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摘要:文章结合具体实例,分析了蒸压粉煤灰砖砌体裂缝的产生原因,从设计、施工及生产方面提出了裂缝防治措施。
关键词:蒸压粉煤灰砖;裂缝防治;温差效应;构造设计;砌筑方法
中图分类号:TU522文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)10-0159-02
随着我国建筑材料的不断发展与创新,新材料、新工艺层出不穷,粉煤灰砖作为新型建筑材料,是以石灰、消石灰(如电石渣)或水泥等钙质材料与粉煤灰等硅质材料及集料(砂等)为主要原料,掺加适量石膏,经搅拌混合、多次排气压制成型、高压蒸汽养护而制成的非烧结砖砖。主要包括蒸压粉煤灰实心砖、蒸压粉煤灰多孔砖两大类。粉煤灰砖替代国家禁用的粘土砖,符合我国节能减排、墙材革新的产业政策要求,符合节能、节材、节地、利废及充分利用地方资源的原则。粉煤灰砖表面规整、色泽淡雅,价格与粘土砖基本相同,具有较高的抗压强度,即可满足结构承载力要求,也可有效节约装修成本,因此被广泛使用,设计、生产、施工等方面也日趋成熟。但是在工程使用过程中,还是存在一些不足,墙体裂缝就是其中之一。本文着重从粉煤灰砖的生产、构造设计及施工等方面,结合应用实际,阐述几点意见。
一、工程使用情况
近年来,粉煤灰砖被广泛应用于房屋建筑施工,建筑形式多为砖混结构、框架结构,有单层、多层,以单层、低层为主,设计室内采暖,粉煤灰砖标号MU15,M5混合砂浆砌筑。工程建成投入使用后,陆续发现多数房间窗台中间位置出现竖直裂缝,并延伸至窗台下的地梁或圈梁位置,个别圈梁下部出现水平裂缝,另外还有零星的斜裂缝、“八”字形裂缝等。裂缝宽度经实测0.1mm～1.0mm不等,裂缝中间宽、两端窄,裂缝位置遇灰缝拉裂、遇砖拉断,室外观察较为明显,裂缝较宽时室内抹灰面开裂,裂缝较窄时,室内观察不太明显。破坏了室内装饰效果,使用过程中给人们带来不安全感。
二、原因分析
结合蒸压粉煤灰砖的自身特点及性能指标,通过多角度综合性调查与分析,笔者认为主要存在以下几点:
1.对蒸压粉煤灰砖的认识不足。蒸压粉煤灰砖作为普通粘土砖的替代材料,是非烧结砖,与普通粘土砖(烧结砖)相比,除外形尺寸相同外,其化学组成、生产工艺、外观均不一样,人们用完全属于粘土砖的砌筑工艺砌筑粉煤灰砖,是导致蒸压粉煤灰砖砌体产生裂缝的直接原因。
2.温差效应。冬季供暖时,室内温度高,室外温度低,夏季外墙面受太阳照射,吸收热量,但室内凉爽,温度低,温差的存在导致产生温度应力。由于受开间之间有钢筋混凝土构造柱、窗上方钢筋混凝土圈梁约束的影响,至高温侧膨胀受压、低温侧收缩受拉,窗洞下砖砌体作为薄弱部位,当拉力超过砌体所能承受的拉应力时,即产生了竖直或斜向裂缝。
3.干缩变形。粉煤灰砖自然收缩主要集中在早期,出釜5～7d收缩率为总收缩率的50%,试验显示,出釜头3d,每天收缩0.019mm/m,3～30d每天平均收缩0.005mm/m,30d后,收缩值为0.003mm/m。为防止早期干缩开裂,蒸压粉煤灰砖自生产之日起,须放置至少一个月后方可用于砌筑施工。粉煤灰砖砌体,在完成砌筑后,由潮湿到干燥状态的过程中,产生干缩变形,因受到圈梁、构造柱、地梁等结构构件的约束,砌体内部产生收缩拉应力,当主拉应力超过墙体的极限抗拉强度时,即在窗台位置出现八字形裂缝,底层裂缝较重,上层则较轻。
此外,洞口尺寸过宽也是产生墙体开裂的原因之一,洞口过宽上下无约束或约束较弱,变形自由,从而受温差及砌体干缩变形出现裂缝。另外,砌体咬槎不好、砂浆不饱满、砖与砂浆粘结不好等施工质量的原因也是促成砌体出现裂缝的因素。
三、裂缝防治
由于蒸压粉煤灰砖尺寸规整、表面光洁,砌体抗拉、抗剪强度较低,理论与实践证明,砌体温度收缩变形应力较大,一些薄弱部位极易产生裂缝,但是,通过从设计、施工、生产等方面综合整体考虑,采取适当防治措施,裂缝是可以减少或控制发生的。
(一)构造设计
1.蒸压粉煤灰砖砌体的施工和验收除符合《砌体工程施工及验收规范》(GB50203-2002)的有关规定外,用于基础或用于易受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用MU15及以上强度等级的粉煤灰砖;并不得用于长期受热(200℃以上)、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位。有酸性侵蚀介质的地基土不宜采用蒸压粉煤灰砖做基础和地下室。
2.为防止和减轻粉煤灰砖砌体在不同部位产生温度或干缩裂缝,除满足一般构造要求外,在砖砌体抗拉薄弱部位应增设水平缝钢筋。在各层门、窗洞口过梁上方水平灰缝内,设置3Φ6钢筋或焊接网片;在窗台下第一和第二道水平灰缝内,通长设置3Φ6钢筋或焊接网片;当采用预制钢筋混凝土窗台板时,嵌入窗间墙每边不少于250mm;当墙长≥5m时,宜在每层墙半高处设置2～3道通长的3Φ6钢筋或焊接网片;女儿墙受大气影响较大,易产生收缩变形,亦应在水平缝配置拉结钢筋。
3.多层房屋应在每层沿外墙及部分内墙设置现浇钢筋混凝土圈梁,底层及顶层横墙上的圈梁可适当加密。不得采用砖配筋圈梁和砖配筋过梁。对易受冻融和干湿交替作用的建筑部位,如勒脚、窗台、封檐、女儿墙等部位,应用水泥砂浆或其他胶结材料加以保护。另外,房屋的温度伸缩缝最大间距,也不应超过40m。
4.构造柱设计根据规范进行,结合建筑物具体情况适当增加。构造柱与墙连接处砌成马牙槎,沿墙高每隔500mm设2Φ6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1m;与圈梁连接处,构造柱的纵筋需穿过圈梁的主筋,以保证构造柱纵筋上下贯通。
(二)施工方面
1.由于粉煤灰砖的抗剪强度不如烧结粘土砖,对进入现场的粉煤灰砖还应有出厂合格证,并在验收及复试合格后方可使用。蒸压粉煤灰砖自生产之日起,放置一个月后,方可用于墙体施工。
2.粉煤灰砖比普通粘土砖表面平整、光滑,与砂浆的粘结性较差,为保持砖表面洁净,避免泥土、污物粘附,要求堆放场地要平整、坚实、排水畅通,
3.粉煤灰砖的吸水率比粘土砖大,但吸水速度较慢,过高的含水率会引起砌体干缩值加大,因此,粉煤灰砖砌筑时,适当控制砖的含水率,宜为8%～12%,不得使用干砖或含水饱和的砖砌筑,至少提前12～24h浇水,不能随浇随砌。雨天对砖堆要进行遮盖,不宜砌筑,防止雨水浸湿,对于雨水浸泡过的砖,不得立即上墙使用。
4.为使砂浆和粉煤灰砖膨胀系数在受力后变形性能接近,防潮层以上的砖砌体,宜采用M5以上混合砂浆,砂浆稠度宜为50～70mm,砂浆饱满度:水平灰缝≥80%,竖直灰缝≥60%,以提高粉煤灰砖砌体弹性模量和抗剪、抗拉强度,竖缝采用挤浆或加浆的方法,并不得出现透明缝。基础、地下室、暖气沟、勒脚等部位采用水泥砂浆砌筑,强度等级提高一级。
5.砌筑方法。采用“三一”砌筑法,即一铲灰、一块砖、一揉压的砌筑方法。上下错缝、内外搭砌,严禁包心砌法。粉煤灰砖吸水(失水)速度慢,砂浆浸润性差,砌体易产生塑性变形、稳定性差,因此日砌筑高度不宜超过一步脚手架高度或1.5m高度。墙厚370mm以上的砌筑时须采用双面挂线砌筑。
6.粉煤灰砖与粘土砖不宜混用。粉煤灰砖与粘土砖的线膨胀系数不同,即在相同温度条件下的变形不同,胀缩不同步,一旦混用,导致产生砌体裂缝就是必然的。
7.粉煤灰砖砌体的法向粘结力和切向粘结力较低,在砌体中的过梁均须采用钢筋混凝土过梁。
8.冬期施工时,粉煤灰砖不得采用冻结法施工。
(三)生产方面
1.配合比问题。粉煤灰砖的成品质量和抗拉、抗剪等物理力学性能与原材料配合比有着密切关系,应严格控制,进厂材料须经常化验、检查,针对不同批次的材料,配合比也应作相应调整,以与实际情况相适应,不能常年使用一个不变的配合比。要從生产上严格控制砖的干收缩变形。
2.外形问题。粉煤灰砖是经坯体制备、压制成型、高压蒸汽养护而成,为非烧结砖,表面光洁平整,与砂浆粘结力差,自身抗拉、抗剪强度较低。为提高与砂浆的粘结力,提高砌体抗拉、抗剪强度,可以通过更改模具,将粉煤灰砖大面一侧加工成麻面或槽面。
3.干缩变形。通过调整、优化粉煤灰砖配合比设计,采取添加外加剂等措施,从自身减少干缩变形。
4.满足砖的质量指标要求。强度等级为MU25、MU20、MU15三级,承重砖折压比≥0.25,重量吸水率≤20%,出厂时的干燥收缩值≤0.5mm/m,碳化系数≥0.85,抗冻融循环次数非采暖地区为25次,采暖地区为50次。
5.砖自出釜之日起,至少放置7天方可出厂。在储藏、运输及施工过程中,应有可靠的防雨措施。
为方便施工、规范砌筑工艺,生产厂家在供货时,应附带产品使用说明书,详细介绍现场施工方法和工艺要求,不断加深人们对粉煤灰砖的认识和了解。只要生产、设计、施工等各个环节实现管理科学化和操作流程化,粉煤灰砖必然会被广泛使用,为促进节能减排和可持续发展作出贡献。
作者简介:陈利军(1973-),男,安徽池州人,大屯煤电公司建设管理部工程师。
关键词:蒸压粉煤灰砖;裂缝防治;温差效应;构造设计;砌筑方法
中图分类号:TU522文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)10-0159-02
随着我国建筑材料的不断发展与创新,新材料、新工艺层出不穷,粉煤灰砖作为新型建筑材料,是以石灰、消石灰(如电石渣)或水泥等钙质材料与粉煤灰等硅质材料及集料(砂等)为主要原料,掺加适量石膏,经搅拌混合、多次排气压制成型、高压蒸汽养护而制成的非烧结砖砖。主要包括蒸压粉煤灰实心砖、蒸压粉煤灰多孔砖两大类。粉煤灰砖替代国家禁用的粘土砖,符合我国节能减排、墙材革新的产业政策要求,符合节能、节材、节地、利废及充分利用地方资源的原则。粉煤灰砖表面规整、色泽淡雅,价格与粘土砖基本相同,具有较高的抗压强度,即可满足结构承载力要求,也可有效节约装修成本,因此被广泛使用,设计、生产、施工等方面也日趋成熟。但是在工程使用过程中,还是存在一些不足,墙体裂缝就是其中之一。本文着重从粉煤灰砖的生产、构造设计及施工等方面,结合应用实际,阐述几点意见。
一、工程使用情况
近年来,粉煤灰砖被广泛应用于房屋建筑施工,建筑形式多为砖混结构、框架结构,有单层、多层,以单层、低层为主,设计室内采暖,粉煤灰砖标号MU15,M5混合砂浆砌筑。工程建成投入使用后,陆续发现多数房间窗台中间位置出现竖直裂缝,并延伸至窗台下的地梁或圈梁位置,个别圈梁下部出现水平裂缝,另外还有零星的斜裂缝、“八”字形裂缝等。裂缝宽度经实测0.1mm～1.0mm不等,裂缝中间宽、两端窄,裂缝位置遇灰缝拉裂、遇砖拉断,室外观察较为明显,裂缝较宽时室内抹灰面开裂,裂缝较窄时,室内观察不太明显。破坏了室内装饰效果,使用过程中给人们带来不安全感。
二、原因分析
结合蒸压粉煤灰砖的自身特点及性能指标,通过多角度综合性调查与分析,笔者认为主要存在以下几点:
1.对蒸压粉煤灰砖的认识不足。蒸压粉煤灰砖作为普通粘土砖的替代材料,是非烧结砖,与普通粘土砖(烧结砖)相比,除外形尺寸相同外,其化学组成、生产工艺、外观均不一样,人们用完全属于粘土砖的砌筑工艺砌筑粉煤灰砖,是导致蒸压粉煤灰砖砌体产生裂缝的直接原因。
2.温差效应。冬季供暖时,室内温度高,室外温度低,夏季外墙面受太阳照射,吸收热量,但室内凉爽,温度低,温差的存在导致产生温度应力。由于受开间之间有钢筋混凝土构造柱、窗上方钢筋混凝土圈梁约束的影响,至高温侧膨胀受压、低温侧收缩受拉,窗洞下砖砌体作为薄弱部位,当拉力超过砌体所能承受的拉应力时,即产生了竖直或斜向裂缝。
3.干缩变形。粉煤灰砖自然收缩主要集中在早期,出釜5～7d收缩率为总收缩率的50%,试验显示,出釜头3d,每天收缩0.019mm/m,3～30d每天平均收缩0.005mm/m,30d后,收缩值为0.003mm/m。为防止早期干缩开裂,蒸压粉煤灰砖自生产之日起,须放置至少一个月后方可用于砌筑施工。粉煤灰砖砌体,在完成砌筑后,由潮湿到干燥状态的过程中,产生干缩变形,因受到圈梁、构造柱、地梁等结构构件的约束,砌体内部产生收缩拉应力,当主拉应力超过墙体的极限抗拉强度时,即在窗台位置出现八字形裂缝,底层裂缝较重,上层则较轻。
此外,洞口尺寸过宽也是产生墙体开裂的原因之一,洞口过宽上下无约束或约束较弱,变形自由,从而受温差及砌体干缩变形出现裂缝。另外,砌体咬槎不好、砂浆不饱满、砖与砂浆粘结不好等施工质量的原因也是促成砌体出现裂缝的因素。
三、裂缝防治
由于蒸压粉煤灰砖尺寸规整、表面光洁,砌体抗拉、抗剪强度较低,理论与实践证明,砌体温度收缩变形应力较大,一些薄弱部位极易产生裂缝,但是,通过从设计、施工、生产等方面综合整体考虑,采取适当防治措施,裂缝是可以减少或控制发生的。
(一)构造设计
1.蒸压粉煤灰砖砌体的施工和验收除符合《砌体工程施工及验收规范》(GB50203-2002)的有关规定外,用于基础或用于易受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用MU15及以上强度等级的粉煤灰砖;并不得用于长期受热(200℃以上)、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位。有酸性侵蚀介质的地基土不宜采用蒸压粉煤灰砖做基础和地下室。
2.为防止和减轻粉煤灰砖砌体在不同部位产生温度或干缩裂缝,除满足一般构造要求外,在砖砌体抗拉薄弱部位应增设水平缝钢筋。在各层门、窗洞口过梁上方水平灰缝内,设置3Φ6钢筋或焊接网片;在窗台下第一和第二道水平灰缝内,通长设置3Φ6钢筋或焊接网片;当采用预制钢筋混凝土窗台板时,嵌入窗间墙每边不少于250mm;当墙长≥5m时,宜在每层墙半高处设置2～3道通长的3Φ6钢筋或焊接网片;女儿墙受大气影响较大,易产生收缩变形,亦应在水平缝配置拉结钢筋。
3.多层房屋应在每层沿外墙及部分内墙设置现浇钢筋混凝土圈梁,底层及顶层横墙上的圈梁可适当加密。不得采用砖配筋圈梁和砖配筋过梁。对易受冻融和干湿交替作用的建筑部位,如勒脚、窗台、封檐、女儿墙等部位,应用水泥砂浆或其他胶结材料加以保护。另外,房屋的温度伸缩缝最大间距,也不应超过40m。
4.构造柱设计根据规范进行,结合建筑物具体情况适当增加。构造柱与墙连接处砌成马牙槎,沿墙高每隔500mm设2Φ6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1m;与圈梁连接处,构造柱的纵筋需穿过圈梁的主筋,以保证构造柱纵筋上下贯通。
(二)施工方面
1.由于粉煤灰砖的抗剪强度不如烧结粘土砖,对进入现场的粉煤灰砖还应有出厂合格证,并在验收及复试合格后方可使用。蒸压粉煤灰砖自生产之日起,放置一个月后,方可用于墙体施工。
2.粉煤灰砖比普通粘土砖表面平整、光滑,与砂浆的粘结性较差,为保持砖表面洁净,避免泥土、污物粘附,要求堆放场地要平整、坚实、排水畅通,
3.粉煤灰砖的吸水率比粘土砖大,但吸水速度较慢,过高的含水率会引起砌体干缩值加大,因此,粉煤灰砖砌筑时,适当控制砖的含水率,宜为8%～12%,不得使用干砖或含水饱和的砖砌筑,至少提前12～24h浇水,不能随浇随砌。雨天对砖堆要进行遮盖,不宜砌筑,防止雨水浸湿,对于雨水浸泡过的砖,不得立即上墙使用。
4.为使砂浆和粉煤灰砖膨胀系数在受力后变形性能接近,防潮层以上的砖砌体,宜采用M5以上混合砂浆,砂浆稠度宜为50～70mm,砂浆饱满度:水平灰缝≥80%,竖直灰缝≥60%,以提高粉煤灰砖砌体弹性模量和抗剪、抗拉强度,竖缝采用挤浆或加浆的方法,并不得出现透明缝。基础、地下室、暖气沟、勒脚等部位采用水泥砂浆砌筑,强度等级提高一级。
5.砌筑方法。采用“三一”砌筑法,即一铲灰、一块砖、一揉压的砌筑方法。上下错缝、内外搭砌,严禁包心砌法。粉煤灰砖吸水(失水)速度慢,砂浆浸润性差,砌体易产生塑性变形、稳定性差,因此日砌筑高度不宜超过一步脚手架高度或1.5m高度。墙厚370mm以上的砌筑时须采用双面挂线砌筑。
6.粉煤灰砖与粘土砖不宜混用。粉煤灰砖与粘土砖的线膨胀系数不同,即在相同温度条件下的变形不同,胀缩不同步,一旦混用,导致产生砌体裂缝就是必然的。
7.粉煤灰砖砌体的法向粘结力和切向粘结力较低,在砌体中的过梁均须采用钢筋混凝土过梁。
8.冬期施工时,粉煤灰砖不得采用冻结法施工。
(三)生产方面
1.配合比问题。粉煤灰砖的成品质量和抗拉、抗剪等物理力学性能与原材料配合比有着密切关系,应严格控制,进厂材料须经常化验、检查,针对不同批次的材料,配合比也应作相应调整,以与实际情况相适应,不能常年使用一个不变的配合比。要從生产上严格控制砖的干收缩变形。
2.外形问题。粉煤灰砖是经坯体制备、压制成型、高压蒸汽养护而成,为非烧结砖,表面光洁平整,与砂浆粘结力差,自身抗拉、抗剪强度较低。为提高与砂浆的粘结力,提高砌体抗拉、抗剪强度,可以通过更改模具,将粉煤灰砖大面一侧加工成麻面或槽面。
3.干缩变形。通过调整、优化粉煤灰砖配合比设计,采取添加外加剂等措施,从自身减少干缩变形。
4.满足砖的质量指标要求。强度等级为MU25、MU20、MU15三级,承重砖折压比≥0.25,重量吸水率≤20%,出厂时的干燥收缩值≤0.5mm/m,碳化系数≥0.85,抗冻融循环次数非采暖地区为25次,采暖地区为50次。
5.砖自出釜之日起,至少放置7天方可出厂。在储藏、运输及施工过程中,应有可靠的防雨措施。
为方便施工、规范砌筑工艺,生产厂家在供货时,应附带产品使用说明书,详细介绍现场施工方法和工艺要求,不断加深人们对粉煤灰砖的认识和了解。只要生产、设计、施工等各个环节实现管理科学化和操作流程化,粉煤灰砖必然会被广泛使用,为促进节能减排和可持续发展作出贡献。
作者简介:陈利军(1973-),男,安徽池州人,大屯煤电公司建设管理部工程师。