住宅頂層墻體裂縫的防治研究

魏化東　張敏孝

[摘要]本文對住宅頂層墻體裂縫產生原因進行了系統分析,提出了控制頂層墻體裂縫防治措施。

[關鍵詞]頂層;墻體裂縫;成因;防治

一、住宅頂層墻體裂縫的成因分析

裂縫從類型上可分為溫度裂縫和干縮裂縫,住宅頂層墻體裂縫的產生可歸結為以下幾方面

1.住宅頂層保溫體系面層存在設計缺陷。(1)外墻內保溫構造設計存在的缺陷。內保溫是將保溫體系置于外墻內側從而使內、外墻體分處于兩個溫度場,建筑物結構受熱應力的影響而始終處于不穩定的狀態,使結構壽命縮短。在相同氣候條件下做內保溫不僅比做外保溫、甚至比不做保溫時,外墻與內部結構墻體的溫差更大,受外界各種作用力的影響更直接,外墻更易遭受溫差應力的破壞。

(2)外墻外保溫構造設計存在的不足。外保溫是將保溫體系置于外墻外側從而使主體結構所受溫差作用大幅度下降,溫度變形減小,對結構墻體起到保護作用并可有效阻斷冷(熱)橋,有利于結構壽命的延長。因此從有利于結構穩定性方面來說,外保溫具有明顯的優勢,在可選擇的情況下應首選外保溫。但由于外保溫體系被置于外墻外側,直接承受來自自然界的各種因素影響,因此對外墻外保溫體系提出了更高的要求。就太陽輻射及環境溫度變化對其影響來說,置于保溫層之上的抗裂防護層只有3～20mm,且保溫材料具有較大的熱阻,因此在得熱量相同的情況下,外保溫抗裂防護層溫度變化速度比無保溫情況下主體外墻溫度變化速度提高8～30倍。因此,抗裂防護層的柔韌性和耐候性對外保溫體系的抗裂性能起著關鍵的作用。

(3)內外保溫混合做法的缺陷。該類做法往往是由于在施工中為了方便操作,外保溫施工操作方便的部位做外保溫,外保溫施工操作不方便的部位做內保溫,結果造成整個建筑外墻內外保溫混合使用。外保溫做法使建筑物的結構墻體主要受室內溫度的影響,溫度變化相對較小,因而墻體處于相對穩定的溫度場內,產生的溫差變形應力也相對較小;內保溫做法使建筑物的結構墻體主要受室外環境溫度的影響,室外溫度波動較大,因而墻體處于相對不穩定的溫度場內,產生的溫差變形應力相對較大。局部外保溫、局部內保溫混合使用的保溫方式,使整個建筑物外墻主體的不同部位產生不同的形變速度和形變尺寸,建筑結構處于更加不穩定的環境中,經年溫差使結構發生形變產生裂縫,從而縮短整個建筑的壽命。

2.鋼筋混凝土現澆屋面和磚砌體的線脹縮系數相差大。鋼筋混凝土現澆屋面和磚砌體的線膨脹系數分別為a1=10×10-6/℃和a2=5×10-6/℃。因而,即使在相同溫度下,也會產生混凝土屋面相對于磚砌體的位移。由于磚砌體對混凝土現澆板梁位移的約束,在砌體內部產生了剪應力和拉應力,因結構端部的相對位移最大,故端部產生的剪應力與拉應力也最大,當該剪應力與拉應力大于砌體材料的抗剪強度和抗拉強度時,就產生了上述的溫度裂縫。

3.砌體房屋的收縮變形。粘土砌體和混凝土砌體對含水率變化的反應不同。粘土砌塊隨含水率的增加而膨脹。在含水率降低時磚不會收縮。即這種膨脹不會因為在大氣溫度中變干而收縮。磚中的含水量取決于原材料的種類和燒制溫度范圍。當磚從窯中取出時尺寸最小,然后隨著含水率的增加而膨脹。當磚暴露在潮濕的空氣中它開始膨脹,在開始的幾個星期內膨脹最大,膨脹會以很低的速率持續幾年,磚的長期濕膨脹在0.0002和0.0009之間。

混凝土砌塊是混凝土拌合物經澆注、振搗、養生而成?；炷猎谟不^程中逐漸失水而干縮,砌干縮量因材料和成型質量而異,并隨時間增長而逐漸減小。在自然條件下,成型28天后,混凝土砌塊收縮趨于穩定。其干縮率為0.03%～0.035%,含水量在50%～60%左右。砌成砌體后,在正常使用條件下,含水量繼續下降,可達10%左右,其干縮率為0.018%～0.07%。對于干縮已趨穩定的混凝土砌塊,如再次被浸濕后,會再次發生干縮,通常稱為第二干縮?；炷疗鰤K在含水飽和后的第二干縮,穩定時間比成型硬化過程的第一干縮時間要短,一般為15天左右。第二干縮的收縮率約為第一干縮的80%左右。當混凝土砌塊的收縮受到約束并且收縮引起的拉應力超過了塊材的抗拉強度或塊材與砂漿之間的抗彎強度,會出現收縮裂縫。收縮裂縫不是結構裂縫,但它們破壞了墻體外觀。

4.建筑物的設縫長度過大。建筑物的長度即伸縮縫、沉降縫或控制縫間距與溫度裂縫、干縮裂縫和沉降裂縫的產生有很大關系。按照歐美規范,如英國規范規定,對黏土磚砌體的控制間距為10～15m,對混凝土砌塊砌體一般不因大于6m;美國混凝土協會(ACI)規定,無筋砌體的最大控制縫間距為12～18m,配筋砌體的控制縫間距不超過30m,這些都遠遠小于我國砌體規范的規定。這也是按我國砌體規范的溫度縫和有關抗裂構造措施不能消除墻體裂縫的一個重要原因。

5.施工不當。磚砌體的施工質量欠佳也是墻體開裂的一個重要因素,砌筑砂漿強度達不到設計要求、灰縫砂漿不飽滿、干磚上墻等都會導致墻體出現裂縫。

二、頂層墻體裂縫防治措施

防治頂層墻體裂縫是砌塊建筑墻體裂縫的關鍵,具體的防治措施如下:

1.增強屋面保溫層的保溫效果。在屋頂隔熱層設計中,應適當加大隔熱層厚度,選擇隔熱性能好的隔熱材料,泡沫塑料-水泥砼屋面保溫隔熱層是綜合泡沫塑料優良的絕熱性能及水泥砼牢固耐久性而設計的,克服了現單純水泥砼塊隔熱層夏季隔熱效果差、冬季熱流失大的缺陷,達到保溫隔熱效果好、受力均勻、牢固耐壓、光潔美觀、施工方便等優點,主要技術措施是利用泡沫塑料的絕熱性能,制成與各種需保溫隔熱的物相配套的泡沫塑料保溫隔熱塊、盒、套、管,用于建筑、生活領域,對于標準較高的住宅,還可采用雙層隔熱。

2.減小熱脹冷縮系數差異。比較簡便的方法是頂層不采用砌塊,而采用多孔磚或其他黏土磚,以此來減小墻體和屋頂材料的熱脹冷縮系數差異,提高抗剪能力。

3.縮短建筑物的設縫長度。在設計中盡可能縮短建筑物的設縫長度,頂層墻體材料的選擇也不能按常規設計(如頂層墻體一般采用MU7.5磚砌體和M5混合砂漿砌筑)。實際設計時,筆者認為在端部應采用MU10磚砌體和M10混合砂漿砌筑,以提高砌體的抗剪、抗拉強度。對于結構長度較長,頂層墻體開洞較大等其它不利因素較多時,還可在墻體內每高500毫米設置Фb4@60×60的鋼筋網片。

4.屋面現澆混凝土的施工應盡量避開嚴寒和高溫季節。屋面現澆混凝土的施工應盡量避開嚴寒和高溫季節,并應嚴格按照施工規范進行,防止磚混結構圈梁和構造柱混凝土強度等級普遍偏低的通病。調查表明,建筑完工后,不住人與住人的住宅相比,不住人建筑更加容易產生裂縫。因此施工完成后,如不是馬上交付使用的話,最好在頂層每一戶型內開一扇窗子通風,以減小溫度裂縫的產生。

5.減少砼的收縮和干縮對屋面板的影響。減少砼的收縮和干縮對屋面板的影響,施工中嚴格控制砼的水灰比和水泥用量,同時在屋面板中部設置了后澆帶,大大降低了由于現澆砼收縮和干縮產生的內應力,降低屋面現澆砼的收縮影響?！?(編輯/穆楊)