加气混凝土墙体裂缝的防控.pdf

第 3 1 卷第 7 期 2 0 1 6 年 7月 露天采矿技术 Op e n c a s t Mi n i n g T e c h n o l o g y V o I 3 1 No 7 J u 1 2 01 6 D O h 1 0 1 3 2 3 5 c n k i h c m 2 0 1 6 0 7 0 2 3 引用格式： 郭士友 ， 张玉磊， 赵晨阳 加气混凝土墙体裂缝的防控 J 露天采矿技术， 2 0 1 6 ， 3 1 ( 7 ) ： 8 3 8 5 加气混凝土墙体裂缝的防控 郭士友 ，张玉磊 ， 赵晨 阳 ， 于硕 ( 1 中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司， 辽宁 沈阳 1 1 0 0 1 5 ； 2 中国建筑一局( 集团) 有限公司华北公司， 天津 3 0 0 4 5 7 ； 3 华北冶建工程建设有限公司， 河北 邯郸 0 5 6 0 0 2 ； 4 天津市建工工程承 包有限公司第三分公司， 天津 3 0 0 1 6 0 ) 摘要 ： 加气混凝土作为符合 国家节能政策的外墙围护结构墙体材料 ， 被广泛的应用于节能建筑 中。 对工程 实践 中经常遇到的加气混凝土产生裂缝的原因进行 了分析， 总结 出了加气混凝土墙体 在设计和施工中裂缝的防控措施， 为以后工程实践提供了参考。 关键词 ： 加气混凝土 ； 建筑节能； 裂缝 ； 防控措施 中图分类号： T V 3 3 1 文献标志码： B 文章编号： 1 6 7 19 8 1 6( 2 0 1 6 ) 0 70 0 8 30 4 P r e v e n t i o n a n d c o n t r o l o f c r a c k s i n a e r a t e d c o n c r e t e wa l l GUO S h i y o u 。 ， ZHANG Yu l e i ， ZHAO C h e n y a n g 3 ， YU S h u o f 1 C h i n a C o a l T e c h n o l o g y a n d E n g i n e e r i n g Gr o u p S h e n y a n g Oe s i g n& Re s e a r c h I n s t i t u t e ， S h e n y ang 1 1 0 0 1 5 ， C h i n a ； 2 Hu a b e i B r a n c h ， C h i n a C o n s t r u c t i o n F i r s t G r o u p Co ， L t d ，T i a n j i n 3 o o 4 5 L C h i n a ； 3 H u a b e i Me t a l l u r g i c a l C o n s t r u c t i o n E n ginee ri n g Co ， L t d ， H a n d an 0 5 6 0 0 2 ， C h i n a ； 4 T h e T h i r d B r a n c h ， T i a n j i n E n gin e e r i n g and C o nst r u c t i o n Co ， L t d ，T i a n j i n 3 0 0 1 6 0 ， C h i n a) Ab s t r a c t ：Au t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e a s s t r u c t u r e e x t e rio r wa l l ma t e ri a l s i s w i d e l y u s e d i n e n e r gy s a v i n g b u i l d i n g s wh i c h c o n f o r ms t o t h e n a t i o n a l e n e r gy c o n s e r v a t i o n p o l i c y T h i s a r t i c l e a n a l y z e s t h e c a u s e s o f c r a c k s i n a e r a t e d c o n c r e t e a p p l i c a t i o n ，s u mma ri z e s t h e p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l me a s u r e s o f a e r a t e d c o n c r e t e wall c r a c k i n t h e d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n ，wh i c h p r o v i d e s t h e r e f e r e n c e f o r f u t ur e e n g i ne e ring p r a c t i c e Ke y wo r d s ： a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e ；b u i l d i n g e n e r gy e ff i c i e n c y ； c r a c k ；p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l me a s u r e 0 引 言 建筑节能是我国在执行节约能源和环境保护政 策 中的主要 内容 ，是可循环经济发展的重要组成部 分 。目前我 国建筑节能水平相 比于欧美等发达国家 差距较大 ，我国建筑单位能耗面积是气候相近的欧 美发达 国家近的 35倍 。我国寒冷 的北方地区的 建筑采暖能耗能超过当地能耗 的 2 0， 且绝大部分 建筑采暖均采用燃煤锅炉和火力发电 ，给当地环境 带来严重的污染。所以建筑节能是 已经成为我国建 筑行业发展的一个重要课题。 在建 筑能耗 中外 围护结构的热损耗值 比较大 ， 收稿 日期 ： 2 0 1 6 0 3 0 6 作者简介： 郭士友( 1 9 7 9 _ _ ) ， 男， 辽宁桓仁人 ， 高级工程 师， 毕业于河北建筑科技学院建筑工程专业， 从事建筑结构 设计及技术质量管理工作。 而墙体在外围护结构中占据了很大份额 ，所 以外 围 护结构中墙体节能技术及其墙体 的革新发展 ，是建 筑中实现节能技术的一个重要 的环节 ，发展墙体节 能材料是实现建筑节能的主要方式 。 国家墙体改革政策规定 ， 到 2 0 1 5年 ， 使用 的墙 体材料中新型墙体材料要 占总用量的 5 5以上 ， 省 会城市要达到 7 5以上。根据 目前国家节能标准 ， 唯有加气混凝土 ， 才能做到单一材料节能 6 0的要 求 ， 其它任何材料如果要做到节能 6 0， 必须进行 复合处理 ， 如钢筋混凝土现浇墙体 、 混凝土小型空心 砌块 、 承重空心砖等， 必须与聚苯乙烯等保温材料复 合才能解决节能和绝热的问题 。 加气混凝土是 以钙质材料 ( 水泥 、 石灰 ) 和硅质 材料( 砂 、 粉煤灰及尾矿等) 为基本组分 ， 利用发气剂 ( A l 粉等 )在料浆 中与其组分的化学反应形成多孔 8 3 第 3 1 卷第 7期 2 0 1 6年 7月 露天采矿技 术 O p e n c a s t Mi n i n g T e c h n o l o g y Vol _ 31 No 7 J u 1 2 01 6 结构 ， 通过蒸养而成多孔混凝土l l l 。 但是由于加气混凝土 自身收缩大 、吸水率大等 特点 ， 在建筑中作为墙体 围护结构容易引起裂缝 ， 尤 其在高层建筑 中，很多后砌加气混凝土墙体和混凝 土剪力墙之间易产生裂缝 ，而由裂缝引起 的墙面抹 灰空鼓开裂 、 渗漏等质量问题屡见不鲜l 3 _ 。所以对加 气混凝土墙体裂缝的施工控制要求显得尤为重要 。 本文结合作者在山西大同市几个高层办公楼 、住宅 楼工程的实际经验和结果 ，总结 出加气混凝土在建 筑中产生裂缝 的原因及施工中的防治措施 。 1 加气混凝土墙体产生裂缝的原因 1 1 干缩变形引起裂缝 相比于其他材料的墙体 ，加气混凝土吸水率较 大 ， 随着 自身含水量的降低 ， 材料本身将产生一定量 的干缩变形 ， 通常加气混凝土材料的干缩率为 0 3 0 4 5 m m m， 是使用黏土砖作为砌筑墙体的 3 4倍_ 3 _ 。加气混凝土干缩变形过大 ， 则容易造成墙体裂缝。 由砌块干缩变形引起的拉应力超过加气混凝土间的 黏结强度时 ， 裂缝就会在灰缝处 出现 ； 而 当加气混凝 土之间的砌筑砂浆黏结强度高于加气混凝土的抗拉 强度时 ， 加气混凝土 自身就可能出现开裂现象 。 由于加气混凝土吸水率大的特点 ，如果砌筑和 抹灰使用的砂浆和易性及保水性能不好 ，砂浆 中的 水分很容易被砌筑使用的加气混凝土吸收造成而失 水 ， 从而砂浆不能够充分水化而造成 自身强度降低 ； 而抹灰砂浆层同时会造成 自身强度无法抵抗收缩应 力而开裂 ，抹灰砂浆层与加气混凝土墙体间的黏结 力不能够足以约束砂浆的滑动，因而发生加气混凝 土墙体抹灰层的空鼓 、 脱落。 1 2温度 引起 变形 裂缝 抹灰用 的普通砂 浆线 膨胀 系数约 为 41 0 ram ( m o C) ， 导热系数 约为 0 9 3 w ( m K) ， 加气混 凝土的线膨胀系数约为 81 0 ra m ( m ) ，普通 砂浆 与加气混凝 土的线膨胀 系数相差达 近 1 0倍 ， 一 旦所处的环境温度产生变化， 则在抹灰砂浆 、 砌筑 砂浆和加气混凝土之间产生温度应力 ，当温度变形 在约束条件下引起的温度应力足够大时 ，则造成加 气混凝土一砌筑灰缝之间、加气混凝土一抹灰层之 问的开裂 。此外混凝土框架结构与后砌加气混凝土 墙体 ，也会 因为线膨胀系数的不同引起温度变形差 而产生裂缝 。 1 3设计构造 引起裂缝 84 从加气混凝土墙体设计角度看 ，存在 以下几方 面原因引起墙体裂缝 ： 墙体过长 、 过高时 ， 未按规 范要求采取构造措施 ；墙体与框架柱连接部位构 造措施不合理 ，拉结筋设置间距过大 ，导致墙体裂 缝；易出现应力集中区墙体的预留洞 口及门窗洞 口的四角处，未设置合理构造措施 ；墙面安装管 线 、 插座和线盒等开槽 、 开洞处 ， 设计 中未提 出细部 处理要求 ； 墙面上需要吊挂重物的位置 ， 设计 中未 作加 固处理从而引起加气混凝土墙体变形开裂 ； 大面积饰面层的外墙未设置分割缝或设置的分隔缝 不合理 ； 在不上人屋面的设计 中， 未考虑减小屋面 板上下温差而设计保温隔热层。 1 4 施 工不 当引起 裂缝 加气混凝土施工中要求有严格规定 ，建筑企业 在施工中往往不能按照规范要求严格施工 ，造成加 气混凝土墙体砌筑质量不合格 ， 而引起施工裂缝。 到场的加气混凝土砌块成熟时间不够 ，按规 范要求应静置 2 8 d ； 施工上墙的加气混凝土砌块 未事先浇水洇湿 ；砌筑 中使用的砂浆保水性和和 易性不好 ， 导致砌筑后加气混凝土大量吸收砂浆中 的水分 ， 引起抹灰层空鼓裂缝 、 灰缝砂浆开裂。砂 浆标号与加气混凝土砌块强度不相匹配 ，造成伸缩 不一致引起裂缝 ， 抹灰层砂浆过厚或采用细砂 ， 砂浆 收缩过大易导致产生裂缝； 安装水电设备时 ， 在加 气混凝土砌块上打洞开槽 、 敷设管线等工序施工中， 槽 内填充 的砂浆收缩或敷设管线局部发生反 弹变 形 ，则易出现加气混凝土墙体沿管线或设备方 向裂 缝； 二次施工中加气混凝土墙体接槎设置不合理， 以导致接槎处开裂； 梁、 板底的加气混凝土墙体砌 筑时 ， 最上皮墙体砌筑不实 ， 易出现墙体在梁底处沉 缩导致水平裂缝 ； 加气混凝土墙体施工早期 ， 砌筑 使用的砂浆早期强度较低 ， 此时如果受到 比如振动 、 压力荷载， 外界作用力的扰动 ， 则容易引起墙体裂缝。 2 加气混凝土墙体裂缝的控制措施 目前防治加气混凝土裂缝的有效措施 主要从设 计和施工 2 个方面着手。设计是防治加气混凝土墙 体根本 ， 只有完善的设计 ， 才能从根本上有效的防止 裂缝出现 ， 从而保证建筑工程质量。 施工中要严格按 照加气混凝土墙体的规程操作，从墙体材料到砌筑 工序 、 抹灰工序和养护工序 ， 施工中都要 和班组交底 清楚 ， 严格控制加气混凝土墙体施工质量。 2 1 设计方面裂缝的防控 第 3 l 卷第 7期 2 0 1 6年 7月 露天采矿 技术 O p e n c a s t Mi n i n g T e c h n o l o g y V o l _ 3 l N o 7 J u 1 2 0 1 6 当墙体长度大于 7 m， 高度大于 4 m时 ， 墙体 砌筑 中需增设构造柱 ，以减少上部钢筋混凝土梁产 生的挠度变形 。 当墙高度大于 4 m， 墙体施工做需要 设及一道钢筋混凝土腰梁 ， 而超过 6 m， 设两道钢筋 混凝土腰梁 ， 可有效消除墙体垂直裂缝闭； 在墙体 的交界及转角处设置构造柱 ，由于安装在墙体上的 们开关频繁 ， 而且撞击力很大 ， 所以要在墙体预 留出 固定 门框的位置的门膀处浇筑混凝土 ，此处如果只 是用加气混凝土 ，其承受撞击的能力有限且承重力 小 ， 长时间使用会 出现裂缝 ， 所以在安装 门框 的位置 浇筑混凝土 ， 同时在混凝土上安装门框的固定件 ， 这 样在后期的使用中能有效的避免裂缝；在窗洞下 增设 内配 2 p 8钢筋厚为 8 01 0 0 m m， C 2 0的混凝 土带 ， 为减少应力集中引起 的开裂 ， 钢筋需要与框架 柱连接。 施工 中无法做到时 ， 可以使混凝土带每端伸 入墙体长度不少于 3 0 0 m m； 预 留线槽应尽量设计 在混凝土墙体上 ，因为加气混凝土墙体在 开槽后 即 使敷设钢丝网抹灰 ， 也容易引起裂缝 。 另外室内的配 电箱 、 室外 的消防箱等涉及大面积的开槽地方 ， 更无 法保证 加气 混凝土墙体 的整体质量 。在工程 中发 现 ，墙体中涉及开槽 和布线位置产生的裂缝较 多 ， 所 以设计人员在图纸设计 中应仔细考虑这些问题 ， 将室内的插座 、 管线等预留在混凝土墙体上 ， 以便在 施工中进行预埋 ；砌墙的砂浆尽量选用 与加气混 凝土的线膨胀系数和弹性模量相近的材料 ，为了增 加墙体的抗裂性 ，粉刷砂浆 中应加入含有玻璃纤维 的添加剂 6 _ 7 ； 外墙 的粉刷尽量采用 弹性涂料 ， 通 常呈现 1 m m以下网状 的龟裂纹弹性涂料可以很好 的弥补。 2 2 施 工 方 面裂缝 的 防控 严把加气混凝土材料进场质量关 ，应用的加 气混凝土产品应用产品合格证和检测报告 ，不允许 使用强度低 、 尺寸偏大的的不合格产品 ， 加气混凝土 产品保证 自然养护达到 2 8 d以上 ， 待加气混凝土体 积收缩变形趋于稳定后方可上墙施工 ，进场的砌块 码放 的高度小于 1 5 m嘲； 加气混凝土砌块施工前 要提前浇水 ，保证砌筑时加气混凝土气孔 的吸水深 度在 8 1 0 m m， 同时其含水率在 1 0 1 5 ， 避免 砌筑后 的砂浆的水分被吸收 ，保持砂浆 良好的保水 性能 ，同时清除出厂加气混凝土砌块表面上的浮灰 和残渣。砌筑中砌体和框架之间的拉结钢筋的间距 保证为 4 0 06 0 0 m m， 预埋的钢筋直径 为 2 p 46 ， 其长度不小于墙体长度的 1 5 且不小于 7 0 0 m m； 加气混凝 土的砌筑高度单次不超过 1 5 m，每天的 砌筑高度不能超过 2 4 m。考虑到加气混凝土砌块 的特性 ，在进行厨房和卫生间等潮湿关键部位的施 工中，墙体下面要浇注不少于 2 0 0 m m厚的素混凝 土。砌筑墙体的砂浆其强度不小于 M5 ， 砌筑墙体的 灰缝控制在 81 2 m，同时保证砂浆的饱满度。加 气混凝土砌块之间的搭接长度不小于加气混凝土砌 块尺寸的 1 3 ， 施工缝砌筑成斜槎 ， 控制砌筑墙体 的 平整度和垂直度 ；加气混凝土墙面的抹灰工程须 保证在砌筑完成 7 d验收合格后方可进行 ，抹灰工 程施工前需进行墙面基层的清理 。为保障抹灰砂浆 的粘结 ，需对加气混凝土墙面涂抹界面剂或提前对 墙面进行湿润处理。为减少墙体与梁、 板、 柱混凝土 构件交接处的裂缝 ，需对交接处挂镀锌钢丝网或耐 碱玻纤网格布 ， 其宽度不小于 2 0 0 m m， 在保证交接 处平整 、 牢固的基础上 ， 每边的搭接长度不小于 1 0 0 m m； 需要埋设水 电等设备开槽的地方 ， 开槽深度 不超过前后 的 1 3 ， 同时不大于墙厂的 1 4 ， 开槽后 的缝隙用豆石砼填实抹平 ，并在走边覆盖 比其槽边 每边各宽 1 0 0 m m的钢丝网， 而后抹灰 ； 为避免屋 面顶层的墙体产生温度裂缝 ，屋面应敷设保温隔热 层 ； 施工中为避免新砌筑好的墙体的扰动 ， 不得在 已砌筑好 的墙体周围堆放建筑材料 。加强对在建建 筑物主体结构的沉降观测，如发现建筑物出现不均 匀沉降及时采取措施【 9 _ 。 3 结语 大量的工程实践表明，在加气混凝土墙体施工 中， 应根据加气混凝 自身材料的特点， 结合当地的气 候与环境条件 ， 采取相应 的材料管理 、 结构方面 、 施 工方面和环境方面的对策， 并制定相应的措施 ， 以防 止加气混凝土裂缝的产生 ， 并进一步积累经验 ， 不断 改进完善防控措施 。 参考文献： 1 N a r a y a n a n N ， R a m a m u r t h y K M i c ms t mc t u r a n v e s t i g a t i o n s o n a e r a t e d c o n c r e t e ， C e me n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h ， 2 0 0 0 3 0 ( 3 ) ： 4 5 7 4 6 4 2 H a u s e r A， E g g e n b e r g e r U， Mu me n t h a l e r T F l y a s h f r o m c e l l u l o s e i n d u s t r y a s s e c o n d a r y r a w ma t e r i a l i n a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e ，Ce me n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h，1 9 9 9， 2 9 ( 3 ) ： 2 9 7 3 0 2 ( 下转第 8 8页) 85 第3 1 卷第7期 2 0 1 6年 7月 露天采矿 技术 O p e n c a s t Mi n i n g T e c h n o l o g y Vo 1 31 NO 7 J u 1 2 01 6 震震害的经验 ， 我们应该格外重视这些非结构构件 ， 应该从宏观的角度 ， 合理设计 ， 统筹处理 ， 在整体上 提高建筑物的安全度和经济效益。 2 6隔震与消能减震技术 结构隔震与耗能技术是一项新技术 ，是建筑结 构减轻地震灾害 的有效手段 7 1 ， 主要在高烈度地 区 或对抗震安全性和使用功能有较高要求 、专 门要求 的建筑上使用 8 1 。隔震是采取相应措施 ， 隔开地震作 用 ， 降低结构水平地震加速度 ， 减小水平地震作用 ； 消能减震是通过设置消能装置或组件 ， 如支撑 、 剪力 墙 、 连接缝或连接件等 ， 增加结构 的阻尼 ， 减小结构 的地震反应 ，通过装置或组件产生滞 回变形或摩擦 来消耗或吸收地震对结构产生的能量 ，减小地震作 用给结构带来的不利影响 ， 避免结构发生的破坏 ， 达 到耗能减震的 目的。 在隔震结构设计 的过程中 ，首先应根据设 防烈 度 、 建筑抗震设防类别 、 场地条件 、 建 筑结构方案等 方面进行技术 、 经济的综合 比较与分析 ， 选择合适的 隔震结构方案。 然后在合适的部位设置隔震层 ， 当隔 震层位于第一层及 以上时 ，结构体系的特点与普通 隔震结构可能有较大差异 ，其结构设计计算也会更 复杂 ，因此隔震层一般都设置在结构第一层 以下 的 部位。 最后还要对上部结构的抗震措施进行考虑 ， 目 前最常用的抗震措施为叠层橡胶隔震支座 ，它具有 耗散或隔离水平地震的能力 ，当进行地震作用计算 时 ， 可以对水平地震影响系数最大值进行折减 。 目前 ，隔震和消能减震技术虽然在 国内应用尚 且有限， 但在国外却 已有 了一定程度上的应用 ， 其抵 抗震害的效果表现优 良，同时隔震和消能减震体系 能使建筑上部结构承受 的地震作用大幅度降低 ， 优 化 了上部结构的设计 ， 节约大量材料和人力 ， 可 以大 大节省造价 。 3 结语 随着社会的进步，人们对建筑结构抗震设计提 出越来越高的要求 。结构抗震 中的“ 概念设计” 是以 往众多设计经验和工程震害的很好总结 。运用好抗 震概念设计是结构抗震设计的前提 ，通过抗震概念 设计的方法 ，可以在建筑物设计的准备阶段就对结 构体系进行快速有效地分析与 比选 ，避免 了设计阶 段出现不必要的偏差与浪费 ，从根本上消除建筑结 构 的抗震薄弱环节， 既提高了安全储备 ， 又带来 了经 济效益 。 参考文献： 1 史飞， 刘杨， 张军 结构抗震概念设计及抗震新技术在 民用建筑中的应用 J 四川建筑 ， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 1 ) ： 1 3 6 1 3 9 2 李荣芹 工 民建结构抗震分析 J 科技创新与应用 ， 2 0 1 2 ( 4 ) ： 2 0 2 3 蔡龙， 杜宏彪 结构抗震中的概念设计 J 安徽建筑 ， 2 0 0 7 ， 1 4 ( 4 ) ： 9 3 9 4 4 王冰， 丁南 论高层建筑抗震概念设计 J 山西建筑 ， 2 0 0 7 ， 3 3 ( 3 5 ) ： 7 4 7 5 5 丰定国， 王社良 抗震结构设计 M 武汉 ： 武汉理工大 学出版社 ， 2 0 0 3 6 王红霞 建筑抗震概念设计与设计规范的研究 J 河 南科技， 2 0 1 1 ( 3 ) ： 7 7 7 朱炳寅 建筑抗震设计规范应用与分析 M 北京 ： 中 国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 1 8 G B 5 0 0 1 l 一2 0 l 0建筑抗震设计规范 s 北京 ： 中国 建筑工业出版社 ， 2 0 1 0 【 责任编辑 ： 陈毓】 ( 上接第 8 5页) 3 颜娟 ， 修艳波 粉煤灰加气块墙体裂缝的防治措施探 讨 J 中文建筑， 2 0 0 7 ， ( 1 1 ) ： 7 2 7 3 4 刘新让 砼加气块墙体及抹灰裂缝控制 J 价值工程 ， 2 0 1 1 。 ( 1 0 ) ： 9 7 5 G B 5 o 2 O 3 2 0 o 2 ， 砌体工程施工质量验收规范I S 6 贾兴文 ， 钱觉时， 杨再富 ， 等 加气混凝土砌块填充墙 裂缝成 因研究 J 建筑砌块与砌块建筑 ， 2 0 0 3 ， ( 6 ) ： 8 8 ，25-2 8 7 王雨利 ， 张建 ， 单俊鸿 ， 等 加气混凝土抹灰层开裂的 防治 J 山东建材 ， 2 0 0 5 ( 1 ) ： 5 3 5 4 8 孙林柱 控制加气混凝土墙体开裂的关键技术 J 新 型建筑材料 ， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 5 4 5 7 9 李敏 ， 李惠民， 自凤春 ， 等 防止加气混凝土饰面裂缝 的探讨 J 低温建筑技术 ， 1 9 9 6 ( 2 ) ： 4 7 4 8 【 责任编辑： 张东旭】