剖析墙体开裂的原因及控制措施

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  摘 要:近年来,为了节约土地资源,国家正在大力推行取代传统粘土砖的新型墙体材料。但随着新型砌块大量用于房屋建筑,砌体结构房屋出现各种型式的裂缝,墙体开裂问题日益突显,墙体的开裂将形成结构安全隐患,给人们造成了一种不安全感。本文针对砌体工程开裂的多种原因进行了探讨,提出了相应的预防和控制措施。
  关键词:墙体开裂;质量;裂缝;原因;控制
  前言
  随着我国墙改、住房商品化的进展,人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高,对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严格。因此加强砌体结构,特别是新材料砌体结构的抗裂措施,已成为工程质量、国家行政主管部门,以及房屋开发商共同关注的课题。砌体属于脆性材料,裂缝的存在降低了墙体的质量,因此,研究砌体结构的裂缝成因及防治措施是有必要的。
  1. 产生裂缝的原因
  引起砌体结构墙体裂缝的因素很多,尤其是框架结构的工程在框架与填充墙之间经常出现这种水平裂缝和垂直裂缝比较常见,还有地基、温度、干缩,也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及缺乏经验等原因。根据工程实践和统计资料这类裂缝几乎占全部可遇裂缝的80%以上。而最为常见的裂缝有两大类,一是温度裂缝,二是干燥收缩裂缝,简称干缩裂缝,以及由温度和干缩共同产生的裂缝。
  1.1温度变化引起墙体裂缝
  温度裂缝温度的变化会引起材料的热胀、冷缩,当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。最常见的裂缝是在砼平屋盖房屋顶层两端的墙体上,如在门窗洞边的八字型裂缝,平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝,以及水平包角裂缝(包括女儿墙)和垂直裂缝。温差变形引起的墙体裂缝,这是最常见的一种墙体裂缝。一般材料均有热胀冷缩性质,房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形。钢筋混凝土屋面板和墙体材料是两种性能不同的材料, 钢筋混凝土的线膨胀系数约为10×10-6,而砌体墙的线膨胀系数约为5×10-6。
  由温度应力引起结构的伸缩值可由下式计算:
  ΔL=Δt×α×L式中:ΔL——相应材料的伸缩值;
   Δt——温差; α——材料线膨胀系数; L——结构长度。在夏季的几个月里,屋面板温度可高达60~70℃,而在其下的墙体一般仅为30~35℃,温差可达30~40℃,加之在相同温差下,钢筋混凝土结构的伸长值要比砖砌体墙大一倍左右。所以在混合结构中,当温度变化时,钢筋混凝土屋盖、楼盖、圈梁与邻接的砖墙伸缩不一,存在着较大的温度变形差,这种变形差的分布是中部小、两端大,由于变形差必然彼此相互牵制而生产温度应力,使房屋结构开裂破坏。
  1.1.1 八字型裂缝:当外界温度上升时,外纵墙本身沿长度方向将有所伸长,但屋盖部分的伸长量比墙体的伸长量大的多,从而导致墙体产生裂缝。
  1.1.2 水平裂缝和包角裂缝:平屋顶的房屋,有时在屋面板部或顶层圈梁附近出现沿外墙的纵向水平裂缝和包角裂缝。这是由于屋面伸长或缩短引起的向外或向内的推力产生的。
  1.1.3 女儿墙裂缝:由于屋面板和水泥砂浆面层发生过大温度变形,使女儿墙跟部受到向外或向内的水平作用力而引起的女儿墙根部与平屋面交接处砌体外凸或女儿墙外倾所产生的。
  1.1.4 垂直裂缝:当房屋的楼(屋)为现浇钢筋混凝土结构时,由于收缩和降温引起的楼(屋)面缩短受到了墙体的限制,使楼(屋)面构件处于受拉状态。如果房屋过长,或设计时按采暖考虑而实际上未采暖,则可能在楼(屋)面上每隔一定距离发生贯通全宽的裂缝,在四个角发生八字型裂缝。当房屋有错层时,错层处地墙体容易产生局部的垂直裂缝。
  1.2 干缩裂缝
  干缩裂缝烧结粘土砖,包括其它材料的烧结制品,其干缩变形很小,且变形完成比较快。只要不使用新出窑的砖,一般不要考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。但对这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿胀,而且这种湿胀是不可逆的变形。对于砌塊、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体,随着含水量的降低,材料会产生较大的干缩变形。。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀,脱水后材料会再次发生干缩变形,但其干缩率有所减小,约为第一次的80%左右。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。
  1.3 地基沉降不均匀引起的裂缝
  房屋的地基在平整过程中,一般都经过高挖低填的工序,因此在房屋建成后都会出现程度不同的地基沉降。如果地基沉降不均匀,沉降大的部位与沉降小的部位,发生相对位移,在墙体中产生剪力和拉力,当这种附加内力超过墙体本身的抗拉抗剪强度时,就会产生裂缝,且这些裂缝会随着地基的不均匀沉降的增大而增大,一般成斜向裂缝,裂缝的方向一般向着凹陷处。这种裂缝一般出现在建筑物下部,由下往上发展,呈“八”字、倒“八”字、水平及竖缝等。
  1.4 地基土冻胀和屋面女儿墙漏水冻胀引起的墙体裂缝
  当气温降到0℃以下时,地层表面所含水分就开始结冰;而当地基土上层温度降到0℃以下时,冻胀性土中的水就开始结冻,下部土中的水分在毛细管的作用下,不断涌进上部,上部土不断结冻形成冰晶体而膨胀隆起,由于地下水位的高低不同,结冰的厚度不同,随着气温的降低,地基隆起的程度就不同。一般情况下,地下水位越高,气温越低,隆起的程度越高。冻胀应力很大,可高达2×106MPa,建筑物很难抵抗如此大的应力,所以建筑物的某一部位就会被顶起。由于地基的含水量不同,各基础所处的环境也不同,所出现冻胀的情况也不一样,就好像地基的不均匀沉降引起的墙体裂缝。屋面排水不利、渗漏、女儿墙压顶开裂出现渗漏等也同样引起墙体裂缝。
  1.5其他原因引起的裂缝
  材料质量不合格、施工质量差、违反设计施工规程、砌体强度达不到设计要求,以及缺乏经验也是造成墙体裂缝的重要原因之一。如对砼砌块、灰砂砖等新型墙体材料,没有针对材料的特殊性,采用适合的砌筑砂浆、注芯材料和相应的构造措施,仍沿用粘土砖使用的砂浆和相应的抗裂措施,必然造成墙体出现较严重的裂缝。
  2.砌体裂缝的控制措施
  长期以来人们一直在寻求控制砌体结构裂缝的实用方法,并根据裂缝的性质及影响因素有针对性的提出一些预防和控制裂缝的措施。从防止裂缝的概念上,形象地引出“防”、“放”、“抗”相结合的构想,这些构想、措施有的已运用到工程实践中,一些措施也引入到《砌体规范》中,也收到了一定的效果,但总的来说,我国砌体结构裂缝仍较严重,纠其原因有以下几种。
  2.1 防治温度裂缝的措施
  (1)屋面设置保温层,减小温度变形;屋盖施工尽量做好保温层。(2)屋面、挑檐可采取分块预制,或留置伸缩缝,或在屋面与砖墙间设置滑动面,以减少屋面伸缩对墙体的影响。(3)对房屋较长、平面形状较复杂、构造和钢度不同的房屋,可每隔一定的距离将屋盖、楼盖、墙体或其他有关构件断开,形成若干较小的单元,每个单元因温度变形和收缩产生的拉力大大减小,从而防止裂缝的出现。(4)提高砂浆强度,保证砌筑质量,在易开裂处设置水平钢筋承受拉力。
  2.2砌体的干缩变形引起的墙体开裂,宜采取下列措施
  1)在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;2)当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌缝;3)建筑物温度伸缩缝的间距除应满足《砌体结构设计规范》BGJ3-88第5.3.2条的规定外,宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不宜大于30m。
  2.3防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝可采用下列措施之一
  1)在墙的高度、厚度、不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半突然变化处及门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝; 2)竖向控制缝,对3层以下的房屋,应沿房屋墙体的全高设置;对大于3层的房屋,可仅在建筑物1-2层和顶层墙体的上述位置设置;3)控制缝在楼、屋盖处可不贯通,但在该部位宜作成假缝,以控制可预料的裂缝4)控制缝作成隐式,与墙体的灰缝相一致,控制缝的宽度不大于12mm,控制缝内应用弹性密封材料,如聚硫化物、聚氨脂或硅树脂等填缝。5)控制缝的间距①对有规则洞口外墙不大于6mm;②对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍;③在转角部位,控制缝至墙转角的距离不大于4.5m;
  2.4墙面抹灰龟裂的预防措施
  1) 严格按配比拌制砂浆,尤其要控制水泥用量,水的用量也要控制,拌制砂浆前要进行试配,使砂浆的和易性与保水性达到最佳。搅制设备要用专用的砂浆搅拌机,杜绝使用混凝土搅拌机(滚筒式)拌制砂浆。 2)在砌体施工时要严把砌体施工质量关,控制好砌体表面的平整度,尤其要控制好砌体的垂直度,这样便能有效控制抹灰的厚度,杜绝出现抹灰厚度不均匀,这样可以大大减少龟裂情况的发生。 3)抹灰应分层进行,严格控制抹灰的总厚度和分层的厚度,中级抹灰平均总厚度宜控制在20mm内,高级抹灰宜控制在25mm内,外墙抹灰宜控制在20mm内。
  2.5不同墙体材料之间裂缝预防措施
  1)对于加气混凝土和粉煤灰砌块而言出厂时含水率较高,以后砌块会因逐渐干燥造成体积的不稳定,因此对于这种类型的建材应该提前组织材料入场,杜绝边进料边砌筑的施工方法,材料入场后不要随意堆放,堆放时底部应垫起并防潮,雨天還要覆盖以防吸水过大而引起体积的膨胀。2)砌块在组砌时不应为了加快施工进度而减少工序,将填充墙一次性砌至梁底,用砂浆塞实框架梁与填充墙之间缝隙后即进行墙面抹灰。3)砌体的胀缩,不同的部位是不相同的。往往是两头大而中间小,因此在柱、梁与砌块接触的部位易出现裂缝,因此在抹灰前宜在框架柱、梁与砌体接触面上用胶泥粘结玻纤网,每边搭接长度不小于100mm。
  3结论
  控制裂隙,重点在防,并需要从设计、施工上共同努刀,采取有针对性的防裂措施,加大主动控制的力度,才能提高新建房屋质量的可靠性。只要严格执行规定,做到设计与施工紧密配合,控制裂隙是完全可以做到的。实践证明,过去许多工程凡是采取了控制裂隙措施的,一般都取得了良好效果。
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