混凝土小型空心砌块墙体裂缝的研究.pdf

安徽建筑 2 0 1 1 年第6期( 总 1 8 1 期 ) 混凝土小型空心砌块墙体裂缝的研究 Re s e a r c h o n t h e Cr a c k Pr o b l e m o f W a l I o f t h e Co n c r e t e Sma l l Si z e Ho l l o w Bl o c k 雍玉鲤， j 昔平 ( 安 徽 理 工 大 学 土 木 建 筑 学 院， 安 徽 淮 南 2 3 2 0 0 1 ) 摘要： 混凝土小型空心砌块是一种新型墙体材料， 随着其在房屋结构中广泛应用， 出现了一些负面问题， 其中， 墙体的裂缝问题是最具有代表性 的。文章通过对墙体裂缝的特点和分类进行研究， 从温度、 材料特性、 设计、 施工等方面对裂缝产生的原因加以分析， 并提 出了 相应的预防与治理措 施 。 关键词： 混凝土小型空心砌块； 墙体； 裂缝； 防治措施 中图分类号： T U 5 2 8 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 6 - 0 0 9 9 - 0 3 1 概述 随着国家节能减排、 墙改禁实政策的落实， 实心粘土砖 已 被逐步淘汰。越来越多的新型墙体材料应用于各类工程， 这类 材料具有保护耕地、 改善环境、 促进工业废渣综合利用等优点。 混凝土小型空心砌块在世界各地应用广泛，具有施工方便快 捷、 增加使用面积、 降低建筑成本 、 建筑与保温同寿命等优点。 但在使用中发现墙体出现开裂现象，如何有效预防与防治， 是 混凝土小型空心砌块推广使用中必须考虑的问题。 本文结合安 徽淮南地区情况 ， 通过正确判断和分析砌体裂缝原因， 提出相 关处理措施， 减少裂缝开展， 使混凝土小型空心砌块得到更广 泛 的应用 。 2 裂缝形态与工程检测 在混凝土小型空心砌块的工程应用 中，经常出现的裂缝 有： 顶层的纵横墙交界处阶梯形的裂缝； 屋面与墙体交界处或 梁底与墙体间的水平裂缝 ； 各个楼层的窗台两角和顶层外墙窗 口四角的斜裂缝； 底层窗台下的竖向裂缝； 砌块四周的裂缝等。 为了分析这些墙体裂缝产生的原因，需要检测相关的内容包 括： 混凝土小型空心砌块抗压强度检测 ， 一般采用现场抽样 、 实验室试验的方法 ， 检测是否满足规范要求； 砌筑砂浆强度 检测 ， 采用贯入法； 墙体裂缝的检测， 依据相关规范的要求 ， 对各工程墙体裂缝进行一系列检测 ， 记录裂缝位置 、 形态、 长 、 宽度 ， 并对典型的墙体裂缝描绘裂缝图。 3 墙体裂缝原因分析 根据安徽淮南地区工程检测情况可知， 各工程砌筑的小型 空心砌块及砂浆等材料强度一般能够满足设计要求。所以， 常 见的裂缝产生的原因主要有温度 、 收缩、 设计构造、 施工质量四 种因素。 3 1 温度变化因素 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 1 1 - 0 2 作者简介： 雍玉鲤( 1 9 8 7 一 ) ， 女， 江苏泰兴人， 安徽理工大学土木建筑学 院在读硕士 。 研 究方向 ： 结构工程 。 日照及昼夜温差、 室内外温差、 季节温差的变化， 会引起建 筑砌块材料的热胀冷缩。如果结构不受任何约束 ， 在温度变化 时能 自由变形， 结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约 束而不能 自由变形时， 则会产生温度应力。现调查淮南地区框 架结构中，其围护填充墙一般采用 的是 3 9 0 m m1 9 0 m m 1 9 0 mm和 1 9 0 mm X 1 9 0 m m X 1 9 0 mm的混凝土小型空心砌块 ， 中间为三排孔 ， 空心率比较大， 线膨胀系数约为 1 1 0 5 ， 对温度比较敏感 ， 容易产生裂缝 。胀缩变形引起的温度应力足 够大时， 墙体就会产生温度裂缝。同时， 由于砌块、 砂浆与钢筋 混凝土板的线膨胀系数不一致时，使得墙体各部分变形量不 同， 导致处于约束状态下的墙体内产生程度不一的变形， 使墙 体开裂。 温度变化引起的墙体开裂在房屋中大致可以分为如下 两类。 顶层墙体裂缝。 钢筋混凝土屋盖和混凝土小型空心砌块 墙体的线膨胀系数不同， 在夏季尤其明显， 屋面的温度 比 墙体 高得多， 则屋面的变形也比墙体的变形大。屋面的变形受到墙 体的约束 ， 导致在屋面和墙体的结合处产生剪应力。在剪应力 和屋面荷载作用下 ， 墙体产生相应的主拉应力 ， 当其超过墙自 身的抗剪 、 抗拉强度时， 墙体会产生多种形状的裂缝。 有时可能 还会引起下一层墙体开裂。 裂缝形态主要表现为纵墙和横墙上 的八字裂缝 ， 顶盖标高处墙体产生水平裂缝 ， 门窗洞口角部的 斜裂缝等。 在正常使用条件下， 温度和砌体干缩引起的墙体竖向裂 缝。房屋在负温差和砌体干缩的作用下， 墙体中部的主拉应力 较大， 易引起 自上而下的贯通裂缝， 当墙体长度较大时还有可 能产生多道竖向裂缝。 3 2收缩变形因素 混凝土小型空心砌块的收缩变形主要是来自终凝前的凝 缩 、 硬化收缩 、 干燥收缩 ， 其 中凝缩和硬化收缩主要是在养护 期 ， 是不可恢复的。 因为混凝土空心砌块是由混凝土经过浇筑、 振捣 、 养护而成， 是一种复合材料， 由骨料、 水泥、 水分 、 气体等 非均质材料胶结而成， 在温度、 湿度改变的条件下逐步硬化， 同 时产生不均匀体积变形。 由于水泥收缩较大， 骨料收缩很小， 它 们之间产生了约束应力 ， 由此会造成混凝土开裂损伤。 干燥收缩主要是与环境温度 、 湿度和砌体含水率有关。所 以砌块的含水率是产生裂缝的主要原因， 砌块上墙时含水率较 大， 经过一段时间后， 砌体含水率降低， 在砌体内部产生一定的 _ I 一 I = = = i i i 一 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 一 2 0 1 1 年第 6 期( 总 1 8 1 期 ) 安徽建筑 收缩应力， 砌体的抗拉 、 抗剪强度不足以抵抗收缩应力时， 就会 产生裂缝便出现收缩裂缝。 另外， 在砌墙时砌块被水淋湿后， 立 刻再砌新墙 ， 上下批砌块含水率相差较大， 干缩程度不一 ， 在结 合面产生裂缝。因砌体干缩而引起的墙体裂缝 ， 在内外墙体及 房屋各层均可能出现， 裂缝的形态一般有以下几种 ： 在墙体 中部出现的阶梯形裂缝； 环块材周边灰缝的裂缝 ； 在外墙 多反映在窗下墙 ， 出现竖向均匀的裂缝； 山墙等大墙面由于 收缩还会出现竖向、 水平向裂缝。 = = 材 料 收 缩 本 身 难 以 避 免， 但 采 取 适 当 的 原 材 料 控 制 和 施 工 措施， 可以将收缩应力控制在一定的范围内， 避免产生过大收 缩应力， 达到防治裂缝的效果。 3 3设计 因素 由于设计人员对砌块墙体材料性质不够了解， 在构造上没 有采取防裂、 抗裂措施。混凝土小型空心砌块墙体对地基不均 匀沉降反映很敏感 ， 如果对地基不均匀沉降估计不足， 易在墙 体中产生阶梯形裂缝及底层窗台墙体的竖向裂缝。 当墙体过长 或过高时， 没有采取加强构造措施； 门窗洞及预留洞的四角处 于应力集中区， 未采取合理的连接措施； 墙面吊挂重物处， 未做 加强处理； 墙面开槽、 开洞安装管线、 线盒及插座等 ， 未提出细 部处理要求等都可能使墙体变形开裂。 3 4施工质量因素 施工人员在施工中不注意混凝土空心砌块的施工要点， 未 对其给予足够的重视， 未能完全掌握其性能， 不按规范施工 ， 是 引起墙体裂缝的主要原因。空心砌块较大且有孔洞 ， 工人操作 不规范， 使得横、 竖缝砂浆不易饱满， 水平缝接触面积小 ， 不便 铺砌 ， 导致水平及竖向灰缝砂浆饱满度达不到要求 ， 从而减弱 墙体的抗剪、 抗拉和抗变形的能力， 引起墙体开裂； 使用龄期不 足的砌块， 并将其与其他墙体材料混砌 ， 由于不同材料各 自收 缩率的不同， 造成界面处开裂； 混凝土小型空心砌块排列不合 理，没有在水平灰缝中按规定加拉结筋或钢筋网片，墙体、 圈 梁、 楼板之间纵横墙相交处无可靠连接， 会导致裂缝产生； 施工 现场对混凝土小型空心砌块的堆放未采取有效措施 ， 受潮后仍 然使用 ， 会引起砌块的二次收缩。 以上的分析可以看出， 混凝土小型空心砌块产生裂缝的原 因很多， 而且对于某种裂缝， 可能是受几个因素共 同作用的影 响， 也有可能是受某个主导因素的影响。 因此， 要综合分析裂缝 的原因， 采取相应的防治措施。 4 墙体裂缝防治措施 防治混凝土小型空心砌块墙体裂缝的产生 ， 可以从砌块本 身、 设计、 施工 3 个方面制定具体的措施。 4 1 砌块质量控制措施 混凝土小型空心砌块产品质量应该符合 普通混凝土小型 空心砌块) ( G B 8 2 3 9 - - 1 9 9 7 ) 及 轻集料混凝土小型空心砌块 ( G B T 1 5 2 2 9 - - 2 0 0 2 ) 标准规定。 当前， 在生产领域存在生产设备 质量不过关、 质量体系不健全等问题， 应采取以下措施： 采用级配合理 ， 干净的骨料 ， 严格控制粗细骨料与水的 用量， 不同品种的水泥不得混用； 把好材料出厂关， 砌块龄期必须达到 2 8 d 以上； 砌块的规格 、 强度等级、 含水率等应经过严格检验， 对于 墙体裂缝影响最大的收缩性， 相对含水率是反映收缩性的重要 指标； 砌块的运输和堆放要防治雨淋 ， 不能直接堆放在地面上， 应有隔离措施， 并保持场地干净整洁。 4 2设计控制措施 在正常使用条件下为防止或减轻房屋由温差和砌体引起 的墙体竖向裂缝 ， 应在墙体中设置伸缩缝。伸缩缝设计在因温 度和收缩变形可能引起应力集中、 砌体产生裂缝可能性最大的 地方。设计过程中除了进行正确的承载力计算外， 还要根据具 体情况采取下列构造措施。 有可能产生不均匀沉降的工程， 适当增加基础梁高或增 加地圈梁， 以确保基础有足够的刚度。 砌块墙体长度不应大于 4 O re， 墙体长度超过层高 2 倍 或墙体长度大于 4 O re时， 墙中设置钢筋混凝土构造柱， 应先砌 墙再浇筑柱。墙高大于 4 m时， 应在墙体半高处设置拉结筋与 柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。 设置墙体拉结钢筋与钢筋混凝土柱 、 墙可靠连接 ， 约束 砌块墙体与混凝土墙柱接触界面及墙长方向的变形， 防止砌块 墙体产生结构性裂缝。 混凝土小型空心砌块墙体内外墙交接处 和纵横墙交接处，应沿高度每 6 0 0 m m设拉结钢筋 ， 其中在顶 层、 底层、 门窗洞口 上下、 拉结钢筋宜加密。 降低屋面与墙体之间的温度差是防治顶层墙体裂缝的 关键。 因此必须同时设保温层， 在檐口处保温层应满铺， 不得出 现空档。在屋盖适当部位还应设置分隔缝。 在各层窗台处设置钢筋混凝土窗台梁， 以减少由于压力 引起的裂缝 ， 同时提高底层窗台下砌筑的砂浆强度等级。 根据各建筑物的具体情况， 对场地类别 、 抗震设防烈度、 基 础结构布置型式、 建筑物平面、 外形等， 综合采用上述抗裂措 施 。 4 3施工控制措施 对于砌筑工人应持证上岗，上岗前应做好技术交底， 并 要求每一层的同一部位的墙体应由同一工人施工。 砌筑前， 应将混凝土小型空心砌块表面清除干净， 不得 使用未到 2 8 d 龄期或潮湿的砌块。 采用砌块专用砂浆砌筑，砌筑砂浆须采用和易性好， 粘 结力强， 稠度控制在 5 0 m m以下的混合砂浆 ， 严禁使用水泥砂 浆 。 砌筑水平灰缝时用坐浆法铺浆， 砌筑竖缝时先将混凝土 小型空心砌块端面朝上铺满砂浆， 然后上墙挤紧， 并用瓦刀在 竖缝中插捣密实， 做到随砌随勾缝， 以保证墙体有足够的抗拉 、 抗剪强度。 严格按照砌筑方法，上下错缝要注意水平方向互相搭 接， 以增加结构的强度和刚度。 改变传统的抹面方法 ， 按照“ 逐层渐变， 柔性抗裂” 原理 进行抹灰。外墙抹灰宜待房屋结构封顶后 1 5 d 后进行， 以使墙 体有一个干缩稳定的过程， 避免 日 后粉刷开裂； 顶层内抹灰应 待屋面保温、 隔热架空板施工完后再进行 ， 以减少温差效应； 外 墙抹面宜从次顶层开始往下， 最后抹顶层。 安徽建筑 2 0 1 1年第 6期I 总 1 8 1期 ) 施工前应做好砌块的排列方案， 施工时严格执行。 5 墙体裂缝的治理 混凝土小型空心砌块建筑在材料质量、设计和施工过程 中， 应尽量避免出现裂缝， 但有些工程结构和部位， 因受限于实 际条件难以实现， 会产生开裂， 则需要后期的治理。治理裂缝 ， 应在不超过允许程度或无损于墙体工程质量水平的前提下进 行。 混凝土结构中出现的裂缝， 经分析研究后如果不影响结 构的安全和使用时 ， 可以不进行处理， 但要经常观察其变化情 况， 待其徐变结束后， 再将裂缝附近的抹灰层清理干净， 重新挂 入加强网、 抹灰。 当裂缝数量多且较深时， 可以采用灌浆修补的方法。 出现横竖向长线裂纹处理时， 先用切割机将裂缝部位切 成 V字形 ， 然后打凿。清理干净后， 浇水湿润， 再用配比高一级 的具有一定膨胀系数的水泥砂浆修补。 裂缝分布较密时 ， 可采用增设局部钢筋网、 水泥砂浆层 加固。 6 工程实例分析 根据淮南某工程的调查研究， 内墙梁底与砌块交接处及墙 中竖向出现不同程度的水平裂缝， 通过分析裂缝产生的主要原 因是 ： 施工阶段正值梅雨季节， 混凝土小型空心砌块被淋湿后 没有处理， 立即砌上墙， 上下批砌块的含水率相差较大， 收缩程 度不一， 造成在此结合面处产生水平裂缝； 湿砌块砌筑后， 加上后期的持续高温， 砌块产生了“ 湿胀 干缩” 因失水而收缩， 引起了2次干缩， 产生的应力造成墙体收 缩而导致裂缝生成； 砌筑砂浆配合比不合理， 达不到设计强度 ， 粘结力差， 灰 缝不饱满， 梁下和砌块结合面上水平裂缝是由于两种构件因收 缩不协调引起的。 7 结语 混凝土小型空心砌块墙体的裂缝是建筑工程的质量中最 常见的问题， 其防治是一个系统的工程。通过淮南市相关墙体 裂缝综合治理的课题研究， 已经取得了较好的效果。只要严格 控制材料的质量、 合理设计， 按照有关规范和设计要求进行施 工， 准确把握裂缝产生的根本原因， 采取相应的预防治理措施， 墙体的开裂问题一定会得到较好地解决。 参考文献 【 1 】 张海燕 混凝土多孔砖及小型空心砌块墙体裂缝防治啪 墙材革新 与建筑节能， 2 0 1 0 ( 7 ) 2 高加林 混凝土小型空心砌块墙体裂缝成因及预防措施叩墙材革 新与建筑节能， 2 0 1 0 ( 1 0 ) 3 】 张延忠， 周庆雷混凝土小型空心砌块墙体开裂原因及控制叨 应用 指南， 2 0 0 8 ( 1 2 ) 4 徐清， 张艳艳， 张利 混凝土小型空心砌块墙体开裂原因及预防治 理 J 】 内蒙古科技与经济， 2 0 0 9 ( 7 ) 仝： 全 ： 全 ： 舍 ： 全 ： 全 ： 舍： 舍 ： ： 全 ! 全 ： 全： 舍 ! ! 全 ! 舍 ! ! 全 ： 舍 ! 舍 ： ! ： 全 ： 舍 ： 舍 ： 全 ： 舍 ： 舍 ： 舍 ： 舍 ! 舍 ： 全 ! 全 ! 全 ! 全 ： 舍 ： 金 ! 全 ： 全 ! 全 全 ! 舍 ： 全 ： ： 舍 ： ： ( 上接第8 6 页) 3 2 3 - 3挠度验算 户 盟= = 0 2 8 r a mI O O E I 1 0 0 1 0 1 0 4 8 3 3 3 3 3 = 上 2 5 0 = 罢 -2 4 m m ，符 合 要 求 。 3 2 4顶板支架验算 顶板厚 0 8 m，支架采用 4 83 5 m m扣件式钢管支架 ， 支架间距 9 0 0 m m x 6 0 0 m m， 步距为 6 0 0 ra m。 模板支架的荷载即混凝土施工的侧压力 口 = 3 3 2 k N mm z 钢管布置如图5所示， 每区格面积为 0 6 0 9= 0 5 4 m 每根水平撑杆承受的荷载为 N=0 5 43 3 2 l t Y =1 7 9 2 8 N 利用立杆的稳定性计算公式： = 暑 U 如果完全参照相关规范不考虑高支撑架 ，由本文公式( 1 ) 或( 2 ) 计算。 公式( 1 ) 的计算结果 ： 1 8 6 6 ， A = l o l i = 1 1 8 ， 查表得 = O 5 ， 则 = 鲁= = 7 6 7 4 N m m 2 ， 立 杆 的 稳 定 性 计 算 【 0 r 】 ， 满足要求。 公式( 2 ) 的计算结果： 1 5 0 0 ， A = l o i = 9 4 9 ， 查表得 = 0 6 8 ， H lj o = N = 1 7 9 2丽 8 = 5 7 7 N m m ： ， 立杆的稳定性计算， 满足 要求。 4 结论 通过以上具体工程实例， 验算了高支模板的力学性能。在 进行高支模板施工中，应严格按照有关规范和要求进行力学检 算， 在做好安全计算的同时， 还应严格按照规范及相关文件要求 做好高支模的构造措施， 做好施工管理， 严格按照施工方案要求 进行施工， 布置好支撑系统的监测点， 做好施工监测。 参考文献 1 J G J 1 6 2 2 0 0 8 ， 建筑施工模板安全技术规范 s 北京： 中国建筑工 业出版社， 2 0 0 8 2 G B 5 0 0 0 9 2 0 0 1 ， 建筑结构荷载规范 s E 京： 中国建筑工业出版社， 2 o 01 3 G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3 ， 钢结构设计规范 s 北京： 中国计划出版社， 2 0 0 3 4 J G J 1 6 6 2 0 0 8 ， 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范【 s 】 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 8 5 江正荣建筑施工计算手册 M 】 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 7 一 l - 一 言= = ； _ 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _