大體積混凝土裂縫成因與預(yù)防
[摘要]建筑磚砌體裂縫不僅種類繁多,形態(tài)各異,而且較普遍,輕微者影響建筑物美觀,造成滲漏水,嚴(yán)重者降低建筑結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、穩(wěn)定和整體 性、耐久性,甚至還會導(dǎo)致整體倒塌的重大質(zhì)量事故。因此,正確分析原因、切實加以防治十分必要,十分迫切。
[關(guān)鍵詞]混凝土 裂縫 成因與預(yù)防
一、溫差變形引發(fā)的磚砌體裂縫
這類裂縫較典型和普遍的是建筑物(特別是那些縱向較長的)頂層兩端內(nèi)外縱墻上的斜裂縫,其形態(tài)呈“八”字或“X”型,且顯對稱性,但有時僅一端有,輕微者僅在兩端1~2個開間內(nèi)出現(xiàn),嚴(yán)重者會發(fā)展至房屋兩端1/3縱長范圍內(nèi),并由頂層向下幾層發(fā)展。此類型縫對那種剛性屋面平屋頂、未設(shè)變形縫、隔熱層的房屋,更易發(fā)生。產(chǎn)生的直接原因是混凝土結(jié)構(gòu)面的伸縮變形牽引其下磚砌體超過其材料搞拉強(qiáng)度的結(jié)果。
例如某集資樓,磚混7層,面積4901㎡,建于1994年10月~1996年4月,縱長56m,未設(shè)變形縫,屋面為多孔板灌縫找平后加小青瓦坡屋面防水,兩側(cè)縱長為寬2m現(xiàn)澆屋面板并作排水檐溝使用,當(dāng)年夏季過后即發(fā)現(xiàn)東西兩端頂層邊套邊間縱墻出現(xiàn)約45度斜裂縫。為此,決定先作石膏試餅觀察,及至1997年夏季后裂縫加劇,并由邊間向內(nèi)二三間發(fā)展、頂層向六、五屋發(fā)展。
在查明施工、設(shè)計及現(xiàn)狀后即采取了對癥措施
1.以每套為獨(dú)立元,將屋面板間正對的每套之間的多孔板端縫,重新切開留縫;
2.將相對此端縫的現(xiàn)澆檐溝板切縫分開(減緩了動力源);
3.將其內(nèi)一道空斗縱墻干脆拆除改實砌;
4.在不明顯影響結(jié)構(gòu)安全的縫部位,鏟除原抺灰后加鋼絲網(wǎng)片,再用高標(biāo)號水泥砂漿粉刷修補(bǔ)。一年后再檢查未見變化。
同理,溫差裂縫沿有屋面結(jié)構(gòu)與其下相應(yīng)砌體之間的水平縫,包角水平縫,沿窗上下角水平穎,女兒墻根部水平縫以及出現(xiàn)在靠近外縱墻的橫墻上的內(nèi)高外低斜裂縫等等。對于出現(xiàn)這類斜裂縫一般為:上幾層多于下幾層,輕微者僅在靠外墻端約0.5~1.0m位置上,有1~2條縫而已,嚴(yán)重者可達(dá)橫墻1/3跨度及各層都有,尤其是那種層層設(shè)混凝土梁(如圈梁)和縱橫墻交角設(shè)混凝土住(如構(gòu)造柱)的房屋,其產(chǎn)生裂縫的機(jī)理可以認(rèn)為是:由于外墻柱及橫墻(包括填充墻)上下梁均為混凝土結(jié)構(gòu),其線膨脹系數(shù)大于磚砌體近一倍,再加上溫差效應(yīng),受熱脹時,柱向上伸長(下有地基約束),梁向外墻伸長(內(nèi)約束大于外端),于是在橫墻端部產(chǎn)生豎、橫向拉應(yīng)力σy和σx合力為主拉應(yīng)力σr,約45度,當(dāng)σr超過砌體抵抗強(qiáng)度時,裂縫就出現(xiàn)了。與此同理出現(xiàn)的沿有如窗角“八”字縫以及沿窗上下腳的水平縫等。防治這類縫的有效措施是加設(shè)混凝土窗臺盤,它不僅可以防裂縫,還可有效地解決鋁合金等窗框安裝配合問題,防止窗周滲漏水。
二、基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫
一般在建筑物下部,由下往上發(fā)展,呈“八”字、倒“八”字、水平及豎縫。當(dāng)長條形的建筑物中部沉降過大,則在房屋兩端由下往形成正“八”字縫,且首先在窗對角突破;反之,當(dāng)兩端沉降過大,則形成的兩端由下往上的倒藬字縫,也首先在窗對角突破,還可以底層中部窗臺處突破形成由上至下豎縫;當(dāng)某一端下沉過大時,則在某端形成沉降端高的斜裂縫;當(dāng)縱橫墻交點處沉降過大,則在窗臺下角形成上寬下窄的豎縫,有時還有沿窗臺下解的水平縫;當(dāng)外縱墻凹凸設(shè)計時,由于一側(cè)的不均勻沉降,還可導(dǎo)致在此處產(chǎn)生水平推力而組成力偶,從而導(dǎo)致此交接處的豎縫。
如某中學(xué)教學(xué)樓,局部地基為粉砂層,下挖一部分換土處理后采用混凝土柱下帶基施工,于1999年9月開工至2000年4月基本完工,粉刷之后,在中間檢查時發(fā)現(xiàn),一側(cè)外窗臺下角出現(xiàn)上寬下窄豎縫及窗間墻水平縫,共4層均有發(fā)現(xiàn),但下層比上層嚴(yán)重,調(diào)查原因中發(fā)現(xiàn),由于附近山澗水直接沖刷滲透地基土導(dǎo)致在縱橫交點處沉降過大,再加墻外堆土過高(超過原設(shè)計室外標(biāo)高近2m),從而增加附加沉降,為此,立即采取攔截澗水和鏟除堆土的措施,近半年后觀測裂縫已無變化。
對于不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫應(yīng)以預(yù)防為主,即無地質(zhì)勘察資料嚴(yán)禁做施工圖設(shè)計,嚴(yán)格按圖施工,不得擅自更改、任意處理。如能在那些開大窗教學(xué)樓底層窗臺下設(shè)置構(gòu)造圈梁與地梁構(gòu)成剛度較大的復(fù)合墻梁結(jié)構(gòu),對防止所述裂縫有明顯效果。治理的原則是,觀測裂縫發(fā)展的速度、部位、程度,決定是表面處理還是上部加固或基礎(chǔ)加固處理。
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三、特殊砌體材料產(chǎn)生的裂縫
如混凝土小型空心砌塊、灰砂磚等的砌體,前者致裂的主要原因是豎縫砂漿難以飽滿以及特殊的構(gòu)造要求未能跟上。后者一般使用蒸壓灰砂磚,由于其本身對溫差敏感、表面光滑等特殊性,雖然外觀、尺寸指標(biāo)均較好,但在實際使用中對嚴(yán)格的灰砂磚砌體施工規(guī)程不熟悉,缺少使用經(jīng)驗,導(dǎo)致除存在粘土磚常見裂縫外,還常見的較長墻段中及外墻窗臺下的豎斜裂縫。
其機(jī)理可以認(rèn)為:
1.剛出古物的灰砂磚穩(wěn)定性差?;疑按u主要由細(xì)砂和石灰組成,蒸壓養(yǎng)護(hù)后,一般不到一周即已出廠,但根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,灰砂磚在出廠的一個月內(nèi)其釋放的熱量較大,存在著反復(fù)的化學(xué)反應(yīng)過程,而且實際上一時難以完全反應(yīng),因此,體積極不穩(wěn)定。
2.對含水率有苛刻的要求,據(jù)有關(guān)試驗資料和使用經(jīng)驗表明,含水率控制在7%~10%之間砌體可獲得較好的粘結(jié)力和搞剪強(qiáng)度,否則影響明顯。
3.磚體表面太光滑,粘結(jié)性能差,特別是當(dāng)含水率不當(dāng)致使砌體砂漿強(qiáng)度低劣粘結(jié)不良后,直接地導(dǎo)致了在縫間搞拉剪強(qiáng)度低下。
預(yù)防的主要方法:
1.確保使用前的穩(wěn)定期;
2.嚴(yán)格控制含水率;
3.嚴(yán)格按溫州地區(qū)有關(guān)灰砂磚操作規(guī)程和要求施工,如在較長墻段中部及窗臺下設(shè)統(tǒng)長構(gòu)造筋等;
4.發(fā)送磚面造型(如生產(chǎn)糙面灰砂磚)。如能切實落實這四類措施,在目前大力推廣使用墻改材料的今天,灰砂磚還是有廣泛的生產(chǎn)和應(yīng)用潛力的。
四、其它裂縫
這些裂縫包括:混凝土構(gòu)件變形導(dǎo)致的砌體裂縫,如當(dāng)挑梁上填充墻、梁相繼同步施工致使撓度過大,其上砌體產(chǎn)生內(nèi)低外高斜裂及與外縱墻之間的豎縫等;砌體本身承載力不足如磚柱承載不足時在下部1/3高度處出現(xiàn)的豎縫;砌體構(gòu)造要求不良如施工洞留置和拉結(jié)筋放置不當(dāng)造成的洞邊縫;施工質(zhì)量差造成的縫,如砌體通縫,灰縫砂漿不飽滿,含水率掌握不當(dāng),腳手眼設(shè)置不當(dāng),組砌不當(dāng)?shù)?。這些裂縫形態(tài)各異,必須對癥防治。
五、小結(jié)
綜上分析,砌體裂縫因溫差和磚的材質(zhì)因素產(chǎn)生的較普遍,而以沉降、超載致裂的危害較大,但其危害性和處理方法也不能一概而論,在具體處理時務(wù)須正確區(qū)分,對癥防治,且以防為主。治理的原則:凡已涉及結(jié)構(gòu)安全且變化劇烈的,應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷,迅速采取相應(yīng)對策,排除動力源,加固補(bǔ)強(qiáng)或作拆除返工處理;反之,如變化趨緩、穩(wěn)定、僅與外和評定有關(guān)、修復(fù)后不影響使用,則重點放在表面處理上??傊?,只要堅持對國家和人民極端負(fù)責(zé)的態(tài)度,認(rèn)真,切實查明原因,磚砌體裂縫問題也是不難處理的。
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