ8钢筋与原预留钢筋连接后浇捣砼窗台板,使钢筋砼板带连成一整体,以避免窗台下八字缝的出现。

2.3.11加强成品保护。①教育并监督木工支模时文明施工,特别是在安装构造柱模板时,不得在砂浆强度未到时用钢管夹箍,并不得在墙体上乱开“挑眼洞”。②塔吊起重作业中,要求塔吊司机和指挥严格按操作规程进行操作,以免碰撞墙体。

3结论

①砌体结构墙体裂缝,要从设计、施工等多方面采取有效措施进行综合治理才能取得较好的防治效果。②控制房屋的总长度(≤40米),能降低房屋的变形位,从而减少温度裂缝出现的概率。③墙体特别是顶层墙体采取通长筋的配置及适当增加构造柱、提高砂浆的强度等级能显著提高墙体的抗裂能力。④砌块墙体采用钢丝网的方法进行加强,能有效消除或减少温度收缩裂缝的产生。⑤在窗周下口位置加设通长钢筋砼板带,能有效窗下“八字缝”的产生。⑥增强屋面和外墙的保温措施,能减少温差,从而达到减小温度变形位、减少裂缝出现的效果。

参考文献

1高层建筑施工手册

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。