權家余(中鐵四局集團有限公司,安徽合肥230000)
淺談中非西部地區混凝土小型空心砌塊墻體裂縫防治
權家余(中鐵四局集團有限公司,安徽合肥230000)
混凝土小型空心砌塊在中非西部地區廣泛應用,但由于材料自身的特性,以及生產、設計、施工方面的問題,在實際應用中,多數墻體出現了不同程度的裂縫,影響了房屋的使用和安全。本文在簡要分析國內外砌體裂縫的性質及裂縫控制原則和措施的基礎上,結合非洲中部尤其是大西洋沿海一帶地區狀況,針對性地提出了混凝土砌體結構裂縫防治措施與解決辦法。
混凝土砌體;裂縫;防治措施
近年來,隨著越來越多的中國建筑企業走向海外市場,外界越來越多的環境漸漸被熟悉和了解,但在投石問路的過程中,有些國內已經能夠避免掉的部分質量通病也隨著施工環境變化再次出現。本文主要針對近年來中非西部大西洋沿海一帶地區混凝土小型空心砌塊在施工中遇到的一些問題做一闡述,并提出一些解決辦法,以供參考。
本地區除砂、石以外的建筑材料的多數建筑材料均需要從國內海運過來,一些新技術新工藝的應用因材料的局限性在這里受到一定的限制,因此該地區墻體砌筑材料絕大多數為混凝土小型空心砌塊。從本地多數已完成的混凝土小型空心砌塊多層住宅的整體情況看,大部分工程質量是好的,但也有一些多層住宅建筑的墻體和國內一樣出現裂縫。為了中國企業更好地立足于海外市場,樹立中國形象,包括混凝土小型空心砌塊住宅工程墻體裂縫在內的一些質量通病,必須進行有效控制,確保工程質量。
通過對多棟有裂縫樓的多層住宅墻體進行觀察,并進行歸納統計,本地多層住宅中最常見到的裂縫有:在底層窗臺下有豎向裂縫、底層的窗臺兩角有斜裂紋產生;各個樓層的窗臺兩角和頂層外墻窗口四角處有斜裂縫存在;在頂層縱橫墻交接處有水平裂縫產生;在屋面與墻體交接處或梁底與墻體間有水平裂縫產生;在鋼筋混凝土柱和混凝土小型空心砌塊填充墻的相結處有豎向裂縫存在。
3.1混凝土小砌塊自身的因素。
混凝土小型空心砌塊均是由碎石(或卵石)為粗骨料制作的,它具有混凝土的脆性和一定的缺點:①對溫度變化敏感性,因混凝土小型空心砌塊自身的特性決定了砌塊收縮率較磚大,在28d自然養護后,砌塊的干燥收縮變形值可達0.35‰,砌成后約為0.2‰,其收縮應力可達0.3MPa,大大超過了砌體的抗拉強度。而且小砌塊在28d以內的收縮率要比28d以后的收縮率大許多倍。養護28d時砌塊的變形約完成60%左右,以后逐步放慢,砌塊變形要完全穩定,需長達3~5年,所以容易出現干縮裂縫。在生產到施工過程中,有時砌塊齡期不到即已出廠,且齡期很難檢查控制,這就更容易造成墻體的開裂。②砌塊受潮受雨淋后會出現二次收縮,干縮后的材料受潮后會發生膨脹,脫水后會再發生干縮變形,如果不等砌塊再次收縮穩定以后就砌筑上墻,也易引起墻體發生裂縫。③砌塊砌體的抗拉及抗剪切強度較低,只有粘土磚的50%。④砌塊質量的不穩定,本地區材料緊缺,用于混凝土小型空心砌塊和砌筑砂漿中的水泥、石灰、砂石等材料其性能不夠穩定,水泥從國內經海運過來時間過長或見水結塊,等等也都會影響砌塊和砌筑砂漿的質量。這些都是材質問題所致。
3.2溫度與雨水的影響。
在本地區,每年僅有兩個季節:雨季和旱季,雨季從每年11月開始到第二年4月為旱季,每年5月到第二年10月為旱季;雨季時從中午11點到下午4點之間室外最高溫度5、60℃,但背陽一側,相對較為涼爽,溫度30多攝氏度。
雨季到來時,中午的高溫,使屋面與墻體之間的溫差相對較大,頂層墻體產生裂縫的幾率也相對增多。屋面的溫度比墻體的溫度高,則屋面的變形也比墻體的變形大,屋面的變形受到墻體的約束,導致在屋面和墻體的結合處產生剪拉力。在剪拉力和屋面荷載的共同作用下,墻體產生相應的主拉應力,當主拉應力超過墻體自身的抗剪、抗拉強度時,墻體勢必會產生多種形狀的裂縫。
但對正在砌筑的墻體來講,雨水對混凝土小型空心砌塊而言則帶來了很不利的第二干縮的問題。這就是當砌塊吸水后有弱脹、失水后干縮。對于干縮已趨于穩定的砌塊,如再次被水浸濕后,會再次發生干縮,引起墻體出現裂縫,這也就是在混凝土小型砌塊建筑技術規程中為什么要規定潮濕的小砌塊不得進行砌筑的原因。
3.3地基因素
反壓力和磚砌體的溫度收縮應力共同作用引發的裂縫。窗臺墻受基礎和兩窗間墻的約束,在地基反壓力作用下起著反梁作用,特別是在較寬大的窗口或窗間墻承受較大的集中荷載的情況下,將向上彎曲,產生彎曲應力,在1/2跨度附近由于應力較大,導致裂縫。裂縫均出現在底層窗臺墻的中部、窗洞口的兩個角處,裂縫上寬下窄。
3.4設計方面存在的因素。
3.4.1設計人員重視強度設計而忽略抗裂構造措施
長期以來,人們對砌體結構的各種裂縫習以為常,再由于設計人員對砌體的選用不夠重視,在強度方面作必要的計算后,針對構造措施,很少單獨提出有關防裂要求和措施,尤其對本地區特殊的氣候環境條件的改變,沒做充分的重視,更沒有對這些措施的可行性進行調查或總結。
砌塊對地基不均勻沉降非常敏感,在本地區地表土多數為黃褐色、紅褐色、灰黑色或白色膨脹土,成份主要為粉土或細沙,部分土質含大量植物根莖,層厚0.60~1.50m,該土在干燥時異常堅硬,一旦見到水后就像稀泥一樣、且沒有粘性,一旦見到水后,承載力就受到很大影響,設計中如果對地基不均勻沉降估計不足或者經雨水浸泡易造成地基不均勻沉降,易在墻體中產生階梯形裂縫及底層窗臺墻體的豎向裂縫。
3.4.2設計者對新材料砌塊的應用不熟悉
設計單位對新材料砌塊的性能和新標準的應用尚在認識探索之中,對設計技巧、裂縫預防缺少經驗,因此存在或多或少存在設計缺陷。具體有以下一些問題:
(1)當墻體的尺寸與砌塊規格不配時,難以用砌塊完全填滿,造成砌體與混凝土框架結構的梁板柱連接部位孔隙過大容易開裂。設計時對材料調查不足,不得已使墻體采用不同材料混砌,收縮不一致,使得墻體造成裂紋。
(2)門窗洞及預留洞邊等部位是應力集中區,無采取有效的拉結加強措施時,會由于撞擊振動容易開裂。
(3)墻厚過小及砌筑砂漿強度過低,會使墻體剛度不足也容易開裂。
(4)設計與當地習慣不同,至于后期變更,不得已在墻面開洞安裝管線或吊掛重物,造成人為墻體變形開裂。
(5)與水接觸墻面未考慮防排水及泛水和滴水等構造措施使墻體滲漏。
3.5施工中存在的因素
本地居民缺少砌筑墻體的技術,即使國內過來的砌筑工人之間技術水平的差別造成砌筑質量不穩定,是造成墻體質量問題的重要因素。在施工中,所用砂漿強度低、砌塊表面浮灰等污物未處理干凈、砌筑時鋪灰過大,高溫時砌筑墻體,砂漿中水分蒸發過快,均會發生砂漿與砌塊間粘結力差,導致裂縫的產生。砌塊排列不合理,上下通縫;本地資源緊缺,沒有在水平灰縫中按規定加拉結筋或鋼筋網片,導致裂縫的產生。墻體、圈梁、樓板之間縱橫墻相交處無可靠連接。其次,砌塊出廠存放期不夠,在砌塊體積收縮尚未完成就上墻砌筑,產生收縮裂縫。施工現場對混凝土小型空心砌塊的堆放場地、遮雨措施等未能按規范要求實施,上述這些都會造成墻體水平裂縫的產生。
控制裂縫以預防為主,以治理為輔,磚混結構的房屋,由于設計、施工和材料等方面的原因,常使磚砌體產生各種形式的裂縫,影響觀感和使用,根據當地特點和國內成熟經驗采取以下措施:
4.1設計構造的控制措施
(1)建筑設計平面布置時就應充分考慮到設計的構造要求,應規正、平直,縱橫墻布置要均勻對稱,應采用合理的結構措施,盡量避免同一墻體過長,加強地基圈梁的剛度,增強基礎對建筑物沉降變形的協調能力,用以提高建筑物整體性和抗側力能力。
(2)按照國內成熟的經驗和最新的設計施工規范進行設計施工,按照國內新規范的要求,較大加強了砌體結構房屋抗裂措施,在墻體中設置伸縮縫,伸縮縫應設置在因溫度和收縮變形可能引起應力集中、砌塊產生裂縫最大的地方。
(3)控制頂層墻體裂縫的關鍵是減少屋面與墻體之間的溫度差。因此,必須同時采用保溫層和隔熱層,在檐口處的保溫層厚度必須滿足允許溫差的要求。同時,隔熱層應滿鋪,不得在檐口處出現空檔。在屋蓋適當部位應設置分隔縫。
(4)提高頂層墻體的混凝土小型空心砌塊和砌筑砂漿的強度等級,應不低于7.5級,并在外縱墻、內橫墻沿高度每600mm設置令4鋼筋點焊網片,用來增強頂層墻體的抗拉抗剪強度。
(5)在各層窗臺處均設置鋼筋混凝土窗臺梁,以減少由于壓力差引起的裂縫。同時提高底層窗臺下砌筑砂漿的強度等級。在底層窗臺通設一道圈梁。增加地圈梁的剛度,并在底層窗臺一下第三皮、第六皮灰縫中各設置φ6鋼筋網,用以控制豎向裂縫的產生。
4.2砌塊質量的控制
墻體所使用混凝土小型空心砌塊的生產廠家必須具有一定的資質能力。混凝土小型空心砌塊的質量性能有抗壓強度、收縮、抗碳性等指標,對于墻體裂縫的產生影響最大的是收縮性,而相對含水率是反映收縮性的重要指標。為此,要求混凝土小砌塊必須經28d養護后方可出廠,且使用單位必須堅持產品驗收,杜絕使用不合格產品。砌筑前,應將砌塊表面的污物清除,斷裂的小砌塊或壁肋中有豎向凹形縫的小砌塊不得在承重墻上砌筑。
4.3施工方面的控制措施
4.3.1確保磚在使用前達到穩定期
一般剛出廠的輕質砌塊穩定性較差。由于砌體的干縮變形較大,干縮變形的特征是早期發展比較快,以后逐步變慢。因此,使用前應確保材料已達到使用齡期,體積已基本穩定,干縮變形較小的情況下。
4.3.2要嚴格控制含水率
混凝土空心砌塊使用前對含水率有苛刻的要求,要嚴格按不同砌塊控制上墻時含水率。要選用含水率符合標準的產品外,在砌塊上墻前必須要做好防水措施,尤其是雨季到來時,盡量避免雨期施工淋濕砌塊,造成墻體因收縮開裂。
4.3.3采用正確的施工方法
上崗前應做好技術交底,要求每一層的同部位墻體應由同一人施工。必須根據輕質砌塊干縮變形相對較大特點,采取正確的施工方法和控制措施。重點是砌塊的砌筑方法及洞口處理兩方面,主要有以下一些要點:
(1)砌筑工人先培訓后上崗,未通過培訓者不得者不得上崗。
(2)施工現場的砌塊應按規格堆放,堆放高度不宜過高(一般不超過1.6m),并應采取防雨措施以防雨淋,砌筑前,砌塊不宜灑水淋濕,以防相對含水率超標。配制砂漿的原材料必須符合要求,設計配合比應有良好的和易性,砂漿稠度宜控制在50~70mm,施工配合比必須準確,保證砂漿強度達到設計要求。
(3)砌筑時應盡量采用主規格砌塊,并應清除砌塊表面污物及底部毛邊,盡量對孔搭砌,砌體的灰縫應橫平豎直,灰縫應飽滿,以確保墻體質量。砌筑水平灰縫時用座漿法鋪漿,砌筑豎縫時先將小砌塊端面朝上鋪滿砂漿,然后上墻擠緊,并用泥刀在豎縫中插搗密實,做到隨砌隨勒縫,用以保證墻體有足夠的抗拉、抗剪強度。若需要移動已砌好砌體的小砌塊或被撞動的小砌塊時,應重新鋪漿砌筑,控制砌塊周圍裂縫的產生。
(4)對不同材料嚴格控制不同的日砌高度,墻頂3m高的砌體必須隔日頂緊砌筑,避免引起接合部位開裂。
(5)不能隨意砍鑿砌塊,禁止采用不同材料混砌,否則容易造成墻體開裂。
(6)砌塊與混凝土柱連接處及施工留洞后填塞部位增加拉結鋼筋,錨固鋼筋必須要展平砌入水平灰縫。外墻粉刷時,在混凝土柱與墻體連接的縱縫、墻體與混凝土梁連接的水平縫貼400寬的鋼絲網片。
(7)嚴格控制墻體孔洞預留及開槽的處理,避免削弱了墻體強度,對洞邊空心砌塊應填實及加設邊框等處理以確保墻體整體性。頂層的內粉應在屋面保溫層、隔熱層施工完畢后進行,以降低溫差的影響。外墻的粉刷宜在結構封頂后,并在墻體干縮基本穩定后施工,防止以后粉刷開裂。
綜上所述,混凝土空心砌塊墻體開裂的原因較多,但是,只要和國內一樣,嚴格執行有關砌體規范及當地已有的經驗,從生產、設計、施工各方面層層把關,掌握好當地的地質條件和氣候特征,在設計方案上進一步完善,采取有效的控制措施,在施工中應嚴格按照要求,精心施工,所出現的裂縫是完全可以控制并解決的。本文系根據筆者在中非西部地區多年來的工作經驗而寫,為國內一些工程技術人員提供一些參考。
[1]《砌體結構設計規范》(GB-50003-2001).
[2]《砌體工程施工質量驗收規范》(GB-50203-2002).
[3]《多孔磚砌體結構技術規范》(JGJ-137-2001).
[4]《輕骨料混凝土結構設計規程》(JGJ-12-99).
TU754.1
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2095-2066(2016)26-0161-03
2016-9-2