教學(xué)樓墻體裂縫分析及治理

苑韶華 王繼武

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院，重慶 400016）

1 工程概況

重慶市某中學(xué)教學(xué)樓為五層，長40.44m，寬30.07m，倒凹型，外加走廊1.8m，建筑面積3370m2。磚混結(jié)構(gòu)，墻體材料為燒結(jié)粘土磚。開間尺寸為3.3m，共13個(gè)開間，層高3.3m。主要承重結(jié)構(gòu)為外縱墻37墻，內(nèi)橫墻24墻，鋼筋混凝土梁，預(yù)制樓面板。原設(shè)計(jì)中，1，3，5層設(shè)置圈梁，原設(shè)計(jì)未設(shè)置構(gòu)造柱。

該建筑于1999年7月建成使用，兩年后開始出現(xiàn)裂縫，逐年增大，2006年被重慶市國土資源和房屋管理局鑒定為局部危險(xiǎn)房屋。

2 墻體裂縫情況

2.1 裂縫主要位于頂層，以正“八”字斜裂縫居多，女兒墻根部出現(xiàn)水平裂縫，多數(shù)裂縫長0.5～1.4m，少數(shù)長2～3m，縫寬1～3mm。1，2層墻體未發(fā)現(xiàn)風(fēng)化和開裂。

2.2 頂層縱墻兩端出現(xiàn)明顯的斜裂縫和水平裂縫，裂縫由屋面板底貫通至窗洞邊。有一處外縱墻出現(xiàn)明顯的墻體位移錯(cuò)位。

2.3 內(nèi)橫墻與外縱墻交界處，內(nèi)橫墻出現(xiàn)斜裂縫，縫寬長不一，有的長達(dá)2～3m，沿屋面板底貫通至窗洞邊。有些外縱墻也出現(xiàn)開裂，主要位于窗洞的上角。

2.4 外縱墻大梁支撐處出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度上端大，下端小，縫寬約1-2mm，貫通至窗洞邊。

2.5 屋面板與墻體、大梁交界處、女兒墻根部出現(xiàn)水平裂縫。

3 墻體開裂分析

我們對原設(shè)計(jì)進(jìn)行了承載力復(fù)核，發(fā)現(xiàn)窗間墻體承載力滿足強(qiáng)度要求，大梁及其下墻體局部承載力均基本滿足原設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)過現(xiàn)場查看和綜合分析，溫度應(yīng)力是造成頂層墻體開裂的主要原因。

由于外縱墻位于向陽面，加上重慶地處南方，在炎熱的夏季，磚混結(jié)構(gòu)房屋長期接受陽光的照射，在同等外溫的條件下，鋼筋混凝土屋面板接受的溫度平均高達(dá)50℃～60℃左右，而頂層磚砌外墻承受的平均溫度約為30℃左右，兩者相差已達(dá)一倍。加之，鋼筋混凝土板的線膨脹系數(shù)為10*106，又是磚砌體線膨脹系數(shù)5*106的兩倍。由于二者收縮不同，在混凝土膨脹的同時(shí)，墻體對混凝土板產(chǎn)生約束作用。外縱墻頂部墻體的位移錯(cuò)位即是結(jié)果的直接體現(xiàn)。

本房屋采用剛性防水，爐渣混凝土找坡，爐渣混凝土的含水量在20%～60%時(shí)，不但會降低隔熱性能，而且，其蓄熱系數(shù)將比干燥狀態(tài)約高24%左右。由于屋蓋與墻體溫度膨脹變形的不同，通過磨擦阻力使屋蓋與墻體之間產(chǎn)生較大的拉、剪應(yīng)力。當(dāng)超過墻體抗拉、抗剪應(yīng)力時(shí)，即在房屋兩端墻體出現(xiàn)水平或正八字形、倒八字形的裂縫。

另外，原設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)既無構(gòu)造柱，又無圈梁，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)房屋所用普通燒結(jié)磚質(zhì)量較差，多處出現(xiàn)局部壓碎的現(xiàn)象。再加上施工質(zhì)量等因素，進(jìn)一步降低了墻體的溫度抵抗能力，這也是造成墻體開裂另一重要原因。

4 裂縫的處理措施

磚混結(jié)構(gòu)溫度裂縫是比較普遍的，處理起來也比較困難?？紤]到時(shí)間和經(jīng)濟(jì)因素，本著保證安全和盡量節(jié)約的原則，我們確定了如下處理措施：

4.1 對屋面進(jìn)行改造。由于原屋面采用的是剛性防水，保溫隔熱效果較差，根據(jù)現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)屋內(nèi)滲水現(xiàn)象嚴(yán)重。鏟除原有剛性層，重新做一道柔性防水屋面，做保溫隔熱兼找坡。在屋面上再做架空隔熱層。加大屋面的導(dǎo)熱能力，最大程度的減小溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。

4.2 對已開裂的墻體進(jìn)行加固。對于靜止裂縫，即其開展已基本穩(wěn)定的裂縫和可能防止進(jìn)一步擴(kuò)展的裂縫，其修補(bǔ)按以下方法采用：

4.2.1 裂縫寬度小于0.3mm時(shí)，為了滿足使用要求，當(dāng)裂縫淺而細(xì)且條數(shù)很多時(shí)，用環(huán)氧樹脂漿液進(jìn)行表面封閉，當(dāng)裂縫細(xì)而深時(shí)，用甲基丙烯酸酯類漿液或低粘度環(huán)氧樹脂漿液灌注。

4.2.2 裂縫寬度大于等于0.3mm時(shí)，用環(huán)氧樹脂漿液灌注。

4.2.3 裂縫寬度大于等于1mm時(shí)，用微膨脹水泥漿液修補(bǔ)，修補(bǔ)前，應(yīng)在裂縫的表面涂刷一層水泥漿界面劑。

4.2.4 對內(nèi)橫墻端及內(nèi)縱墻出現(xiàn)的斜裂縫，應(yīng)雙面交錯(cuò)剔縫埋筋進(jìn)行處理，沿裂縫每5皮磚，剔縫50毫米深，埋入1根φ8鋼筋，鋼筋兩端作直勾嵌入磚的豎縫內(nèi)，用C20細(xì)石混凝土嵌縫，剔縫長度為裂縫各邊500長（如圖1示）;外縱墻錯(cuò)位處，先在內(nèi)橫墻中剔縫50mm深，內(nèi)外墻交接處用機(jī)械鉆孔，保證縫貫通成一直線，埋入1根φ10鋼筋，用C20細(xì)石混凝土嵌縫，剔縫長度為裂縫向內(nèi)墻500長（如圖2示）；然后用上述（1）（2）（3）方法進(jìn)行處理。

4.3 對于開展而未穩(wěn)定的裂縫，應(yīng)在分析并控制裂縫開展使其穩(wěn)定后，再進(jìn)行處理。

4.4 對于輕微或中等的一般小裂縫僅作外觀處理。

5 處理結(jié)果及結(jié)論

2008年修復(fù)至今，經(jīng)過了冬夏溫差的考驗(yàn)，根據(jù)觀測，所有經(jīng)過處理的部位未見新的裂縫，未經(jīng)處理的裂縫沒有繼續(xù)發(fā)展的趨勢，使用正常。

保證墻體不產(chǎn)生溫度裂縫的基本條件是：溫度應(yīng)力＜墻體的抗拉強(qiáng)度。

由本工程事例，我們得出如下結(jié)論：

5.1 由于溫度裂縫主要發(fā)生在房屋頂層，因此，防止房屋溫度裂縫的重點(diǎn)應(yīng)放在房屋的頂層結(jié)構(gòu)上。建議采用隔熱效果較好的水泥珍珠巖做屋面隔熱層，盡量減少屋面板與墻體的溫度差。當(dāng)采用爐渣混凝土找坡及柔性防水的砂漿找平層，必須按規(guī)定做分格縫;如找坡層或整體保溫層(如膨脹蛭石或膨脹珍珠巖)較厚且含水率較高時(shí)，尚應(yīng)采用暗埋鉆孔塑料管，兩端通出室外，便于水分蒸發(fā)，以降低保溫材料的含水率；充分發(fā)揮架空隔熱板的作用。建議適當(dāng)提高隔熱板的架空高度，以增強(qiáng)通風(fēng)隔熱效果。

5.2 提高頂層砌體砂漿的強(qiáng)度等級，使其不低于M7.5，以起到提高砌體自身抗拉和抗剪強(qiáng)度的作用；文獻(xiàn)3研究表明：在其他影響因素不變的前提下，砂漿強(qiáng)度對于墻體抗拉強(qiáng)度有著較為明顯的影響。提高墻體砌筑的砂漿強(qiáng)度會帶來兩個(gè)方面的影響。一方面，砂漿強(qiáng)度的提高會使得墻體的溫度應(yīng)力增大；另一方面，提高砂漿強(qiáng)度又使得墻體的抗拉強(qiáng)度增加。兩方面共同作用的結(jié)果使得墻體的溫度應(yīng)力小于抗拉強(qiáng)度，墻體保持完好。

5.3 按規(guī)范要求設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，本工程出現(xiàn)較大面積的溫度裂縫，與未設(shè)置構(gòu)造柱和頂層圈梁有很大關(guān)系。適當(dāng)加大截面和配筋，如頂層圈梁采用180mm寬，240mm高，外側(cè)貼粘土磚保溫層，厚度不小于60mm；文獻(xiàn)3研究表明：單純增大圈梁的尺寸會使墻體的溫度主拉應(yīng)力有較為明顯的下降，360mm的圈梁相對于180mm圈梁，墻體的溫度主拉應(yīng)力下降約20%，對提高墻體的抗裂能力有較顯著的作用。

5.4 房屋上的女兒墻也應(yīng)設(shè)構(gòu)造和鋼筋混凝土壓頂。高度大于500毫米的女兒墻應(yīng)在半開間處(約2米左右)設(shè)構(gòu)造柱；當(dāng)高度小于或等于500毫米的女兒墻，宜3米左右距離設(shè)構(gòu)造柱。鑒于女兒墻的裂縫大都出現(xiàn)在根部，當(dāng)女兒墻高于1000毫米時(shí)，尚應(yīng)在其根部設(shè)二道配筋網(wǎng)帶，間距300毫米，縱筋2Ф6。

綜上所述，為了控制溫度荷載對墻體的破壞，應(yīng)依據(jù)下列順序采取措施：保溫措施-砂漿強(qiáng)度-磚強(qiáng)度-圈梁-構(gòu)造柱。

總之，為了控制多層轉(zhuǎn)房溫度裂縫，主要應(yīng)從兩個(gè)方面入手：做好墻體保溫層；采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的延性，避免應(yīng)力集中。

[1]王鐵夢，工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[2]苑振芳，劉 斌.關(guān)于砌體結(jié)構(gòu)裂縫控制措施的建議.全國砌體結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會論文集.中國建筑工業(yè)出版社，2000.

[3]王 巍，高小旺.多層磚混溫度裂縫機(jī)理及防治措施的研究[J].建筑科學(xué)，2003.

[4]王述運(yùn).磚混結(jié)構(gòu)房屋頂層墻體溫度裂縫的控制與處理措施 [J].四川建筑科學(xué)研究，2000.