空心砌塊房屋建筑變形裂縫產(chǎn)生的成因與防治措施分析探討

張志成

摘 要：本文結(jié)合筆者多年建筑工程施工實踐，論述了小型空心砌塊房屋建筑容易產(chǎn)生裂縫的原因，并對砌塊房屋的溫度變形和收縮變形產(chǎn)生的原因進(jìn)行了具體分析闡述；對砌塊房屋的溫度變形和收縮變形的計算方法及砌塊房屋變形裂縫具體的防治措施進(jìn)行了深入探討和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：空心砌塊；房屋建筑；變形裂縫；溫度變形；防治措施

1 前言

混凝土小型空心砌塊是一種新型的建筑材料，它的出現(xiàn)給古老的砌體結(jié)構(gòu)注入了新的生命力。由于它的諸多優(yōu)點，已經(jīng)成為替代傳統(tǒng)的黏土磚最有競爭力的墻體材料。

在豎向孔洞配筋，灌注細(xì)石混凝土形成配筋的組合墻體，可以大大改善砌體原有的脆性和不均勻性，從而使之具有良好的抗彎、抗剪能力。適當(dāng)布置的配筋芯柱，可提高砌塊墻體的抗震性能，而且配筋靈活，可以根據(jù)受力和構(gòu)造需要靈活變化以適應(yīng)不同層數(shù)、不同抗震設(shè)防烈度、不同部位構(gòu)造的要求。但是，根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小型砌塊房屋的裂縫比磚砌體房屋多而且更為普遍，引起了工程界的重視。

砌塊房屋建成和使用之后，由于種種原因可能出現(xiàn)各種各樣的墻體裂縫。從大的方面來說墻體裂縫可分為受力裂縫和非受力裂縫兩大類。各種荷載直接作用下墻體產(chǎn)生的相應(yīng)形式的裂縫稱為受力裂縫。而砌體收縮、溫濕度變化、地基沉降不均勻等引起的裂縫是為非受力裂縫，又稱變形裂縫。本文著重討論溫度和收縮裂縫的成因和表現(xiàn)形式。小型砌塊砌體與磚砌體相比，力學(xué)性能有著明顯的差異。在相同的塊體和砂漿強(qiáng)度等級下，小型砌塊砌體的抗壓強(qiáng)度比磚砌體高許多。這是因為砌塊高度比磚大3倍，不像磚砌體那樣受到塊材抗折指標(biāo)的制約。但是，相同砂漿強(qiáng)度等級下抗拉、抗剪強(qiáng)度小砌塊砌體卻比磚砌體小了很多，沿齒縫截面彎拉強(qiáng)度僅為磚砌體的30%，沿通縫彎拉僅為磚砌體的45%～50%，抗剪強(qiáng)度僅為磚砌體的50%～55%。因此，在相同受力狀態(tài)下，小型砌塊砌體抵抗拉力和剪力的能力要比磚砌體小很多，所以更容易開裂。這個特點往往沒有被人重視。此外，小型砌塊砌體的豎縫比磚砌體大3倍，加大了其薄弱環(huán)節(jié)更容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。

2 砌塊房屋的溫度變形分析

小型砌塊砌體對溫度的敏感性比磚砌體高，更容易因溫度變形引起裂縫。由于溫度變形引起的墻體裂縫的形狀和部位砌塊房屋和磚砌體房屋是相類似的，只是帶有砌塊的特點而已。

多層砌塊房屋的頂層墻體和磚砌體房屋一樣是最容易出現(xiàn)溫度裂縫的。盡管混凝土砌體墻體的線脹系數(shù)與頂蓋混凝土板的線脹系數(shù)沒有差別，但在夏季陽光照射下兩者之間還是存在一定的溫差。夏季在陽光照射下，屋面上表面最高溫度可達(dá)40℃～50℃，而頂層外墻平均最高溫度約為30℃～35℃。屋頂和頂層外墻存在10℃～15℃的溫差。在寒冷地區(qū)，屋蓋結(jié)構(gòu)層上面依次設(shè)有隔氣層、保溫層、找平層和防水層。頂蓋結(jié)構(gòu)有保溫層的保護(hù)，它與外墻的溫差按理應(yīng)有所減少。但是，可能保溫層不夠厚，或防水層滲漏，保溫層浸水，降低了保溫隔熱效果，這時兩者溫差還是有可能引起墻體的開裂。

在實際工程中我們發(fā)現(xiàn)，單是保溫層上的水泥砂漿找平層（厚20mm，實際施工時往往超厚）在外界溫度變化下的伸縮變形也能將外墻推裂。因為按現(xiàn)有的建筑構(gòu)造定型節(jié)點圖，砂漿找平層一直鋪到女兒墻根部，不但不斷開不留空隙而且在邊端還要加厚，堆成三角形（便于做泛水）。找平層雖薄但在平面內(nèi)還是有相當(dāng)大的剛度，其上面的卷材防水層是沒有隔熱效果的，夏季陽光直接照射下找平層伸縮導(dǎo)致墻體開裂就不足為奇了。在頂蓋與外墻存在一定溫差下，導(dǎo)致兩者溫度變形不協(xié)調(diào)，產(chǎn)生墻體裂縫。當(dāng)外界溫度升高時，混凝土頂蓋變形大，墻體變形相對較小，使屋蓋受壓，墻體受拉、受剪。在房屋頂層兩端受力最大，往往沿窗口對角線方向呈現(xiàn)八字裂縫，還會在頂蓋標(biāo)高處墻體產(chǎn)生水平裂縫（頂蓋板推外墻），有女兒墻時，還會使女兒墻開裂或外傾。這種溫度裂縫是有明顯的規(guī)律性：兩端重中間輕，頂層重入下輕，陽面重陰面輕。由于頂蓋的溫度伸縮也會引起與外縱墻相連的頂層橫墻的開裂，一般位于大棚下靠近外墻處出現(xiàn)斜向裂縫。頂層墻體開裂裂縫形態(tài)與圈梁設(shè)置方法有明顯的關(guān)系，但僅靠圈梁的設(shè)置并不能阻止墻體裂縫的產(chǎn)生。頂層圈梁上直接鋪設(shè)屋面板時，當(dāng)屋面板坐漿與圈梁結(jié)合較好時，圈梁下仍可能出現(xiàn)斜裂縫。如果結(jié)合較差，有可能產(chǎn)生水平裂縫。

3 砌塊房屋的收縮變形分析

黏土磚是燒結(jié)而成的，成品干縮性極小，所以磚砌體房屋的收縮問題一般可不予考慮。

小型空心砌塊則是混凝土拌合物經(jīng)澆筑、振搗養(yǎng)生而成的?；炷猎谟不^程中逐漸失水而干縮，其干縮量因材料和成型質(zhì)量而異，并隨時間增長而逐漸減小。以普通混凝土砌塊為例，在自然養(yǎng)護(hù)條件下，成型28d后，收縮趨于穩(wěn)定，其干縮率為0.03%～0.035%，含水率在50%～60%左右，砌成砌體后，在正常使用條件下，含水率繼續(xù)下降，可達(dá)10%左右，其干縮率為0.018%～0.07%左右，干縮率的大小與砌塊上墻時含水率有關(guān)，也與溫度有關(guān)。

對于干縮已趨穩(wěn)定的普通混凝土砌塊砌體，如再次被浸濕后，會再次發(fā)生干縮，通常稱為第二干縮。普通混凝土砌塊在含水飽和后的第二干縮，其穩(wěn)定時間比成型硬化過程的第一干縮時間要短，一般為15d左右。第二干縮的收縮率給為第一干縮的80%左右。

砌塊上墻后的干縮，引起砌體干縮，而在砌體內(nèi)部產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力，當(dāng)砌體的抗拉、抗剪強(qiáng)度不足以抵抗收縮應(yīng)力時，就會產(chǎn)生裂縫。

因砌塊干縮而引起墻體裂縫，這在小型砌塊房屋是比較普遍的。在內(nèi)外墻、在房屋各層均可能出現(xiàn)。干縮裂縫形態(tài)一般有幾種，其一是在墻體中部出現(xiàn)的階梯形裂縫，其二是環(huán)塊材周邊灰縫的裂縫，其三在外墻多反映在窗下墻，出現(xiàn)豎向均勻裂縫，其四在山墻等大墻面由于收縮還會出現(xiàn)豎向、有的是水平向裂縫。收縮裂縫一般多表現(xiàn)在下部幾層，這是由于墻面的收縮變形受基礎(chǔ)及橫墻的約束所致。有的砌塊房屋山墻大墻面中間部位，出現(xiàn)了由底層一直伸到3、 4層的豎向裂縫。

冬天寒冷的地區(qū)砌塊房屋為達(dá)到保溫要求，往往采用復(fù)合墻的形式修建外墻，即190mm厚的內(nèi)葉承重墻，外加保溫層（苯板、珍珠巖或巖棉），再加90mm厚外葉保護(hù)層。這種復(fù)合墻能一步到位達(dá)到寒冷地區(qū)墻體的節(jié)能保溫要求

從結(jié)構(gòu)上看就是一種空腔墻。外葉墻由90mm厚砌塊砌成，內(nèi)、外葉墻之間采用鋼筋拉接。從防止溫度裂縫和收縮裂縫角度來看外葉墻的處理更為不利，所以往往開裂比較嚴(yán)重。

由于砌筑砂漿的強(qiáng)度等級不高，灰縫不飽滿，干縮引起的裂縫往往呈發(fā)絲狀而分散在灰縫隙中，清水墻時不易被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有粉刷抹面時便顯露出來。干縮引起的裂縫寬度不大，且裂縫寬度較均勻。

砌塊上墻時含水率較大，經(jīng)過一段時間后，砌體含水率降低，便可能出現(xiàn)干縮裂縫。即使已砌筑完工的砌體無干縮裂縫，但當(dāng)砌塊因某種原因再次被水浸濕后，出現(xiàn)第二干縮，砌體仍可能產(chǎn)生裂縫。