建筑工程砌体结构裂缝的产生及控制方法
关键词:建筑工程；砌体结构；变形裂缝；控制方法
0引言
我国住宅房屋仍以砌体结构为主,砌体结构作为一种传统的建筑材料在中国已有数千年的历史,而且种类多、分布广,占我国建造的各类房屋的90%以上。由于砌体材料自身的特性,以及和混凝土结合的混合结构,不可避免地出现由于温度、干缩、地基不均匀沉降引起的砌体裂缝和现浇楼、屋面板在中部收缩贯通裂缝。由于我国国情砌体裂缝始终没能彻底解决,给使用上带来很多不便,随着我国国力的增强,在住房体制改革中,人民群众对房屋质量要求的提高,解决砌体结构裂缝,将裂缝控制到可接受的程度是目前急于解决的课题。
1产生裂缝的种类及产生原因
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,如地震力、施工荷载等。而砌体因收缩、温度、湿度变化,地基沉降不均匀等引起的裂缝是非受力裂缝,又称变形裂缝。根据调查,砌体房屋的裂缝中变形裂缝占85%以上,其中温度裂缝更为突出。
由钢筋混凝土楼盖、屋盖和砖墙组成的混合结构房屋相当于一个盒形空间结构,当自然界温度发生变化或材料发生收缩时,由于房屋各部分构件材料的线膨胀系数不同,即产生不同的变形,使得构件之间的相互制约作用而产生附加应力。当构件中产生的拉应力超过材料的抗拉强度时,就会开裂。对于砖砌体的结构,砖砌体的线膨胀系数5×10-6,是钢筋混凝土的一半。即温差相同时,钢筋混凝土构件单位长度的变形要比砖墙单位长度的变形大一倍。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。当约束条件下的温度变形引起的温度应力大于墙体材料的抗拉强度时,墙体就会产生温度裂缝。
混凝土砌块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。在自然条件下,成型28d后,混凝土砌块收缩趋于稳定。其干缩率为0.03%～0.035%,含水率在50%～60%。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%。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15d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剪强度,会出现收缩裂缝。由此可见,砌块的含水量是影响干缩裂缝的主要因素,所以对砌块的含水率(指与最大总吸水量的百分比)有较严格的规定,一般要求砌块的含水率不超过40%。其次,因砌筑砂浆强度不高,水平和竖向灰缝不饱满,干缩引起的裂缝往往呈发丝状分散在灰缝缝隙中,通过粉刷抹面时就显露出来,裂缝宽度较均匀、细密呈龟裂状。
2砌体温度裂缝的主要形态
2.1砖砌体温度裂缝的形态
（1）水平裂缝和包角裂缝:平屋顶房屋,有时在屋面板底部附近或顶层圈梁附近,出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝和包角裂缝,裂缝严重的可贯通墙厚。
（2）内外纵墙和横墙的八字形裂缝:这种裂缝多分布在房屋墙面的两端、或在门窗洞口的内上角和外下角,呈八字形,发生在顶层墙面上的八字缝一般占墙端的二、三个开间。屋面保温层做的愈差,房屋愈长,裂缝愈明显。
（3）女儿墙根部裂缝和竖向裂缝:女儿墙根部由于受到屋面板和屋面水泥砂浆找平层的伸长或缩短变形引起的向外或向内的推、拉力,使女儿墙根部的砌体外凸或女儿墙外倾,形成水平裂缝。另外,由于钢筋混凝土屋面板的收缩,也可能使女儿墙处于偏心受压状态,从而造成女儿墙上部沿竖向开裂。
2.2砌块房屋收缩裂缝的形态
因砌块收缩引起的墙体裂缝,在混凝土砌块房屋和框架结构的填充墙中比较普遍。在内外墙、在房屋的各层均可能出现。收缩裂缝形态一般有:
（1）在墙体中部出现的阶梯形裂缝;
（2）环块材周边灰缝的裂缝;
（3）在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝;
（4）山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝,此类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。
（5）砌块填充墙与框架梁、扳、柱的结合处产生水平或竖向裂缝。有时因框架结构过长,填充墙在中部或两端一、两个开间出现竖向裂缝。
3地基不均匀沉降引起墙体裂缝的原因
（1）房屋的全部荷载最终通过基础传给地基,而地基在载荷作用下,其应力是随深度而扩散,深度大,扩散愈大,应力愈小;在同一深处,也总是中间最大,向两端逐渐减小。正是由于土壤这种应力的扩散作用,即使地基土层分布非常均匀,房屋地基应力分布仍然是不均匀的,从而使房屋地基产生不均匀沉降,即房屋中部沉降多,两端沉降少,形成微凹的盆状曲面的沉降分布。当房屋修建在淤泥土质或松软状态的粘性土上时,且房屋设计的长高比过大,整体刚度差,对地基又未进行加固,那么墙体就可能出现严重的裂缝。
（2）当房屋地基土层分布不均匀时,土质差别较大时,则往往在不同土层的交接处或同一土层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降,沉降曲线为微凸形,造成墙体开裂,并向土质较软或土层较厚的方向倾斜。
（3）平面形状复杂的房屋,在其纵横单元相交的部位基础密集,地基应力集中,该处的沉降量往往大于其它部位,容易造成房屋弯曲、倾斜或扭曲。当弯曲、倾斜或扭曲变形过大时,墙体就会开裂。对各部分高差较大(或荷载差别较大)的房屋,由于加在地基上的荷载差别较大,因此在房屋的高、低(或轻、重)变化的部位,容易产生较大的沉降差,导致墙体开裂。
4地基不均匀沉降引起墙体裂缝的形态
（1）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,裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝。地基不均匀沉降裂缝形态常见的有正八字裂缝、倒八字裂缝、斜向裂缝、竖向裂缝、水平裂缝。
（2）沉降裂缝多出现在房屋的纵墙上,较少出现在横墙上。在房间空间刚度被削弱的部位,裂缝容易出现且比较集中。其次,裂缝分布情况与沉降曲线有关,当沉降曲线为微凹形时,裂缝多在房屋下部,裂缝宽度下大上小。当沉降曲线为微凸形时,裂缝多在房屋上部,裂缝宽度上大下小。而且裂缝一般集中在门、窗洞口附近呈45°方向倾斜。
5砌体裂缝的防治措施
根据裂缝产生的原因,本文提出一些预防和控制裂缝的措施。从防止裂缝的概念上,采取“防”、“放”、“抗”相结合,从材料、设计、施工等多方面下手的思路,进行综合防治,有些构造措施已运用到了工程实践中,收到了一定的效果。
5.1温度变化引起墙体开裂
主要防止由温度变化引起的砌体结构开裂,宜采取下列措施:
（1）当采用整体式或装配式的钢筋混凝土屋盖时,宜在屋盖上适当增加保温层或隔热层的厚度;
（2）在屋盖的适当部位设置伸缩缝,其间距不大于30m;
（3）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,伸缩缝宜在建筑物墙体的适当部位设置,伸缩缝的间距不宜大于30m。
（4）在房屋顶层宜设钢筋混凝土板底圈梁,屋面板与圈梁的支承处设置水平滑动层。如先浇筑圈梁后浇筑板,有意设置施工缝。
（5）适当加大圈梁高度,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,且在房屋端部开间的墙体内设置通长钢筋,并提高顶层砌体砂浆强度。
（6）在墙体内设置竖向控制缝,间距不宜大于9m。
5.2墙体材料的干缩引起开裂
防止主要由墙体材料干缩引起的裂缝,可采用下列措施:
（1）选用干缩值低的墙材,控制砌筑时材料的含水率。采用低强度砂浆和长度小的块材,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。
（2）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,须在墙中腰处增设钢筋混凝土腰梁或板带。
（3）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,确保砌块的龄期符合要求。
（4）正确掌握各种砌块使用时的含水率。砌块在生产储存期、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8～10mm为宜。
（5）填充墙砌体与框架柱、梁、板交接处,在抹灰时采用贴钢丝网的方法,两侧各伸出300mm。抹灰时要三遍成活,最好在底层和面层各贴一层。如果工期容许的情况下,在抹灰前留足够长的砌块干缩技术间歇时间,同时要确保墙体灰缝的砂浆饱满度,这样能有效的防止墙体开裂。
5.3地基沉降引起的墙体开裂
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）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。
（4）减小或调整基底的附加应力。改变基础截面尺寸,使不同荷载的基础沉降量接近。
（5）在房屋底层的窗洞口下两皮砖处放置通长钢筋或设置钢筋混凝土窗台板。
6结束语
由于砌体裂缝产生的因素很多，裂缝的存在降低了墙体的质量，如整体性、耐久性和抗震性能，同时墙体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成不良影响。特别是随着我国墙改、住房商品化的进展，人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高，对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严格。由于建筑物的质量低劣，如墙体裂缝、渗漏等涉及的纠纷或官司也越来越多，建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准。因此加强砌体结构，特别是新材料砌体结构的抗裂措施，已成为设计、施工、国家行政主管部门，以及房屋开发商共同关注的课题。