【摘 要】隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,人們對居住環(huán)境和建筑質量的要求不斷提高,對建筑物墻體裂縫的控制的要求更為嚴格。建筑物的裂縫已成為住戶評判建筑物安全的一個非常直觀、敏感和首要的質量標準。因此加強砌體結構的抗裂措施,已成為工程量、國家行政主管部門,以及房屋開發(fā)部門關注的重點。本文就工程實踐中發(fā)現(xiàn)砌體結構出現(xiàn)裂縫的例子,對引起砌體開裂的主要原因進行分析并提出其預防措施。
【關鍵詞】砌體結構;開裂;主要原因;裂縫控制措施
1.裂縫的性質
由磚、石或各種砌塊等塊體通過砂漿鋪縫砌筑而成的結構稱為砌體結構。由于砌體結構的材料來源廣泛,施工設備和施工工藝較簡單,因而得到廣泛應用。
但是由于砌體的抗拉、抗彎、抗剪性能較差,其中砌體出現(xiàn)裂縫是非常普遍的質量事故。引起砌體結構墻體裂縫的因素很多,既有地基、溫度、干縮,也有設計上的疏忽、施工質量、材料不合格及缺乏經(jīng)驗等。根據(jù)工程實踐和統(tǒng)計資料這類裂縫幾乎占全部可遇裂縫的80%以上。而最為常見的裂縫有兩大類,一是溫度裂縫,二是干燥收縮裂縫,簡稱干縮裂縫,以及由溫度和干縮共同產(chǎn)生的裂縫。
1.1 溫度裂縫
溫度裂縫是造成墻體早期裂縫的主要原因。溫度的變化會引起材料的熱脹、冷縮,當約束條件下溫度變形引起的溫度應力足夠大時,墻體就會產(chǎn)生溫度裂縫。最常見的裂縫是在砼平屋蓋房屋頂層兩端的墻體上,如在門窗洞邊的正八字斜裂縫,平屋頂下或屋頂圈梁下沿磚(塊)灰縫的水平裂縫,以及水平包角裂縫(包括女兒墻)。導致平屋頂溫度裂縫的原因,是頂板的溫度比其下的墻體高得多,而砼頂板的線脹系數(shù)又比磚砌體大得多,故頂板和墻體間的變形差,在墻體中產(chǎn)生很大的拉力和剪力。剪應力在墻體內的分布為兩端附近較大,中間漸小,頂層大,下部小。
1.2 干縮裂縫
各種材料的燒結制品,其干縮變形很小,且變形完成比較快。只要不使用新出窯的磚,一般不要考慮砌體本身的干縮變形引起的附加應力。但對這類砌體在潮濕情況下會產(chǎn)生較大的濕脹,而且這種濕脹是不可逆的變形。對于砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體,隨著含水量的降低,材料會產(chǎn)生較大的干縮變形。如砼砌塊的干縮率為0.3~0.45mm/m,它相當于25~40℃的溫度變形,可見干縮變形的影響很大。輕骨料塊體砌體的干縮變形更大。干縮變形的特征是早期發(fā)展比較快,如砌塊出窯后放置28d能完成50%左右的干縮變形,以后逐步變慢,幾年后材料才能停止干縮。但是干縮后的材料受濕后仍會發(fā)生膨脹,脫水后材料會再次發(fā)生干縮變形,但其干縮率有所減小,約為第一次的80%左右。
由于干縮變形引起的裂縫在建筑上分布廣、數(shù)量多、裂縫的程度也比較嚴重。如房屋內外縱墻中間對稱分布的倒八字裂縫;在建筑底部一至二層窗臺邊出現(xiàn)的斜裂縫或豎向裂縫;在屋頂圈梁下出現(xiàn)的水平縫和水平包角裂縫;在大片墻面上出現(xiàn)的底部重、上部較輕的豎向裂縫。
1.3 溫度、干縮及其它裂縫
對于燒結類塊材的砌體最常見的為溫度裂縫,面對非燒結類塊體,如砌塊、灰砂磚、粉煤 灰磚等砌體,也同時存在溫度和干縮共同作用下的裂縫,其在建筑物墻體上的分布一般可為這兩種裂縫的組合,或因具體條件不同而呈現(xiàn)出不同的裂縫現(xiàn)象,而其裂縫的后果往往較單一因素更嚴重。
2.裂縫產(chǎn)生的原因
引起砌體結構墻體開裂的因素很多,主要有地基的不均勻沉降,溫度變化引起的伸縮,設計上對房屋的構造處理不當,使用的建筑材料不合格,施工質量不合格等。
2.1地基不均勻沉降引起墻體開裂
當?shù)鼗l(fā)生不均勻沉降后,沉降大的部分砌體與沉降小的部分砌體會產(chǎn)生相對位移,從而使砌體中產(chǎn)生附加的拉力或剪力,當這種附加內力超過砌體的強度時,砌體中便產(chǎn)生相對裂縫。這種裂縫一般都是斜向的,且多發(fā)生在門窗洞口上下。
為防止地基不均勻沉降在墻體上產(chǎn)生的各種裂縫而采取的主要措施有:
(1)合理設置沉降縫。在房屋體型復雜,特別是高度相差大時,應設沉降縫。沉降縫應從基礎開始分開,且有足夠的寬度,施工中應保持縫內清潔,防止碎磚、砂漿等雜物落入縫內。
(2)合理安排施工順序,宜先建較重單元,后建較輕單元。
(3)加強對地基的檢測,發(fā)現(xiàn)有不良地基應及時妥善處理,然后才能進行基礎施工。
(4)加強上部結構的剛度和整體性,提高墻體的穩(wěn)定性和抗剪能力,減少建筑物端部的門、窗洞口,增大端部洞口到墻端的墻體寬度,加強圈梁布置,尤其是要加強地圈梁的剛度。
(5)不宜將建筑物設置在不同剛度的地基上,如同一區(qū)段建筑,一部分用天然地基,一部分用樁基等。必須采用不同地基時,要妥善處理,進行必要的計算分析。
(6)房屋體形應力求簡單,橫墻間距不宜過大。
2.2 溫度變化引起墻體開裂
熱脹冷縮是絕大多數(shù)物體的基本物理性能,砌體也不例外。由于屋蓋系統(tǒng)溫度變化會使磚墻產(chǎn)生裂縫,由于溫度變化不均勻使砌體因不均勻收縮產(chǎn)生裂縫,或由于鋼筋混凝土圈梁與磚墻伸縮量不同也會產(chǎn)生裂縫。
(1)屋蓋系統(tǒng)溫度變化時使墻體產(chǎn)生的裂縫:這類裂縫較典型和普遍的是建筑物(特別是縱向較長的)頂層兩端內外縱墻上的斜裂縫,其形態(tài)呈 “八”字或 “X”型,且顯對稱性,但有時僅一端有輕微者僅在兩端1~2個開間內出現(xiàn),嚴重者會發(fā)展重房屋兩端1/3縱長范圍內,并由頂層向下幾層發(fā)展。此類裂縫對那種剛性屋面的平屋頂,未設變形縫、隔熱層的房屋就更易發(fā)生。產(chǎn)生的直接原因是混凝土結構屋面的伸縮變形牽引其下磚砌體超過其材料抗拉強度的結果。
(2)由于溫度變化不均勻使砌體產(chǎn)生不均勻收縮而產(chǎn)生的裂縫:由于房屋過長,室內外溫差過大,因鋼筋混凝土樓蓋和墻體溫度變形的差異,有可能使外縱墻在門窗洞口附近或樓梯間等薄弱部位發(fā)生向豎向貫通墻體全高的裂縫,這種裂縫有時會使樓蓋的相應部位發(fā)生斷裂,形成內外貫通的周圈裂縫。另外,當房屋空間高大時,墻體因受彎在截面薄弱處(如窗間墻)會出現(xiàn)水平裂縫。
2.3構造措施處理不當引起墻體開裂
在砌體結構的房屋的設計中,有時因為沒有合理采取相應構造措施而產(chǎn)生各種裂縫,在工程中也占相當大一部分。所以應該合理的設置各種措施,最大限度的減少裂縫。
(1)為了防止減輕房屋頂層墻體裂縫,除了做好以上防護措施外,還應做好以下措施:頂層墻體有門窗洞口時,在過梁的水平灰縫內設置2-3道鋼筋網(wǎng)片或2ф6鋼筋,并應伸入過梁兩端墻體內不小于600mm;頂層及女兒墻砂漿強度等級不低于M5;女兒墻應設置構造柱,構造柱間距不宜大于4米,構造柱應伸入女兒墻頂并與壓頂梁整澆;房屋頂層端部墻體內適當增設構造柱。
(2)為了防止減輕房屋底層墻體裂縫,可根據(jù)情況采取以下措施:增大基礎圈梁的剛度;在底層窗臺下墻體灰縫內設置3道焊接鋼筋網(wǎng)片或2ф6鋼筋,并伸入兩邊窗間墻不小于600mm;窗臺下采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆帶,嵌入兩邊窗間墻內不小于600mm;墻體轉角處和縱橫墻交接處宜豎向每隔400-500mm設拉結筋,其數(shù)量為每120 mm墻厚不少于1ф6或焊接鋼筋網(wǎng)片,埋入長度從墻的轉角或交接處算起,每邊不小于600mm。
另外,由于砌體材料的質量不合格,砂漿強度不夠,這些都會造成整個砌體的強度不夠等而產(chǎn)生裂縫。所以,在施工中應嚴格把好原材料的質量關,對防裂要求較高的墻體,可根據(jù)情況采取專門措施。
綜上所述,由于砌體出現(xiàn)裂縫的原因很多,所以在實際工程中要提早預防,采取相應的構造措施,防患于未然。使裂縫盡量最小化。一旦出現(xiàn)裂縫則要注意觀察,必要時采取灌漿或加固措施以阻止裂縫的開展。