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中图分类号：TU71
摘要：本文以房屋工程砌体裂缝为主要分析对象,对其由于温度变形和收缩变形所引起的两种裂缝类型分别予以阐述,通过深入分析,以便能让我们真正地了解到各种类型裂缝的产生原因,从而在日后施工过程中做好有效的防范。
关键词：房屋工程；砌体裂缝；诱发成因；防范措施
前 言
砌块房屋建成之后,由于在使用过程中的种种原因,可能会出现各种各样的墙体裂缝。然而,在一般情况下,墙体裂缝基本上可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。各种荷载直接作用下墙体产生的相应形式的裂缝称为受力裂缝。而砌体收缩、温湿度变化、地基沉降不匀等引起的裂缝是为非受力裂缝,又称变形裂缝。对此,为了能让我们更清楚地了解非受力裂缝,本文将重点讨论由温度和收缩变形所引起的两类墙体裂缝。
1 非受力墙体裂缝的产生原因
1.1 温度变形所引起的裂缝
多层砌块房屋的顶层墙体和砖砌体房屋一样是最容易出现温度裂缝的。尽管混凝土砌体墙体的线胀系数与顶盖混凝土板的线胀系数没有差别,但在夏季阳光照射下两者之间还是存在一定的温差。夏季在阳光照射下,屋面上表面最高温度可达40℃～50℃,而顶层外墙平均最高温度约为30℃～35℃。屋顶和顶层外墙存在10℃～15℃的温差。在寒冷地区,屋盖结构层上面依次设有隔气层、保温层、找平层和防水层。顶盖结构有保温层的保护,它与外墙的溫差按理应有所减少。但是,可能保温层不够厚,或防水层渗漏,保温层浸水,降低了保温隔热效果,这时两者温差还是有可能引起墙体的开裂。
在实际工程中我们发现,单是保温层上的水泥砂浆找平层(厚20mm,实际施工时往往超厚)在外界温度变化下的伸缩变形也能将外墙推裂。因为按现有的建筑构造定型节点图,砂浆找平层一直铺到女儿墙根部,不但不断开不留空隙而且在边端还要加厚,堆成三角形(便于做泛水)。找平层虽薄但在平面内还是有相当大的刚度,其上面的卷材防水层是没有隔热效果的,夏季阳光直接照射下找平层伸缩导致墙体开裂就不足为奇了。在顶盖与外墙存在一定温差下,导致两者温度变形不协调,产生墙体裂缝。当外界温度升高时,混凝土顶盖变形大,墙体变形相对较小,使屋盖受压,墙体受拉、受剪。在房屋顶层两端受力最大,往往沿窗口对角线方向呈现八字裂缝,还会在顶盖标高处墙体产生水平裂缝(顶盖板推外墙),有女儿墙时,还会使女儿墙开裂或外倾。
这种温度裂缝是有明显的规律性:两端重中间轻,顶层重入下轻,阳面重阴面轻。由于顶盖的温度伸缩也会引起与外纵墙相连的顶层横墙的开裂,一般位于大棚下靠近外墙处出现斜向裂缝。顶层墙体开裂裂缝形态与圈梁设置方法有明显的关系,但仅靠圈梁的设置并不能阻止墙体裂缝的产生。顶层圈梁上直接铺设屋面板时,当屋面板坐浆与圈梁结合较好时,圈梁下仍可能出现斜裂缝。如果结合较差,有可能产生水平裂缝。
1.2 收缩变形所引起的裂缝
黏土砖是烧结而成的,成品干缩性极小,所以砖砌体房屋的收缩问题一般可不予考虑。
型空心砌块则是混凝土拌合物经浇筑、振捣养生而成的。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩,其干缩量因材料和成型质量而异,并随时间增长而逐渐减小。以普通混凝土砌块为例,在自然养护条件下,成型28d后,收缩趋于稳定,其干缩率为0.03%～0.035%,含水率在50%～60%左右,砌成砌体后,在正常使用条件下,含水率继续下降,可达10%左右,其干缩率为0.018%～0.07%左右,干缩率的大小与砌块上墙时含水率有关,也与温度有关。
对于干缩已趋稳定的普通混凝土砌块砌体,如再次被浸湿后,会再次发生干缩,通常称为第二干缩。普通混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩,其稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短,一般为15d左右。第二干缩的收缩率给为第一干缩的80%左右。砌块上墙后的干缩,引起砌体干缩,而在砌体内部产生一定的收缩应力,当砌体的抗拉、抗剪强度不足以抵抗收缩应力时,就会产生裂缝。因砌块干缩而引起墙体裂缝,这在小型砌块房屋是比较普遍的。在内外墙、在房屋各层均可能出现。干缩裂缝形态一般有几种,其一是在墙体中部出现的阶梯形裂缝,其二是环块材周边灰缝的裂缝,其三在外墙多反映在窗下墙,出现竖向均匀裂缝,其四在山墙等大墙面由于收缩还会出现竖向、有的是水平向裂缝。收缩裂缝一般多表现在下部几层,这是由于墙面的收缩变形受基础及横墙的约束所致。有的砌块房屋山墙大墙面中间部位,出现了由底层一直伸到3、4层的竖向裂缝。
由于砌筑砂浆的强度等级不高,灰缝不饱满,干缩引起的裂缝往往呈发丝状而分散在灰缝隙中,清水墙时不易被发现,当有粉刷抹面时便显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大,且裂缝宽度较均匀。砌块上墙时含水率较大,经过一段时间后,砌体含水率降低,便可能出现干缩裂缝。即使已砌筑完工的砌体无干缩裂缝,但当砌块因某种原因再次被水浸湿后,出现第二干缩,砌体仍可能产生裂缝。
2 非受力裂缝的防治措施
砌块房屋温度、收缩裂缝的产生涉及砌块生产、房屋设计、施工质量等诸多方面,因此裂缝的防治也应从各个方面、诸多环节采取措施才能见效。从房屋设计方面来说,除了应遵循《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》JGJ/T12004墙体防裂的主要措施条款外,还可根据实际情况采用以下砌块房屋变形裂缝的防治措施:
鉴于混凝土砌块砌体的线胀系数比砖砌体大一倍,因此砌块房屋温度伸缩缝的最大间距应该比砖砌体房屋短,砌体结构设计规范修订组已拟出修改方案,即将规范中伸缩缝的最大间距表数值乘以0.75后采用,例如砖砌体的间距为50m,砌块房屋的伸缩缝间距则为37m左右,有的地区拟改为35m,因为恰好相当于住宅楼两个单元的长度,处理方便一些。
温差产生裂缝主要在房屋顶层,前面温度应力计算表明,采用再高的砂浆强度也难以抵抗温差产生的拉、剪应力。所以考虑降低温差的措施和采取“抗”、“放”结合的策略才是较好的方案。增加房屋盖保温性能,防止屋面渗漏,这是建筑节能的需要,同时也可达到降低屋盖结构层温差的目的。增加顶层圈梁的平面布置密度,加强顶层内外纵墙端开间门窗洞口周边的抗力(门窗洞边设钢筋混凝土芯柱,设钢筋混凝土窗台梁)。一句话:用配筋的方法来抵抗温度应里。在屋盖承重板的适当位置设滑动支座,则是“放”的有效措施。但应考虑抗震构造允许的范围内。例如,做成允许微动而不滑走的构造,滑动支座纵横向错开,或只设两端部开间屋面板的滑动屋,削弱屋面板与圈梁的连结等等。
改变屋顶建筑构造定型图的做法,将砂浆找平层与周边女儿墙断开留出溜槽,用松软防水材料填塞,找平层本身宜分割成4m×6m左右的分格块,这种措施不影响房屋使用功能,而至少能缓解顶层温度变形的危害。
作为顶层砌体墙体,最好考虑设间距为两、三个开间的局部墙面控制缝,此时顶盖的构件和圈梁可连通,虽然不如国外每开间设缝的效果,但必能大大缓解温差作用。
砌块墙体收缩引起的裂缝主要表现在底部1、2层,因为基础的约束比较强。砌块墙体的收缩应力相当于温差30℃左右的温度应力,所以收缩裂缝开展比温差变形还要严重。除了增强底层砂浆强度、用芯柱加强洞口边、窗下墙带配水平钢筋网片、灌实砌块孔洞等之外,也宜考虑设置墙面的控制缝。
3 结束语
总之,只要我们能清楚地掌握各种裂缝的产生原因,并掌握正确的施工方法和砌筑工艺,房屋砌体的裂缝问题,在某种程度上,完全是可以避免和预防的。通过对裂缝问题的深入剖析,让我们更清楚地认识到,工序控制上的好与坏,将给砌体裂缝的产生和发展带来直接的影响,因此,做好施工过程中的工艺控制,把好施工过程中的质量关,对预防裂缝产生有着重大意义。
参考文献
[1]李楠.《砌体工程施工质量验收规范规范》.机械工业 2008.11.01.
[2]周敬东.《砌体结构房屋裂缝的原因及预防》.工程建设与设计.2002年第04期.
作者简介
王洋（1982-），男，助理工程师，主要从事建筑工程造价咨询管理工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
摘要：本文以房屋工程砌体裂缝为主要分析对象,对其由于温度变形和收缩变形所引起的两种裂缝类型分别予以阐述,通过深入分析,以便能让我们真正地了解到各种类型裂缝的产生原因,从而在日后施工过程中做好有效的防范。
关键词：房屋工程；砌体裂缝；诱发成因；防范措施
前 言
砌块房屋建成之后,由于在使用过程中的种种原因,可能会出现各种各样的墙体裂缝。然而,在一般情况下,墙体裂缝基本上可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。各种荷载直接作用下墙体产生的相应形式的裂缝称为受力裂缝。而砌体收缩、温湿度变化、地基沉降不匀等引起的裂缝是为非受力裂缝,又称变形裂缝。对此,为了能让我们更清楚地了解非受力裂缝,本文将重点讨论由温度和收缩变形所引起的两类墙体裂缝。
1 非受力墙体裂缝的产生原因
1.1 温度变形所引起的裂缝
多层砌块房屋的顶层墙体和砖砌体房屋一样是最容易出现温度裂缝的。尽管混凝土砌体墙体的线胀系数与顶盖混凝土板的线胀系数没有差别,但在夏季阳光照射下两者之间还是存在一定的温差。夏季在阳光照射下,屋面上表面最高温度可达40℃～50℃,而顶层外墙平均最高温度约为30℃～35℃。屋顶和顶层外墙存在10℃～15℃的温差。在寒冷地区,屋盖结构层上面依次设有隔气层、保温层、找平层和防水层。顶盖结构有保温层的保护,它与外墙的溫差按理应有所减少。但是,可能保温层不够厚,或防水层渗漏,保温层浸水,降低了保温隔热效果,这时两者温差还是有可能引起墙体的开裂。
在实际工程中我们发现,单是保温层上的水泥砂浆找平层(厚20mm,实际施工时往往超厚)在外界温度变化下的伸缩变形也能将外墙推裂。因为按现有的建筑构造定型节点图,砂浆找平层一直铺到女儿墙根部,不但不断开不留空隙而且在边端还要加厚,堆成三角形(便于做泛水)。找平层虽薄但在平面内还是有相当大的刚度,其上面的卷材防水层是没有隔热效果的,夏季阳光直接照射下找平层伸缩导致墙体开裂就不足为奇了。在顶盖与外墙存在一定温差下,导致两者温度变形不协调,产生墙体裂缝。当外界温度升高时,混凝土顶盖变形大,墙体变形相对较小,使屋盖受压,墙体受拉、受剪。在房屋顶层两端受力最大,往往沿窗口对角线方向呈现八字裂缝,还会在顶盖标高处墙体产生水平裂缝(顶盖板推外墙),有女儿墙时,还会使女儿墙开裂或外倾。
这种温度裂缝是有明显的规律性:两端重中间轻,顶层重入下轻,阳面重阴面轻。由于顶盖的温度伸缩也会引起与外纵墙相连的顶层横墙的开裂,一般位于大棚下靠近外墙处出现斜向裂缝。顶层墙体开裂裂缝形态与圈梁设置方法有明显的关系,但仅靠圈梁的设置并不能阻止墙体裂缝的产生。顶层圈梁上直接铺设屋面板时,当屋面板坐浆与圈梁结合较好时,圈梁下仍可能出现斜裂缝。如果结合较差,有可能产生水平裂缝。
1.2 收缩变形所引起的裂缝
黏土砖是烧结而成的,成品干缩性极小,所以砖砌体房屋的收缩问题一般可不予考虑。
型空心砌块则是混凝土拌合物经浇筑、振捣养生而成的。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩,其干缩量因材料和成型质量而异,并随时间增长而逐渐减小。以普通混凝土砌块为例,在自然养护条件下,成型28d后,收缩趋于稳定,其干缩率为0.03%～0.035%,含水率在50%～60%左右,砌成砌体后,在正常使用条件下,含水率继续下降,可达10%左右,其干缩率为0.018%～0.07%左右,干缩率的大小与砌块上墙时含水率有关,也与温度有关。
对于干缩已趋稳定的普通混凝土砌块砌体,如再次被浸湿后,会再次发生干缩,通常称为第二干缩。普通混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩,其稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短,一般为15d左右。第二干缩的收缩率给为第一干缩的80%左右。砌块上墙后的干缩,引起砌体干缩,而在砌体内部产生一定的收缩应力,当砌体的抗拉、抗剪强度不足以抵抗收缩应力时,就会产生裂缝。因砌块干缩而引起墙体裂缝,这在小型砌块房屋是比较普遍的。在内外墙、在房屋各层均可能出现。干缩裂缝形态一般有几种,其一是在墙体中部出现的阶梯形裂缝,其二是环块材周边灰缝的裂缝,其三在外墙多反映在窗下墙,出现竖向均匀裂缝,其四在山墙等大墙面由于收缩还会出现竖向、有的是水平向裂缝。收缩裂缝一般多表现在下部几层,这是由于墙面的收缩变形受基础及横墙的约束所致。有的砌块房屋山墙大墙面中间部位,出现了由底层一直伸到3、4层的竖向裂缝。
由于砌筑砂浆的强度等级不高,灰缝不饱满,干缩引起的裂缝往往呈发丝状而分散在灰缝隙中,清水墙时不易被发现,当有粉刷抹面时便显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大,且裂缝宽度较均匀。砌块上墙时含水率较大,经过一段时间后,砌体含水率降低,便可能出现干缩裂缝。即使已砌筑完工的砌体无干缩裂缝,但当砌块因某种原因再次被水浸湿后,出现第二干缩,砌体仍可能产生裂缝。
2 非受力裂缝的防治措施
砌块房屋温度、收缩裂缝的产生涉及砌块生产、房屋设计、施工质量等诸多方面,因此裂缝的防治也应从各个方面、诸多环节采取措施才能见效。从房屋设计方面来说,除了应遵循《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》JGJ/T12004墙体防裂的主要措施条款外,还可根据实际情况采用以下砌块房屋变形裂缝的防治措施:
鉴于混凝土砌块砌体的线胀系数比砖砌体大一倍,因此砌块房屋温度伸缩缝的最大间距应该比砖砌体房屋短,砌体结构设计规范修订组已拟出修改方案,即将规范中伸缩缝的最大间距表数值乘以0.75后采用,例如砖砌体的间距为50m,砌块房屋的伸缩缝间距则为37m左右,有的地区拟改为35m,因为恰好相当于住宅楼两个单元的长度,处理方便一些。
温差产生裂缝主要在房屋顶层,前面温度应力计算表明,采用再高的砂浆强度也难以抵抗温差产生的拉、剪应力。所以考虑降低温差的措施和采取“抗”、“放”结合的策略才是较好的方案。增加房屋盖保温性能,防止屋面渗漏,这是建筑节能的需要,同时也可达到降低屋盖结构层温差的目的。增加顶层圈梁的平面布置密度,加强顶层内外纵墙端开间门窗洞口周边的抗力(门窗洞边设钢筋混凝土芯柱,设钢筋混凝土窗台梁)。一句话:用配筋的方法来抵抗温度应里。在屋盖承重板的适当位置设滑动支座,则是“放”的有效措施。但应考虑抗震构造允许的范围内。例如,做成允许微动而不滑走的构造,滑动支座纵横向错开,或只设两端部开间屋面板的滑动屋,削弱屋面板与圈梁的连结等等。
改变屋顶建筑构造定型图的做法,将砂浆找平层与周边女儿墙断开留出溜槽,用松软防水材料填塞,找平层本身宜分割成4m×6m左右的分格块,这种措施不影响房屋使用功能,而至少能缓解顶层温度变形的危害。
作为顶层砌体墙体,最好考虑设间距为两、三个开间的局部墙面控制缝,此时顶盖的构件和圈梁可连通,虽然不如国外每开间设缝的效果,但必能大大缓解温差作用。
砌块墙体收缩引起的裂缝主要表现在底部1、2层,因为基础的约束比较强。砌块墙体的收缩应力相当于温差30℃左右的温度应力,所以收缩裂缝开展比温差变形还要严重。除了增强底层砂浆强度、用芯柱加强洞口边、窗下墙带配水平钢筋网片、灌实砌块孔洞等之外,也宜考虑设置墙面的控制缝。
3 结束语
总之,只要我们能清楚地掌握各种裂缝的产生原因,并掌握正确的施工方法和砌筑工艺,房屋砌体的裂缝问题,在某种程度上,完全是可以避免和预防的。通过对裂缝问题的深入剖析,让我们更清楚地认识到,工序控制上的好与坏,将给砌体裂缝的产生和发展带来直接的影响,因此,做好施工过程中的工艺控制,把好施工过程中的质量关,对预防裂缝产生有着重大意义。
参考文献
[1]李楠.《砌体工程施工质量验收规范规范》.机械工业 2008.11.01.
[2]周敬东.《砌体结构房屋裂缝的原因及预防》.工程建设与设计.2002年第04期.
作者简介
王洋（1982-），男，助理工程师，主要从事建筑工程造价咨询管理工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。