王 穎 高春生
1河南省建筑科學研究院有限公司(450053) 2鄭州市正巖建設有限公司(450000)
近年來,磚混結構工程中墻體出現裂縫的現象較為普遍,裂縫位置走向不一,程度輕重差別較大,輕則影響房屋正常使用和觀感,重則影響結構安全,產生安全隱患。因此分析產生裂縫的原因并做好預防措施,是工程技術人員的一項重要任務。近幾年來,作者通過對磚混結構房屋墻體常見裂縫進行分析研究,根據形態特征對裂縫類型進行歸納總結,并采取相應防治措施,論述如下。
磚混結構房屋墻體產生裂縫的原因歸納起來主要有兩方面:①在各種直接荷載(包括靜、動荷載)作用下墻體產生的裂縫,稱為受力裂縫;②由于溫度、干縮、變形或地基不均勻沉降等產生應力而引起的裂縫,稱為非受力裂縫。在磚混結構工程中,最為常見的墻體裂縫是溫度、干縮、變形或地基不均勻沉降產生的非受力裂縫。
溫度的變化會引起材料的熱脹、冷縮,由于磚砌體和鋼筋混凝土線膨脹系數不同,當溫度變化時二者會產生變形不協調,從而導致墻體開裂。此類裂縫主要發生在鋼筋混凝土平屋面的磚混結構住宅中。典型裂縫形式如下:
1)“八”字形裂縫。多見于磚混結構房屋頂層內、外縱墻兩端,尤其是外縱墻沿窗洞口對角裂縫居多,其原因是混凝土結構屋面受環境溫度影響與磚砌體變形不一致,在墻體內產生拉應力導致墻體開裂。輕微者僅在兩端1~2個開間內出現,嚴重者會發展至房屋兩端1/3縱長范圍內,并由頂層向下幾層發展。
2)倒“八”字形裂縫。多見于磚混結構房屋底層縱墻兩端,沿窗洞口對角開裂,其原因是冬季墻體受溫度影響收縮變形受到地基約束,在窗洞口處產生集中應力,導致墻體開裂。
3)水平裂縫。多見于頂層橫墻、縱墻、女兒墻及山墻處,在日照條件下屋面板受熱膨脹對墻體產生水平推力,使縱橫墻與屋蓋的接觸面上產生水平裂縫。
4)豎向裂縫。多見于縱墻中部,出現貫穿房屋全高的豎向裂縫。當房屋縱向較長,又未設置伸縮縫,當環境溫度變化時,墻體中溫度應力較大造成開裂。
一般來講,燒結黏土磚其干縮變形很小,且變形完成比較快,只要不使用新出窯的磚,不需要考慮砌塊本身的干縮變形引起的附加應力。但對于灰砂磚、粉煤灰磚等砌塊,隨著含水量的降低,材料會產生較大的干縮變形,當墻體較長時會在跨中墻體產生豎向裂縫,嚴重者甚至將砌塊拉裂。
當地基發生不均勻沉降后,沉降不一致的砌體之間會產生相對位移,從而使砌體中產生附加應力,當這種附加應力超過砌體抗力時,便會產生裂縫。這種裂縫往往是由沉降較小的一邊向沉降較大的一邊逐漸向上發展,且多發生在門窗洞口處。典型裂縫形式如下:
1)“八”字形裂縫。長高比較大的磚混結構房屋,當中部地基沉降大于兩端時,在房屋底層縱墻兩端會產生正“八”字裂縫,多沿門窗洞口對角開裂延伸。
2)倒“八”字形裂縫。長高比較大的磚混結構房屋,當兩端地基沉降大于中部時,在房屋底層縱墻兩端會產生倒“八”字裂縫,多沿門窗洞口對角開裂延伸。
3)豎向裂縫。當地基突變,一端沉降較大時,在突變處墻體上產生自下向上的豎向裂縫,裂縫下寬上窄。對于有些底層窗洞口較大的磚混結構,當窗間墻受荷后,由于地基反力作用,會在底層窗臺下墻體中部產生豎向裂縫。
1)屋蓋上設置保溫層或隔熱層。2)在屋蓋的適當部位設置控制縫,控制縫的間距不大于30 m。3)當采用現澆混凝土挑檐的長度大于12 mm時,宜設置分隔縫,分隔縫的寬度不應小于20 mm,縫內用彈性油膏嵌縫。4)合理設置灰縫鋼筋,要求如下:①在墻洞口上、下的第一道和第三道灰縫設置鋼筋,鋼筋伸入洞口每側長度應不小于600 mm;②在樓蓋標高以上、屋蓋標高以下的第二或第三道灰縫及靠近墻頂的部位設置鋼筋;③灰縫鋼筋的間距不大于600 mm;④灰縫鋼筋距樓、屋蓋混凝土圈梁或配筋帶的距離應不小于600 mm;⑤灰縫鋼筋宜通長設置,當不便通長設置時,允許搭接,搭接長度不小于55 d;⑥灰縫鋼筋兩端應錨入相交墻或轉角墻中,錨固長度不小于1 m;⑦灰縫鋼筋應埋入砂漿中,其保護層上下應不小于3 mm,外側不小于15 mm,灰縫鋼筋宜進行防腐處理;⑧當利用灰縫鋼筋作砌體抗剪鋼筋時,其配筋量應按計算確定,其搭接和錨固長度尚不應小于75 d和300 mm;⑨設置灰縫鋼筋的房屋的控制縫的間距不宜大于30 m。
1)加強地基探槽工作。對于復雜的地基,在基槽開挖后應進行普遍釬探,對探出的軟弱部位加固處理后,方可進行基礎施工。
2)合理設置沉降縫。凡不同荷載、高差懸殊、長度過大、平面形狀較為復雜、同一建筑物地基處理方法不同或有部分地下室的房屋,都應設置沉降縫,以避免因地基沉降不均造成墻體開裂。
3)加強上部結構的剛度,提高墻體抗剪強度。如在基礎頂及各樓層門窗洞口上部設置圈梁;砌筑操作過程嚴格執行規范規定,采取磚澆水潤濕,改善砂漿和易性,提高砂漿強度、飽滿度、施工臨時間斷處嚴禁留直槎等措施。
4)為避免多層房屋底層窗臺下出現裂縫,除了加強基礎整體性外,也可采取在大窗洞口下部增設40 mm厚鋼筋混凝土帶以提高結構的整體性。
1)砌體施工過程中,應嚴格做好各種原材料的質量控制,砂漿攪拌應嚴格按要求進行操作和配料。2)砌體施工每日砌筑的高度不能超過1.8 m的規范要求。3)砌體在砌筑過程中嚴禁打鑿,特別是輕質砌體。砌體質量要嚴格控制好,砂漿要飽滿,拉結筋應按規范要求進行留設。4)預留施工孔洞應按要求留設和封堵。
1)對于受力裂縫,需根據裂縫墻體承載能力復核驗算結果,采用鋼筋網水泥砂漿面層加固法或鋼筋水泥夾板墻法進行加固處理。
2)對于非受力裂縫,如裂縫數量較少且寬度不大可采取填縫法或壓漿法進行修復,如裂縫數量較多且寬度較大可采取鋼筋網水泥砂漿面層加固法進行修復。
通過對磚混結構房屋常見墻體裂縫的分析研究,裂縫雖然不可完全避免,但只要采取全過程控制的方法,從設計、原材料到施工都加強管理,嚴格遵守相關規范和操作規程,就能大大減少墻體裂縫產生的可能性,或將裂縫數量控制在最小程度,從而確保工程施工質量。