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砌体房屋裂缝产生的原因及防治对策

新闻来源:盐城鼎泰公司
 
1裂缝的类型及成因
  按裂缝的成因,墙体裂缝可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。各种直接荷载作用下,墙体产生的裂缝称为受力裂缝。而砌体因收缩、温度、湿度变化,地基沉陷不均等引起的裂缝是非受力裂缝,又称变形裂缝。砌体房屋的裂缝中变形裂缝占80%以上,其中温度裂缝更为突出。相对于受力裂缝,变形裂缝的产生机理和影响因素复杂得多,本文主要分析砌体结构的变形裂缝。
  2砌体房屋的温度变形
  2.1温度裂缝产生机理
  对于砖砌体的结构,砖砌体的线膨胀系数5×10-6,是混凝土的一半。当外界温度升高时,混凝土顶盖变形大,墙体变形相对较小,导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。使屋盖受压,墙体受拉、受剪。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。
  混凝土砌块墙体的线膨胀系数与混凝土屋盖相同。在夏季阳光照射下,两者之间存在一定的温差。屋面最高温度可达40℃~50℃,而顶层外墙平均最高温度约为30℃~35℃。屋面和顶层外墙存在10℃~15℃的温差,两者的温差可能引起墙体开裂。另外,从材料上看,相同砂浆强度等级下抗拉、抗剪强度混凝土砌块比砖砌体小了很多,沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的30%~35%,沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的45%~50%,抗剪强度仅为砖砌体的 50%~55%。因此,在相同受力状态下,混凝土砌块抵抗拉力和剪力的能力要比砖砌体小很多,所以更容易开裂。
  2.2温度裂缝的主要形态
  最常见的温度裂缝出现在混凝土平屋盖房屋的顶层两端墙体和山墙上。如在门窗洞边的正“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、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)等。
  温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定,不再继续发展,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。温度裂缝有明显的规律性:两端重中间轻,顶层重往下轻,阳面重阴面轻。
  2.3预防温度变化引起的墙体开裂措施
  防止主要由温度变化引起的砌体结构开裂,宜采取下列措施:⑴当采用整体式或装配式的钢筋混凝土屋盖时,宜在屋盖上设置保温层或隔热层;⑵在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;⑶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;⑷建筑物温度伸缩缝的间距应满足现行《砌体结构设计规范》的规定,控制缝宜在建筑物墙体的适当部位设置,控制缝的间距不宜大于30m。⑸非地震地区, 在房屋顶层宜设钢筋混凝土圈梁。若采用钢筋混凝土圈梁,圈梁不宜外露。若不设圈梁,可在屋盖四周檐口下的砌体内,配置适当转角钢筋。
  3砌体房屋的收缩变形
  3.1收缩裂缝的产生机理
  粘土砌体和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。粘土砌块随含水率的增加而膨胀。在含水率降低时砖不会收缩。即这种膨胀不会因为在大气温度中变干而收缩。砖中的含水量取决于原材料的种类和烧制温度范围。当砖从窑中取出时尺寸最小,然后随着含水率的增加而膨胀。当砖暴露在潮湿的空气中它开始膨胀,在开始的几个星期内膨胀最大,膨胀会以很低的速率持续几年,砖的长期湿膨胀在0.0002和0.0009之间。
  混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、养生而成。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩,砌干缩量因材料和成型质量而异,并随时间增长而逐渐减小。在自然条件下,成型28天后,混凝土砌块收缩趋于稳定。其干缩率为0.03%~0.035%,含水量在50%~60%左右。砌成砌体后,在正常使用条件下,含水量继续下降,可达10%左右,其干缩率为0.018%~0.07%。对于干缩已趋稳定的混凝土砌块,如再次被浸湿后,会再次发生干缩,通常称为第二干缩。混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩,稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短,一般为15天左右。第二干缩的收缩率约为第一干缩的80%左右。当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗弯强度,会出现收缩裂缝。收缩裂缝不是结构裂缝,但它们破坏了墙体外观。
  3.2收缩裂缝的形态
  因砌块收缩引起的墙体裂缝,在混凝土砌块房屋中比较普遍。在内外墙、在房屋的各层均可能出现。干缩裂缝形态一般有:⑴在墙体中部出现的阶梯形裂缝;⑵ 环块体周边灰缝的裂缝;⑶在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝;⑷山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝。收缩裂缝一般多出现在下部几层,有的砌块房屋山墙大墙面中间部位出现了由底层一直延伸至3、4层的竖向裂缝。
  由于砌筑砂浆强度不高,灰缝不饱满,干缩引起的裂缝往往呈发丝状分散在灰缝缝隙中,清水墙时不易被发现,当有粉刷抹面时就显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大,且裂缝宽度较均匀。
  3.3预防墙体材料的干缩引起的开裂措施
  防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝,可采用下列措施:⑴选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量(先让材料干缩后砌墙)。采用低强度砂浆和长度小的砖块,可以避免砖块的断裂,并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中,避免变形和应力集中,累加出现大裂缝。⑵面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施。如墙体长度超过5m,可在中间设置钢筋混凝土构造柱;当墙体高度超过3m(120mm厚墙)或4m(≥180mm厚墙)时,须在墙体中部增设钢筋混凝土圈梁,或设置伸缩缝。⑶严格控制以胶凝材料为原料的砌块的龄期,不足28d的不应进入施工现场。对于混凝土制品,如果以90d的干燥收缩值为基准,28d只完成收缩的80%左右。而且这类砌块,28d前含水率大,物理化学变形不稳定,干燥收缩值大,特别是蒸压加气混凝土,出厂含水率有时高达 60%以上。⑷正确掌握各种砌块使用时的含水率。轻集料混凝土空心砌块和蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰加气混凝土砌块砌筑时的含水率分别控制为5%~8%和 15%、20%以内。砌体在生产储存期、运输、现场堆放等均要防止被水浸湿,雨季还应做好对砌块和砌体的遮盖。施工时,一般提前1~2d洒水稍作湿润。砌块含水深度以表层8mm~10mm为宜。
  4地基变形
  在软土、填土、冲沟、古河道、暗渠以及各种不均匀地基上建造结构物,或者地基虽然相当均匀,但是荷载差别过大,结构物刚度差别悬殊时,应特别注意由于地基不均匀沉降引起的裂缝。
  4.1地基不均匀沉降裂缝的产生机理
  4.1.1墙体中下部区域的正八字裂缝
  一般情况下,地基受到上部传递的压力,引起地基的沉降变形呈凹形,常称为“盆形沉降曲面”。这是由于中部压力相互影响高于边缘处相互影响,以及边缘处非受载区地基对受载区下沉有剪切阻力等共同作用的结果,导致地基反力在边缘区较高。这种沉降使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的弯曲,产生正弯距。结构中下部受拉,端部受剪,特别是由于端部地基反力梯度很大,端部的剪应力很大,墙体由于剪力形成的主拉应力破裂,裂缝呈正八字形。
  由于墙体中上部受压并形成“拱”作用,墙体裂缝越靠近地基和门窗孔越严重。且中下部开裂区的墙体有自重下坠作用,造成垂直方向拉应力,可能形成水平裂缝。
  4.1.2墙体斜向裂缝
  当地基中部有回填砂、石,或中部地基坚硬而端部软弱,或由于荷载相差悬殊,建筑物端部沉降大于中部时,会形成负弯距。主拉应力将引起墙体的斜裂缝或倒八字裂缝。局部的沉降不均不仅可以引起斜裂缝,由于垂直沉降还可能引起砌体的水平裂缝。
  4.2地基不均匀沉降裂缝的形态
  地基不均匀沉降裂缝的形态是多种多样的,有些裂缝尚随时间长期变化,裂缝宽度较宽,有时宽至数厘米。裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝。地基不均匀沉降裂缝常见的有:正八字裂缝和斜向裂缝。沉降裂缝多出现在房屋中下部且发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大。
  4.3预防地基沉降引起的开裂措施
  防止主要由地基沉降引起的裂缝,可采用下列措施:(1)建筑物的体型力求简单;(2)合理设置沉降缝。在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降缝;(3)减轻结构自重。(4)增强建筑物的刚度和强度。设置封闭圈梁和构造柱,特别是增强顶层和底层圈梁、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等;(5)减小或调整基底的附加应力。改变基础地面尺寸,使不同荷载的基础沉降量接近。
  本人自1999年10月至现在,一直从事工程现场监理工作,参与的工程建设项目也较多,固对墙体的砌筑质量控制有着深刻的体会,也积累了不少心得,但随着砌体材料的不断更新,因此还必须根据材料的自身特点进行相应对策。本人在监理工作中对所参建工程的墙体砌筑都以上述措施对施工单位进行施工指导,取得了较好的效果。例如:1999~2000年监理的台山市海园幼儿园、2000~2003年监理的台山市富城大道81号之一、二、三、四共四幢商住楼、 2004~2005年监理的台山市康盛商贸中心、2005~2006年监理的台山市秀荷花城第一期住宅区、2007~2008年监理的台山市环市中路21 号商住楼等工程验收至今均未出现墙体裂缝的质量事故,其中台山市环市中路21号商住楼更是通过了省双优工程验收。www.dtgkgs.com

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