建筑結(jié)構(gòu)裂縫施工工程控制的對策研究

曹曉華

[摘要]砌體裂縫對于建筑物的安全性影響巨大,在分析混凝土的微觀裂縫與宏觀裂縫的基礎(chǔ)上,詳細(xì)研究砌體結(jié)構(gòu)裂縫的鑒別及施工控制,為建筑施工中的裂縫控制提供很好的借鑒作用。

[關(guān)鍵詞]砌體裂縫施工控制裂縫鑒別

中圖分類號:TU7文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1220088-01

一、引言

有些裂縫雖然沒有達到使建筑物倒塌的危險程度,但由于裂縫對人產(chǎn)生的精神壓力以及建筑裝修及美觀方面的原因,也常常影響到建筑物的使用?？刂屏芽p應(yīng)防患于未然,首先盡量預(yù)防有害裂縫,防不住的就堵,堵不住再排(有防排水要求的工程),重點在于防。只要施工與設(shè)計緊密配合,這是可以做到的。許多工程由于采取了這樣的控制措施,得到了較好的效果。

二、混凝土的微觀裂縫與宏觀裂縫

隨著混凝土的現(xiàn)代試驗研究設(shè)備的出現(xiàn),證實了在尚未受荷的混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中存在肉眼不可見的微觀裂縫?；炷恋奈⒂^裂縫主要指粘著裂縫(骨料與水泥石粘接面上的裂縫)和水泥石裂縫(水泥漿中的裂縫)。

荷載試驗表明,當(dāng)混凝土受壓,荷載在30%極限強度以下時,微觀裂縫幾乎不變動;到30%-70%荷載時,微觀裂縫開始擴展并增加;到70%-90%荷載時,微觀裂縫顯著地擴展并迅速增多,且裂縫之間相互串連起來,直至完全破壞。

由于微觀裂縫的分布是不規(guī)則的,沿截面是非貫穿的,故具有微觀裂縫的混凝土是可以承受拉力的。但是,在結(jié)構(gòu)的某些受拉力較大的薄弱環(huán)節(jié),微觀裂縫在拉力作用下很容易擴展并串連全截面,從而較早地導(dǎo)致斷裂。另外,混凝土材料的非均勻性對混凝土抗拉甚為敏感,故抗拉強度的離散程度遠較抗壓過大。實際工程結(jié)構(gòu)的裂縫,絕大多數(shù)由抗拉強度和抗拉變形(極限拉伸)不足而引起。但以往的科研和技術(shù)工作,在這方面大都只是圍繞抗壓強度方面進行研究,在抗拉方面研究工作卻很少,這使得在目前條件下很難找到準(zhǔn)確的計算理論。

微觀裂縫的原因可按混凝土的構(gòu)造理論加以解釋,即視混凝土為骨料、水泥石、氣體、水分等所組成的非均質(zhì)材料,在溫度、濕度變化條件下,混凝土逐步硬化,同時產(chǎn)生體積變形。這種變形是不均勻的:水泥石收縮較大,骨料收縮很小;水泥石的熱膨脹系數(shù)大,骨料較小。它們之間的變形不是自由的,產(chǎn)生相互約束應(yīng)力。在構(gòu)造理論中一種極為簡單的計算模型,是假定圓形骨料不變形且均勻地分布于均質(zhì)彈性水泥石中,當(dāng)水泥石產(chǎn)生收縮時引起內(nèi)應(yīng)力,這種應(yīng)力可引起粘著微觀裂縫和水泥石開裂。

熱拌混凝土的新工藝可使混凝土在硬化前的塑性狀態(tài)時沿全截面受熱,促進水化?；炷粮鹘M分產(chǎn)生不均勻熱膨脹幾乎處于自由狀態(tài),從而減少了內(nèi)部初始應(yīng)力,其有減少微觀裂縫的優(yōu)點,這是發(fā)展熱拌的最早理論基礎(chǔ)。蒸養(yǎng)的混凝土承受初凝后的劇烈溫差,硬化過程中的不均勻熱膨脹受到顯著的約束,所以含有較多的微觀裂縫。處于長期潮濕狀態(tài)下養(yǎng)護的混凝土初始內(nèi)應(yīng)力較小,因為收縮差別較輕,收縮速率較低,故微觀裂縫亦較輕。

三、砌體結(jié)構(gòu)裂縫的鑒別

砌體中常見裂縫有四類,它們是斜裂縫、豎向裂縫、水平縫和不規(guī)則裂縫,其中前三類裂縫最常見,原因也較復(fù)雜,地基問題、溫度應(yīng)力、結(jié)構(gòu)超載等都可能造成這些裂縫。

(一)斜裂縫的鑒別。斜裂縫常見的有以下幾種:建筑物地基一端軟弱或建筑物一端層高(荷重)較大,造成一端沉降大而出現(xiàn)斜裂縫。設(shè)置有沉降縫的高低不同的建筑物,當(dāng)發(fā)生不均勻沉降時,兩部分建筑均向縫一側(cè)傾斜,由于沉降縫寬度大小,或縫內(nèi)填塞了建筑垃圾,產(chǎn)生了水平擠壓力,在較低部分的建筑物上出現(xiàn)斜裂縫。

(二)豎向裂縫的鑒別。建筑物頂部的豎向裂縫,往往出現(xiàn)在地基突變處,建筑物的一端沉降量大,使墻頂形成較大的拉應(yīng)力而開裂。

此外,當(dāng)?shù)鼗痪鶆蛳鲁習(xí)r,因建筑變形,有時在縱墻轉(zhuǎn)折處產(chǎn)生水平推力,形成力偶,因而導(dǎo)致橫墻與縱墻交接處產(chǎn)生豎向裂縫。

(三)水平裂縫的鑒別。水平裂縫有兩種。一是窗間墻上的水平裂縫,一般都是在每個窗間墻的上、下兩對角處成對出現(xiàn),沉降大的一邊裂縫在下,沉降小的一邊裂縫在上?？p寬都是靠窗口處較大,向窗間墻的中部逐漸減小。在地基不均勻變形,或沉降部分的上部被頂住后(沉降縫處理不當(dāng)時常有這種現(xiàn)象),窗間墻上受到較大的水平剪力,引起反彎曲破壞,是形成這種裂縫的主要原因。另一種水平裂縫發(fā)生在地基局部塌陷時,這種裂縫較少見。地基局部塌陷的原因很多,例如濕陷性黃土浸水,地基下有暗井、暗溝、古墓等。在這種條件下,有時會產(chǎn)生局部的水平裂縫。

四、砌體結(jié)構(gòu)裂縫的施工控制

對砌體結(jié)構(gòu)裂縫的控制應(yīng)綜合考慮各知因素,采用“抗”、“放”、“防”相結(jié)合的方案。

1.減小頂板和墻體的溫差。在頂板上設(shè)置隔熱性能良好的保溫隔熱層、通風(fēng)隔熱層,如:水泥珍珠巖保溫層、煤渣保溫層、架空隔熱板;或保溫隔熱層和通風(fēng)隔熱層組合使用,同時架空隔熱板宜做成淺色減少對熱量的吸收。

2.減小水平阻力系數(shù)。在頂板與墻體之間設(shè)置滑動層即是“放”的措施。如在頂板下面設(shè)置瀝青油氈、白鐵皮、低標(biāo)號砂漿層等同時用鋼筋將墻體與頂板連接在一起,使頂板與墻體間可微動但又不能滑動,既可降低頂板變形對墻體造成的剪應(yīng)力,又不降低建筑的抗震性能。

3.墻體開裂是因為砌體的抗拉、抗剪強度低于頂板變形而產(chǎn)生的剪應(yīng)力。因此可采用增強頂層墻體強度的方法來抵抗剪應(yīng)力。通常的住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計頂層砌體磚強度、砌筑砂漿標(biāo)號與中間層相同或低于中間層,某些住宅由于層數(shù)過高,為了減小房屋自重、減小基礎(chǔ)承載力,頂部一至二層采用了輕質(zhì)磚,使砌體的抗拉、抗剪強度遠低于剪應(yīng)力,造成大量裂縫的出現(xiàn)。

在設(shè)計中可適當(dāng)提高砌筑砂漿的標(biāo)號,采用強度較高的磚,如水泥標(biāo)磚,提高砌體的強度,采用水泥標(biāo)磚還可使墻體的線膨脹系數(shù)與頂板的一致;在頂層墻體上滿布置圈梁;將頂層砌體每隔500mm設(shè)置的與構(gòu)造柱的拉結(jié)筋由伸入墻體l000mm改為沿墻體通長;在頂層外墻窗臺下設(shè)置鋼筋混凝土窗臺梁或鋼筋混凝土帶等來抵抗剪應(yīng)力。

4.設(shè)計上應(yīng)合理地設(shè)置伸縮縫,用坡屋頂代替平屋頂。施工中應(yīng)保證磚的強度滿足設(shè)計要求,對于混凝土砌塊還應(yīng)保證砌塊的出廠齡期在28天以上并且砌筑時的含水率應(yīng)符合施工規(guī)范的要求;確保砌筑砂漿標(biāo)號滿足設(shè)計要求;嚴(yán)格按照施工規(guī)范的要求進行施工,保證砌體的砌筑質(zhì)量;采用合理的施工順序,在結(jié)構(gòu)封頂后應(yīng)先施工屋面保溫隔熱層,再進行內(nèi)外墻的粉刷。

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