住宅頂層墻體裂縫的防治研究

魏化東　張敏孝

[摘要]本文對住宅頂層墻體裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行了系統(tǒng)分析,提出了控制頂層墻體裂縫防治措施。

[關(guān)鍵詞]頂層;墻體裂縫;成因;防治

一、住宅頂層墻體裂縫的成因分析

裂縫從類型上可分為溫度裂縫和干縮裂縫,住宅頂層墻體裂縫的產(chǎn)生可歸結(jié)為以下幾方面

1.住宅頂層保溫體系面層存在設(shè)計缺陷。(1)外墻內(nèi)保溫構(gòu)造設(shè)計存在的缺陷。內(nèi)保溫是將保溫體系置于外墻內(nèi)側(cè)從而使內(nèi)、外墻體分處于兩個溫度場,建筑物結(jié)構(gòu)受熱應(yīng)力的影響而始終處于不穩(wěn)定的狀態(tài),使結(jié)構(gòu)壽命縮短。在相同氣候條件下做內(nèi)保溫不僅比做外保溫、甚至比不做保溫時,外墻與內(nèi)部結(jié)構(gòu)墻體的溫差更大,受外界各種作用力的影響更直接,外墻更易遭受溫差應(yīng)力的破壞。

(2)外墻外保溫構(gòu)造設(shè)計存在的不足。外保溫是將保溫體系置于外墻外側(cè)從而使主體結(jié)構(gòu)所受溫差作用大幅度下降,溫度變形減小,對結(jié)構(gòu)墻體起到保護(hù)作用并可有效阻斷冷(熱)橋,有利于結(jié)構(gòu)壽命的延長。因此從有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面來說,外保溫具有明顯的優(yōu)勢,在可選擇的情況下應(yīng)首選外保溫。但由于外保溫體系被置于外墻外側(cè),直接承受來自自然界的各種因素影響,因此對外墻外保溫體系提出了更高的要求。就太陽輻射及環(huán)境溫度變化對其影響來說,置于保溫層之上的抗裂防護(hù)層只有3～20mm,且保溫材料具有較大的熱阻,因此在得熱量相同的情況下,外保溫抗裂防護(hù)層溫度變化速度比無保溫情況下主體外墻溫度變化速度提高8～30倍。因此,抗裂防護(hù)層的柔韌性和耐候性對外保溫體系的抗裂性能起著關(guān)鍵的作用。

(3)內(nèi)外保溫混合做法的缺陷。該類做法往往是由于在施工中為了方便操作,外保溫施工操作方便的部位做外保溫,外保溫施工操作不方便的部位做內(nèi)保溫,結(jié)果造成整個建筑外墻內(nèi)外保溫混合使用。外保溫做法使建筑物的結(jié)構(gòu)墻體主要受室內(nèi)溫度的影響,溫度變化相對較小,因而墻體處于相對穩(wěn)定的溫度場內(nèi),產(chǎn)生的溫差變形應(yīng)力也相對較小;內(nèi)保溫做法使建筑物的結(jié)構(gòu)墻體主要受室外環(huán)境溫度的影響,室外溫度波動較大,因而墻體處于相對不穩(wěn)定的溫度場內(nèi),產(chǎn)生的溫差變形應(yīng)力相對較大。局部外保溫、局部內(nèi)保溫混合使用的保溫方式,使整個建筑物外墻主體的不同部位產(chǎn)生不同的形變速度和形變尺寸,建筑結(jié)構(gòu)處于更加不穩(wěn)定的環(huán)境中,經(jīng)年溫差使結(jié)構(gòu)發(fā)生形變產(chǎn)生裂縫,從而縮短整個建筑的壽命。

2.鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面和磚砌體的線脹縮系數(shù)相差大。鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面和磚砌體的線膨脹系數(shù)分別為a1=10×10-6/℃和a2=5×10-6/℃。因而,即使在相同溫度下,也會產(chǎn)生混凝土屋面相對于磚砌體的位移。由于磚砌體對混凝土現(xiàn)澆板梁位移的約束,在砌體內(nèi)部產(chǎn)生了剪應(yīng)力和拉應(yīng)力,因結(jié)構(gòu)端部的相對位移最大,故端部產(chǎn)生的剪應(yīng)力與拉應(yīng)力也最大,當(dāng)該剪應(yīng)力與拉應(yīng)力大于砌體材料的抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度時,就產(chǎn)生了上述的溫度裂縫。

3.砌體房屋的收縮變形。粘土砌體和混凝土砌體對含水率變化的反應(yīng)不同。粘土砌塊隨含水率的增加而膨脹。在含水率降低時磚不會收縮。即這種膨脹不會因?yàn)樵诖髿鉁囟戎凶兏啥湛s。磚中的含水量取決于原材料的種類和燒制溫度范圍。當(dāng)磚從窯中取出時尺寸最小,然后隨著含水率的增加而膨脹。當(dāng)磚暴露在潮濕的空氣中它開始膨脹,在開始的幾個星期內(nèi)膨脹最大,膨脹會以很低的速率持續(xù)幾年,磚的長期濕膨脹在0.0002和0.0009之間。

混凝土砌塊是混凝土拌合物經(jīng)澆注、振搗、養(yǎng)生而成?；炷猎谟不^程中逐漸失水而干縮,砌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。在自然條件下,成型28天后,混凝土砌塊收縮趨于穩(wěn)定。其干縮率為0.03%～0.035%,含水量在50%～60%左右。砌成砌體后,在正常使用條件下,含水量繼續(xù)下降,可達(dá)10%左右,其干縮率為0.018%～0.07%。對于干縮已趨穩(wěn)定的混凝土砌塊,如再次被浸濕后,會再次發(fā)生干縮,通常稱為第二干縮。混凝土砌塊在含水飽和后的第二干縮,穩(wěn)定時間比成型硬化過程的第一干縮時間要短,一般為15天左右。第二干縮的收縮率約為第一干縮的80%左右。當(dāng)混凝土砌塊的收縮受到約束并且收縮引起的拉應(yīng)力超過了塊材的抗拉強(qiáng)度或塊材與砂漿之間的抗彎強(qiáng)度,會出現(xiàn)收縮裂縫。收縮裂縫不是結(jié)構(gòu)裂縫,但它們破壞了墻體外觀。

4.建筑物的設(shè)縫長度過大。建筑物的長度即伸縮縫、沉降縫或控制縫間距與溫度裂縫、干縮裂縫和沉降裂縫的產(chǎn)生有很大關(guān)系。按照歐美規(guī)范,如英國規(guī)范規(guī)定,對黏土磚砌體的控制間距為10～15m,對混凝土砌塊砌體一般不因大于6m;美國混凝土協(xié)會(ACI)規(guī)定,無筋砌體的最大控制縫間距為12～18m,配筋砌體的控制縫間距不超過30m,這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于我國砌體規(guī)范的規(guī)定。這也是按我國砌體規(guī)范的溫度縫和有關(guān)抗裂構(gòu)造措施不能消除墻體裂縫的一個重要原因。

5.施工不當(dāng)。磚砌體的施工質(zhì)量欠佳也是墻體開裂的一個重要因素,砌筑砂漿強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求、灰縫砂漿不飽滿、干磚上墻等都會導(dǎo)致墻體出現(xiàn)裂縫。

二、頂層墻體裂縫防治措施

防治頂層墻體裂縫是砌塊建筑墻體裂縫的關(guān)鍵,具體的防治措施如下:

1.增強(qiáng)屋面保溫層的保溫效果。在屋頂隔熱層設(shè)計中,應(yīng)適當(dāng)加大隔熱層厚度,選擇隔熱性能好的隔熱材料,泡沫塑料-水泥砼屋面保溫隔熱層是綜合泡沫塑料優(yōu)良的絕熱性能及水泥砼牢固耐久性而設(shè)計的,克服了現(xiàn)單純水泥砼塊隔熱層夏季隔熱效果差、冬季熱流失大的缺陷,達(dá)到保溫隔熱效果好、受力均勻、牢固耐壓、光潔美觀、施工方便等優(yōu)點(diǎn),主要技術(shù)措施是利用泡沫塑料的絕熱性能,制成與各種需保溫隔熱的物相配套的泡沫塑料保溫隔熱塊、盒、套、管,用于建筑、生活領(lǐng)域,對于標(biāo)準(zhǔn)較高的住宅,還可采用雙層隔熱。

2.減小熱脹冷縮系數(shù)差異。比較簡便的方法是頂層不采用砌塊,而采用多孔磚或其他黏土磚,以此來減小墻體和屋頂材料的熱脹冷縮系數(shù)差異,提高抗剪能力。

3.縮短建筑物的設(shè)縫長度。在設(shè)計中盡可能縮短建筑物的設(shè)縫長度,頂層墻體材料的選擇也不能按常規(guī)設(shè)計(如頂層墻體一般采用MU7.5磚砌體和M5混合砂漿砌筑)。實(shí)際設(shè)計時,筆者認(rèn)為在端部應(yīng)采用MU10磚砌體和M10混合砂漿砌筑,以提高砌體的抗剪、抗拉強(qiáng)度。對于結(jié)構(gòu)長度較長,頂層墻體開洞較大等其它不利因素較多時,還可在墻體內(nèi)每高500毫米設(shè)置Фb4@60×60的鋼筋網(wǎng)片。

4.屋面現(xiàn)澆混凝土的施工應(yīng)盡量避開嚴(yán)寒和高溫季節(jié)。屋面現(xiàn)澆混凝土的施工應(yīng)盡量避開嚴(yán)寒和高溫季節(jié),并應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行,防止磚混結(jié)構(gòu)圈梁和構(gòu)造柱混凝土強(qiáng)度等級普遍偏低的通病。調(diào)查表明,建筑完工后,不住人與住人的住宅相比,不住人建筑更加容易產(chǎn)生裂縫。因此施工完成后,如不是馬上交付使用的話,最好在頂層每一戶型內(nèi)開一扇窗子通風(fēng),以減小溫度裂縫的產(chǎn)生。

5.減少砼的收縮和干縮對屋面板的影響。減少砼的收縮和干縮對屋面板的影響,施工中嚴(yán)格控制砼的水灰比和水泥用量,同時在屋面板中部設(shè)置了后澆帶,大大降低了由于現(xiàn)澆砼收縮和干縮產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,降低屋面現(xiàn)澆砼的收縮影響?！?(編輯/穆楊)