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【摘 要】本文结合笔者多年建筑工程技术管理工作实践,对建筑工程普遍存在的砌体结构裂缝产生的原因进行了深入分析,并从其原因入手,对多种不同情况下的建筑砌体结构裂缝的加固处理措施进行了详细阐述。
【关键词】建筑工程；裂缝原因；加固处理措施
1 引言
砌体出现裂缝是非常普遍的质量事故之一。砌体轻微细小裂缝影响外观和使用功能,严重的裂缝影响砌体的承载力,甚至引起倒塌。在很多情况下裂缝的发生与发展往往是重大事故的先兆,对此必须认真分析,妥善处理。砌体中发生裂缝的原因主要有:地基不均匀沉降,地基不均匀冻胀,温度变化引起的伸缩,建筑材料使用不当及建筑构造处理不合理等,下面结合笔者参与的诸如芷江财富广场商住楼、和平花园、文化局综合楼等多项建筑工程质量监督管理实践对建筑工程砌体结构裂缝产生的原因与加固处理措施进行探讨。
2 建筑工程砌体结构裂缝产生的原因分析
建筑工程产生砌体结构裂缝的原因很多,归纳起来主要有以下几种:
2.1 地基不均匀沉降引起的裂缝
地基发生不均匀沉降后,沉降大的部分砌体与沉降小的部分砌体产生相对位移,从而使砌体中产生附加的拉力或剪力,当这种附加内力超过砌体的强度时,砌体中便产生裂缝。这种裂缝往往与地面成45°左右夹角,上宽下窄斜缝朝向凹陷处(沉降大)的部位。
预防地基不均匀沉降引起裂缝的主要措施有:
2.1.1 合理设置沉降缝。在房屋体型复杂,特别是高度相差大时,应设沉降缝,沉降缝应从基础开始分开,且有足够的宽度,施工中保持缝内清洁,应防止碎砖、砂浆等东西杂物落入缝内。
2.1.2 加强上部的刚度和整体性,提高墙体的抗剪能力,这样可适应甚至调整地基的不均匀沉降。减少建筑物端部的门窗洞口,增大端部洞口到墙端的墙体宽度,加强圈梁布置都可加强结构的整体性。
2.1.3 加强地基验槽工作,发现有不良地基应及时妥善处理,然后才可进行基础施工。
2.1.4 不宜将建筑物位置在不同刚度的地基上,如同一区段建筑,一部分用天然基础,一部分用桩基等,必须采用不同地基时,要妥善处理,进行必要的计算分析。
2.2 地基冻胀引起的裂缝
地基土上层温度降到0℃以下时,冻结层中形成冰部开始冰结,下部水由于毛细管作用不断上升在冻结层中形成冰晶,体积膨胀,向上隆起的程度与冰结层厚度及地下水位高低有关,一般隆起可达6mm至几十毫米,其折算冻胀力可达2MPa×10MPa,而且往往是不均匀的,建筑物的自重往往难以抗拒,因而建筑的某一局部就被顶了起来,和地基不均匀沉降类似,引起房屋开裂。
这类冻胀裂缝的寒冻地区的一、二层小型建筑物中很常见。若设计人员对冻胀危害性认识不足,认为是小建筑,基础埋浅一点就可以了,或者施工人员素质欠佳,遇到冻土很坚硬,难以开挖,就擅自抬高基础埋深,从而造成冻胀裂缝。
防止冻胀引起裂缝的主要措施有:
2.2.1 一定要将基础的埋置深度到冰冻线以下,不要因为是中小建筑或附属结构而把基础置于冰冻线以上,有时,设计人员对室内隔墙基础因有采暖而未置于冰冻线以下,应注意在施工时,或交付使用前即有冻胀的可能,应采取适当措施。
2.2.2 当基础不能做到冰冻线以下时,应采取换土(换成非冻胀土)等措施消除土的冻胀。
2.2.3 用单独基础、基础梁承担墙体重量时,基础梁下面应留有一定孔隙防止上面冻胀顶裂缝基础和砖墙。
2.3 温度差引起的裂缝
热胀冷缩是绝大多数物体的基本物理性能,砌体也不例外,由于温度变化不均匀使砌体产生不均匀收缩,或者砌体的伸缩受到不均匀的约束,则会引起砌体开裂。常见的是砌体长度过长,砌体伸缩在上层大而在基础处小而引起开裂,故应按规范要求设置伸缩缝。
此外,由于混凝土屋盖,混凝土圈梁与砌体的温度膨胀系数不同在温度变化时会使墙体产生裂缝。
防止温度变化引起裂缝的主要措施有:
2.3.1 按照国家颁布的有关规定,根据建筑物的实际情况(如是否采暖,所处地点温度变化等)设置伸缩缝。
2.3.2 在施工中要保证伸缩缝的合理作法,使之能起作用。
2.3.3 屋面如为整浇混凝土,或虽为装配式屋面板但其上有整浇混凝土面层,则要留好施工带,待一段时间再浇筑中间混凝土,这样可避免混凝土收缩及两种材料因温度线胀系数不同而引起的协调变形,从而避免裂缝。
2.3.4 在屋面保温层施工时,从屋面结构施工完到做完保溫层之间有一段时间隔,这期间如遇高温季节则易因温度变化急剧而致裂,故屋面施工最好避开高温季节。
2.3.5 遇有长的现浇屋面混凝土挑檐,可分段施工,预留伸缩缝,以避免混凝土伸缩对墙体的不良影响。
2.4建筑材料使用不当
不少砌体结构由于使用渣砖而产生裂缝,由于渣砖的原材料及生产工艺与普通粘土砖不同,其线膨胀系数与粘土砖亦不同。通过对诸多开裂砌体的统计分析,使用渣砖的砌体极易产生裂缝。
不少砌体结构由于墙体布置不当,构造柱设置不合理,梁垫设计不合理等造成砌体的开裂。
3 建筑工程砌体结构裂缝处理与加固措施
在砌体裂缝出现的原因分析清楚以后,则应按裂缝砌体的危害程度采用不同的加固补救措施。本文侧重用例子来说明砌体,砖过梁等砌体构件的补强加固方法。
3.1 裂缝较细,裂缝数量较少时
当裂缝较细,裂缝数量较少,但裂缝已基本稳定时,可采用灌浆加固方法。对灌浆加固的强度,必要时可做试验。试验的方法是,用同样的材料做两个或四个试验体柱。分为两组,一组用压力机先压浆,再灌浆。然后对两组砌体柱作破坏试验,进行对比,如灌浆补强的砌体与原砌体强度基本相同,则认为补强合格。根据以往的试验表明,灌浆加固后的砌体可以达到甚至超过原砌体的强度。
施工时用压力灌浆。其顺序与上述相仿,但须增加在嵌缝后,用0.12MPa～0.0125MPa的压缩孔气检查通道泄漏程度,如泄漏太大,应补漏封闭。 对于水平的通长裂缝,可沿裂缝钻孔,做成销键,以加强两边砌体的共同作用。销键直径25mm,间距250mm～300mm,深度可以比墙厚小20mm～25mm。做完销键后再进行灌浆,灌浆方法同上,见图2。
3.2 裂缝较宽但数量不多时
裂缝较宽但数量不多时,可在裂缝相交的灰缝中,用高标号砂浆和细钢筋填缝,也可用块体嵌补法,即在裂缝两端及中部用钢筋混凝土楔子或扒锯加固。楔子或扒锯可与墙体等厚,或为墙体厚度的1/2或2/3,见图3。
3.3 裂缝较多时
当裂缝较多时,可用局部钢筋网外抹水泥砂浆予以加固。钢筋网可用Φ6@100～300(双向)或Φ4@100～200。用混凝土楔子或膨胀螺栓固定于墙体上,楔子或螺栓间距500mm左右,应梅花型布置。施工前墙体抹灰应刮干净,抹水泥砂浆前应将砌体润湿,抹水泥砂浆后应养护至少7d。
3.4 因受水平推力,不均匀沉降和温度变化引起裂缝时
墙体因受水平推力,不均匀沉降,温度变化引直伸缩等原因而发生外闪,墙体产生较大的裂缝或命名外纵墙与内横墙拉结不良时,可用钢筋或型钢拉杆予以加固。
如采用鋼筋拉杆,宜通长拉结,并沿墙两边设置。较长的拉杆中间应加法兰螺丝,以便拧紧栏杆,拉杆接长时应采用焊接。露在墙外的拉杆或垫板螺帽,可适当作建筑处理。拉杆和垫板都要涂防锈漆。在拉结水平层处,可以增设外圈梁,以增强加固效果。钢筋的直径可采用如下:当一开间加一道拉杆时为2Φ16（房屋进深5m～7m）,2Φ18（房屋进深8m～10m），2Φ20（房屋进深11m～14m），其相应的垫板尺寸可按表2采用。
3.5 墙体开裂比较严重时
墙体开裂比较严重,为了增加房屋的整体刚性,则可以在房屋墙体一侧或两侧增设钢筋混凝土圈梁。圈梁用的混凝土强度等级为C15～C20,截面至少120mm×180mm,配筋可采用4Φ10～4Φ14,钢筋Φ6@200～250,每隔1.5m～2.5m(应有牛腿或螺栓)锚固件等伸进墙内与墙拉结好,并承受圈梁自重。浇筑圈梁时应将墙面凿毛、润水,以加强粘结。
3.6 砌体过梁裂缝
对砌体过梁的裂缝,可采取增设钢筋2Φ16,填补高强度砂浆(M10以上),或增加钢筋混凝土过梁的方法。
4 结语
综上所述,由于我国现在正推广各种新型节能墙体砌块材料,砌体结构开裂的情况和问题愈来愈多,原因也愈来愈复杂,只有严格执行有关砌体规范,从生产、设计,施工,监督等方面层层把关采取合理有效的控制措施,就能有效控制砌块墙体开裂的质量通病,消除墙体结构质量安全隐患。
参考文献：
[1]混凝土小型空心砌块建筑技术规程.JGJ/T12004[S].北京,中国建筑工业出版社,2004. 砌体结构设计规范.GBJ3-88[S].
[2]文竹.住宅建筑构造破坏预防100例[M]哈尔滨,黑龙江科学技术出版社,2004
【关键词】建筑工程；裂缝原因；加固处理措施
1 引言
砌体出现裂缝是非常普遍的质量事故之一。砌体轻微细小裂缝影响外观和使用功能,严重的裂缝影响砌体的承载力,甚至引起倒塌。在很多情况下裂缝的发生与发展往往是重大事故的先兆,对此必须认真分析,妥善处理。砌体中发生裂缝的原因主要有:地基不均匀沉降,地基不均匀冻胀,温度变化引起的伸缩,建筑材料使用不当及建筑构造处理不合理等,下面结合笔者参与的诸如芷江财富广场商住楼、和平花园、文化局综合楼等多项建筑工程质量监督管理实践对建筑工程砌体结构裂缝产生的原因与加固处理措施进行探讨。
2 建筑工程砌体结构裂缝产生的原因分析
建筑工程产生砌体结构裂缝的原因很多,归纳起来主要有以下几种:
2.1 地基不均匀沉降引起的裂缝
地基发生不均匀沉降后,沉降大的部分砌体与沉降小的部分砌体产生相对位移,从而使砌体中产生附加的拉力或剪力,当这种附加内力超过砌体的强度时,砌体中便产生裂缝。这种裂缝往往与地面成45°左右夹角,上宽下窄斜缝朝向凹陷处(沉降大)的部位。
预防地基不均匀沉降引起裂缝的主要措施有:
2.1.1 合理设置沉降缝。在房屋体型复杂,特别是高度相差大时,应设沉降缝,沉降缝应从基础开始分开,且有足够的宽度,施工中保持缝内清洁,应防止碎砖、砂浆等东西杂物落入缝内。
2.1.2 加强上部的刚度和整体性,提高墙体的抗剪能力,这样可适应甚至调整地基的不均匀沉降。减少建筑物端部的门窗洞口,增大端部洞口到墙端的墙体宽度,加强圈梁布置都可加强结构的整体性。
2.1.3 加强地基验槽工作,发现有不良地基应及时妥善处理,然后才可进行基础施工。
2.1.4 不宜将建筑物位置在不同刚度的地基上,如同一区段建筑,一部分用天然基础,一部分用桩基等,必须采用不同地基时,要妥善处理,进行必要的计算分析。
2.2 地基冻胀引起的裂缝
地基土上层温度降到0℃以下时,冻结层中形成冰部开始冰结,下部水由于毛细管作用不断上升在冻结层中形成冰晶,体积膨胀,向上隆起的程度与冰结层厚度及地下水位高低有关,一般隆起可达6mm至几十毫米,其折算冻胀力可达2MPa×10MPa,而且往往是不均匀的,建筑物的自重往往难以抗拒,因而建筑的某一局部就被顶了起来,和地基不均匀沉降类似,引起房屋开裂。
这类冻胀裂缝的寒冻地区的一、二层小型建筑物中很常见。若设计人员对冻胀危害性认识不足,认为是小建筑,基础埋浅一点就可以了,或者施工人员素质欠佳,遇到冻土很坚硬,难以开挖,就擅自抬高基础埋深,从而造成冻胀裂缝。
防止冻胀引起裂缝的主要措施有:
2.2.1 一定要将基础的埋置深度到冰冻线以下,不要因为是中小建筑或附属结构而把基础置于冰冻线以上,有时,设计人员对室内隔墙基础因有采暖而未置于冰冻线以下,应注意在施工时,或交付使用前即有冻胀的可能,应采取适当措施。
2.2.2 当基础不能做到冰冻线以下时,应采取换土(换成非冻胀土)等措施消除土的冻胀。
2.2.3 用单独基础、基础梁承担墙体重量时,基础梁下面应留有一定孔隙防止上面冻胀顶裂缝基础和砖墙。
2.3 温度差引起的裂缝
热胀冷缩是绝大多数物体的基本物理性能,砌体也不例外,由于温度变化不均匀使砌体产生不均匀收缩,或者砌体的伸缩受到不均匀的约束,则会引起砌体开裂。常见的是砌体长度过长,砌体伸缩在上层大而在基础处小而引起开裂,故应按规范要求设置伸缩缝。
此外,由于混凝土屋盖,混凝土圈梁与砌体的温度膨胀系数不同在温度变化时会使墙体产生裂缝。
防止温度变化引起裂缝的主要措施有:
2.3.1 按照国家颁布的有关规定,根据建筑物的实际情况(如是否采暖,所处地点温度变化等)设置伸缩缝。
2.3.2 在施工中要保证伸缩缝的合理作法,使之能起作用。
2.3.3 屋面如为整浇混凝土,或虽为装配式屋面板但其上有整浇混凝土面层,则要留好施工带,待一段时间再浇筑中间混凝土,这样可避免混凝土收缩及两种材料因温度线胀系数不同而引起的协调变形,从而避免裂缝。
2.3.4 在屋面保温层施工时,从屋面结构施工完到做完保溫层之间有一段时间隔,这期间如遇高温季节则易因温度变化急剧而致裂,故屋面施工最好避开高温季节。
2.3.5 遇有长的现浇屋面混凝土挑檐,可分段施工,预留伸缩缝,以避免混凝土伸缩对墙体的不良影响。
2.4建筑材料使用不当
不少砌体结构由于使用渣砖而产生裂缝,由于渣砖的原材料及生产工艺与普通粘土砖不同,其线膨胀系数与粘土砖亦不同。通过对诸多开裂砌体的统计分析,使用渣砖的砌体极易产生裂缝。
不少砌体结构由于墙体布置不当,构造柱设置不合理,梁垫设计不合理等造成砌体的开裂。
3 建筑工程砌体结构裂缝处理与加固措施
在砌体裂缝出现的原因分析清楚以后,则应按裂缝砌体的危害程度采用不同的加固补救措施。本文侧重用例子来说明砌体,砖过梁等砌体构件的补强加固方法。
3.1 裂缝较细,裂缝数量较少时
当裂缝较细,裂缝数量较少,但裂缝已基本稳定时,可采用灌浆加固方法。对灌浆加固的强度,必要时可做试验。试验的方法是,用同样的材料做两个或四个试验体柱。分为两组,一组用压力机先压浆,再灌浆。然后对两组砌体柱作破坏试验,进行对比,如灌浆补强的砌体与原砌体强度基本相同,则认为补强合格。根据以往的试验表明,灌浆加固后的砌体可以达到甚至超过原砌体的强度。
施工时用压力灌浆。其顺序与上述相仿,但须增加在嵌缝后,用0.12MPa～0.0125MPa的压缩孔气检查通道泄漏程度,如泄漏太大,应补漏封闭。 对于水平的通长裂缝,可沿裂缝钻孔,做成销键,以加强两边砌体的共同作用。销键直径25mm,间距250mm～300mm,深度可以比墙厚小20mm～25mm。做完销键后再进行灌浆,灌浆方法同上,见图2。
3.2 裂缝较宽但数量不多时
裂缝较宽但数量不多时,可在裂缝相交的灰缝中,用高标号砂浆和细钢筋填缝,也可用块体嵌补法,即在裂缝两端及中部用钢筋混凝土楔子或扒锯加固。楔子或扒锯可与墙体等厚,或为墙体厚度的1/2或2/3,见图3。
3.3 裂缝较多时
当裂缝较多时,可用局部钢筋网外抹水泥砂浆予以加固。钢筋网可用Φ6@100～300(双向)或Φ4@100～200。用混凝土楔子或膨胀螺栓固定于墙体上,楔子或螺栓间距500mm左右,应梅花型布置。施工前墙体抹灰应刮干净,抹水泥砂浆前应将砌体润湿,抹水泥砂浆后应养护至少7d。
3.4 因受水平推力,不均匀沉降和温度变化引起裂缝时
墙体因受水平推力,不均匀沉降,温度变化引直伸缩等原因而发生外闪,墙体产生较大的裂缝或命名外纵墙与内横墙拉结不良时,可用钢筋或型钢拉杆予以加固。
如采用鋼筋拉杆,宜通长拉结,并沿墙两边设置。较长的拉杆中间应加法兰螺丝,以便拧紧栏杆,拉杆接长时应采用焊接。露在墙外的拉杆或垫板螺帽,可适当作建筑处理。拉杆和垫板都要涂防锈漆。在拉结水平层处,可以增设外圈梁,以增强加固效果。钢筋的直径可采用如下:当一开间加一道拉杆时为2Φ16（房屋进深5m～7m）,2Φ18（房屋进深8m～10m），2Φ20（房屋进深11m～14m），其相应的垫板尺寸可按表2采用。
3.5 墙体开裂比较严重时
墙体开裂比较严重,为了增加房屋的整体刚性,则可以在房屋墙体一侧或两侧增设钢筋混凝土圈梁。圈梁用的混凝土强度等级为C15～C20,截面至少120mm×180mm,配筋可采用4Φ10～4Φ14,钢筋Φ6@200～250,每隔1.5m～2.5m(应有牛腿或螺栓)锚固件等伸进墙内与墙拉结好,并承受圈梁自重。浇筑圈梁时应将墙面凿毛、润水,以加强粘结。
3.6 砌体过梁裂缝
对砌体过梁的裂缝,可采取增设钢筋2Φ16,填补高强度砂浆(M10以上),或增加钢筋混凝土过梁的方法。
4 结语
综上所述,由于我国现在正推广各种新型节能墙体砌块材料,砌体结构开裂的情况和问题愈来愈多,原因也愈来愈复杂,只有严格执行有关砌体规范,从生产、设计,施工,监督等方面层层把关采取合理有效的控制措施,就能有效控制砌块墙体开裂的质量通病,消除墙体结构质量安全隐患。
参考文献：
[1]混凝土小型空心砌块建筑技术规程.JGJ/T12004[S].北京,中国建筑工业出版社,2004. 砌体结构设计规范.GBJ3-88[S].
[2]文竹.住宅建筑构造破坏预防100例[M]哈尔滨,黑龙江科学技术出版社,2004