房屋建筑工程溫度裂縫成因及防治

黃聯大

摘要 房屋建筑施工過程中,常常會出現裂縫問題,這種裂縫分為荷載裂縫和變形裂縫。變形裂縫中的溫度裂縫是最常見、最復雜、最難以避免的。盡管施工期采取一些措施,但裂縫現象仍時有發生。因此,本文著重論述了變形裂縫中溫度裂縫的成因、修復方法及預防措施。

關鍵詞 房屋建筑;溫度;裂縫;防治

中圖分類號 TU746 文獻標識碼 A文章編號 1674-6708(2009)10-0076-02

多年來,在民用建筑領域里,有一個相當普遍的質量問題,就是房屋溫度裂縫問題。裂縫的產生既影響結構的安全性,又影響結構的適用性、耐久性,給人們增加不必要的恐懼感。裂縫的存在是材料本身固有的物理特性,任何結構物的裂縫都是不可避免的,房屋建筑工程也是如此。

在房屋建筑工程裂縫中,按成因可分為兩大類:荷載裂縫和變形裂縫。而真正由荷載引起的裂縫的幾率約占20%左右,而變形變化或主要由變形變化引起的裂縫卻占80%以上。在這種變形裂縫中,溫度裂縫是最常見、最復雜、最難以避免的,因此,對溫度裂縫進行分析,探究其產生的原因是很有必要的。

1 溫度裂縫產生的特征

溫度裂縫是從頂部開始,越往下層裂縫越輕。房屋長高比越大,裂縫越重;條式房屋的中間單元裂縫輕,兩端部單元裂縫較重。整體上看,房屋內部墻體比外部墻體裂縫重,而內橫墻裂縫較輕,內縱墻裂縫較重。從施工角度看,夏天施工時的裂縫輕,冬天施工裂縫重。

2 溫度裂縫經常出現部位

1)水平裂縫

在鋼筋混凝土屋蓋與砌體結構交接處的水平裂縫,它常表現為兩端較多而明顯,中間較少且不明顯,特別是外墻更是如此,在一些無構造柱的磚混結構的舊建筑物中,可看到山墻與外墻貫通成包角水平縫。

2)斜向裂縫

(1)墻體斜裂縫,多發生在頂層的內外墻,一般位于該層兩端一至二開間內。兩端有窗戶時,裂縫一般通過窗的兩對角,裂縫通常中間寬兩端細;

(2)樓板斜裂縫,在頂層鋼筋混凝土樓板上也時有發生,一般位于建筑的4個端角板塊上。

3)豎向裂縫

多出現于磚混結構建筑物的內外縱墻沿門窗洞口處,及框架結構中填充墻與框架邊柱交接處。

3 溫度裂縫產生的機理

外界溫度變化使組成房屋建筑的結構構件產生脹縮變形,當這種變形受到其它構件的約束時,就會在構件內部或相互約束的不同材料構件之間產生應力,當應力超過構件材料的強度極限時,就產生了溫度裂縫。

在使用兩種不同材料的屋面板與墻體之間,線膨脹系數差異較大,通常混凝土屋面板的線膨脹系數a1=10×10-6,砌體的線膨脹系數a2=5×10-6。當兩者以相同的溫差升降時,由于線脹系數不同,在接觸面上將產生相對位移,而這種位移受到限制,則產生剪應力。由于屋面受到陽光的直射,通常屋面板的溫度總是高于墻體的溫度變化,使得這種剪應力更大。當膨脹產生的應力大于砌體的抗拉強度ftk時墻體就產生斜向溫度裂縫。當溫度應力超過墻體的抗剪強度fv時墻體就產生水平溫度裂縫。由于應力集中的原因,就在門窗洞口四角產生豎向及斜向裂縫。而樓板的斜裂縫主要由于縱橫雙向框架梁受熱膨脹產生推力作用于端角樓板上,超過混凝土的抗拉能力,產生了斜裂縫。

4 溫度裂縫產生的規律

通過調研發現溫度裂縫有以下規律:

1)屋面板整體性越好,剛度越大,墻體溫度裂縫越嚴重,即現澆屋面板溫度裂縫嚴重于裝配整體式屋面板及裝配式屋面板;

2)屋面板保溫效果差或屋面滲漏,那么墻體的溫度裂縫嚴重;

3)墻體剛度差、整體性差、砂漿強度低、砌體溫度裂縫嚴重;

4)房屋面板對墻體約束越大,往往裂縫越嚴重;

5)溫度較低季節施工的結構,溫度裂縫嚴重。砌體采用粉煤灰蒸壓磚的結構比采用普通燒結粘土磚結構裂縫輕;

6)室內溫度調節條件好,屋面保溫隔熱效果好的房屋裂縫情況較輕。

以上表明:溫度裂縫的發生和發展與主體施工的季節溫差有關系;溫度裂縫與屋面剛度、整體性及頂層墻體剛度整體性有關;溫度裂縫與砌體的線膨脹系數有關,裂縫與屋面保溫、外墻的保溫效果、屋面的防水效果等有關;溫度裂縫與屋面體系和墻體的約束狀況有關;溫度裂縫還與室內的保溫隔熱及溫度調節條件有關。

5 溫度裂縫的預防措施

1)提高頂層砌體的強度、剛度及抗裂變形能力,以達到提高砌體的抗剪強度、抗拉強度及變形。為此通過提高砌體強度,采用加筋砌體的做法,采用抗裂構造柱的做法。

2)盡量減少屋面板與砌體的相互約束作用,減弱屋面板的整體性,加大屋面板的自由變形能力。在端單元與中單元分界處在屋面空心板板頭的空隙處不灌縫,改為填充松散材料;現澆屋面板在端單元與中單元分界處在屋面承重橫墻位留2~4cm變形縫;屋面板壓外墻在擱置端留2~4cm的滑動間隙。

3)通過采取降低溫差幅度;減小墻體材料與混凝土的線膨脹系數;

4)確保施工質量。砂漿配合比要滿足設計強度等級要求,下料要嚴格計量,灰縫要均勻、飽滿;濕磚上墻,噴水養護,嚴禁干磚上墻和碎磚集中使用;

5)屋面板澆筑安裝完成后,盡快完成保溫隔熱層,切不可拖延時間。保溫隔熱層材料的各項指標要滿足標準要求,特別是含水率和干重度;鋪筑厚度和范圍要到位,并做好防雨防潮措施;

6)建設單位在前期就要注意合理安排好房屋建筑的建設時間,盡量避開在炎熱的夏季和寒冷的冬季施工溫度敏感部位,在交付使用后,應訂立制度做好房屋建筑特別是溫度裂縫的易發部位的管理維護,這也是預防工作中的關鍵環節;

7)正確使用外加劑也是減少裂縫的措施之一。例如,使用減水防裂劑。許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能,在工程實踐中應多進行這方面的實驗和研究,比單純地靠改善外部條件會更加簡捷、經濟。

6 溫度裂縫的修復

在發現溫度裂縫時,應觀察至裂縫穩定后,根據具體情況采取措施。若發現屋面保溫層末達到熱工要求和節能標準時,首先應重新改做屋面保溫隔熱層,以防止裂縫繼續活動。鑒定裂縫的穩定方法是在裂縫內嵌抹水泥漿或貼玻璃紙,經過一段時間的觀察判斷確定。對裂縫的處理須從建筑的美觀、強度、耐久、使用功能等方面并充分考慮到裂縫形成的機理,從根本上加以治理。大致有:

1)裂縫細小,對房屋正常使用影響不大,可暫不處理;

2)裂縫雖細小,但已造成墻面、屋面、樓面的滲水,或對鋼筋混凝土內的鋼筋保護的需要,可采用嵌補密封或壓力灌漿進行處理;

3)對于裂縫較大、較多又貫穿墻體,不僅影響美觀和正常使用,還對房屋的剛度和抗震性能有較大的影響,這種情況下可在裂縫墻體兩側用4Φ6@200或Φ6@500鋼筋網片,并用Φ6@500的鋼筋穿墻將兩鋼筋網片拉緊固定后,外抹水泥砂漿或噴射混凝土以補強加固。

7 結論

房屋建筑工程中的溫度裂縫問題是一個綜合性的問題,必須從設計、施工、使用等各階段進行分析并采取相對措施,這樣才能使各方面的損失幾率降到最低,從而確保工程施工質量,提高人們的生活水平。

參考文獻

[1]工程結構裂縫控制[M],1997.

[2]混凝土工程裂縫分析與控制[M],2002.

[3]現澆大體積混凝土裂縫的成因與防治[M],2003.