建筑物頂層墻體溫度裂縫的防治措施

杜青龍

（嘉興市金都房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，浙江 嘉興 314000）

1 概述

裂縫數(shù)量陽面多于陰面，兩端多于中間。而且它隨季節(jié)的變化面變化，顯得很不穩(wěn)定，維修困難。裂縫不僅影響建筑的外形美觀，而且容易發(fā)生雨水滲漏，影響建筑的正常使用。另外，墻體裂縫也破壞了頂層結(jié)構(gòu)的完整性，降低了房屋的抗震能力。

2 頂層墻體及樓板接縫產(chǎn)生裂縫的原因

磚混結(jié)構(gòu)頂層受溫度影響較大，夏季日照時間長，層面溫度可達60～70℃，而墻體的溫度只有40℃。另外，砼的線膨脹系數(shù)為1×105/℃，磚砌體的張膨脹系數(shù)數(shù)為0.5×105/℃，兩者為二倍的關(guān)系。當(dāng)溫度升高時，鋼筋砼溫度變形大，磚砌體溫度變形小，墻體阻礙了屋蓋的伸長，因此屋面對墻體產(chǎn)生一個水平推力，使墻體和屋蓋的接觸不僅受壓，而且受剪，沿墻體分布的剪力為中部小，兩端大。因此靠近建筑物兩端時推力越來越大，并在門窗洞口角部產(chǎn)生應(yīng)力集中。由于磚砌體的抗拉強度較低，當(dāng)溫度變形產(chǎn)生的主拉應(yīng)力超過墻體的抗拉強度極限，則在頂層兩端墻體、門窗洞口上下角產(chǎn)生斜裂縫。

屋面預(yù)制板接縫開裂的直接原因是板頂和板底的溫差作用。屋面若沒有性能良好的保溫隔熱措施，則屋面與頂層室內(nèi)的溫差相當(dāng)大，從而引起屋面板產(chǎn)生彎曲和水平變形，造成屋面板縱向接縫的開裂。

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土養(yǎng)護不當(dāng)，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。（1）混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，尤其是大體積混凝土內(nèi)部熱量不易散發(fā)，溫度峰值在45-55℃，而表面因受大氣溫度影響，散熱較快，形成內(nèi)外溫差，若表面養(yǎng)護不好，將導(dǎo)致混凝土表面急劇的溫度變化而產(chǎn)生較大的降溫收縮，此時表面受到內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力（內(nèi)部降溫慢，受自約束而產(chǎn)生壓應(yīng)力），而混凝土早期抗拉強度低，因而出現(xiàn)裂縫。（2）在混凝土降溫階段，混凝土逐漸冷卻，加上混凝土本身的收縮，當(dāng)受到外部（巖基或厚大老混凝土基層或外圍結(jié)構(gòu)）的約束產(chǎn)生內(nèi)部裂縫。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。

3 溫度的控制

3.1 配制混凝土?xí)r，嚴格控制水灰比和水泥用量，應(yīng)盡量選用低熱或中熱水泥（如礦渣水泥、粉煤灰水泥）拌制混凝土，或混摻適量粉煤灰、減水劑，或利用混凝土后期強度（60-90d），降低水泥用量以減少水化熱量；選擇級配良好的骨料，減少空隙率和砂率，控制砂石含泥量，降低水灰比，加強振搗，提高混凝土密實性和抗拉強度。

3.2 盡量避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土，必要時可采冰水拌制混凝土，或?qū)橇线M行噴水預(yù)冷卻，以降低澆筑溫度。

3.3 分層澆灌混凝土，減少澆筑厚度，每層厚度不大于300mm,大體積基礎(chǔ)，采取分塊分層間隔澆筑（間接時間為5～7d），分塊厚度1.0～1.5m,以利水化熱散發(fā)和減少約束作用，或每隔20～30m 留一條0.7～1.0m 寬后澆帶，42d 后再填筑，以減少溫度收縮應(yīng)力。

3.4 加強灑水養(yǎng)護，夏季應(yīng)適當(dāng)延長養(yǎng)護時間，冬季適當(dāng)延緩保溫和脫模時間，緩慢降溫。

3.5 規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；拆模時混凝土表面溫度與環(huán)境溫度差控制不大于25℃。

3.6 在巖石或厚大混凝土墊層上，澆筑大體積混凝土?xí)r，可鋪二層瀝青卷材作隔離層，以減少熱作用。

3.7 蒸汽養(yǎng)護構(gòu)件時，控制升溫速度不大于25℃/h，降溫速度不大于20℃/h,并緩慢揭蓋，及時脫模，避免引起過大的溫度應(yīng)力。

3.8 施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

在混凝土的施工中，當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑混凝土早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。

4 工程實例及溫度裂縫防治措施

4.1 工程概況

某商廈長度為67.8m，建筑平頂為L 形，結(jié)構(gòu)形式為底層框架，上部五層磚混結(jié)構(gòu)。建筑物頂層朝南方向為臥室，房屋開間為2.7～3.6m 不等，進深5m。由于建筑外觀要求，外縱墻砌在連續(xù)梁上，這樣橫墻端部失去縱向約束。

4.2 本建筑物長度超過60m，按規(guī)范規(guī)定須設(shè)伸縮逢，在工程設(shè)計中，采用了一些行之有效的構(gòu)造措施，未設(shè)伸縮逢，取得了較好的效果。①在設(shè)計中，頂層外縱墻下沿連續(xù)梁設(shè)置厚度為120mm，寬度為1～2.5m 不等的連續(xù)現(xiàn)澆板帶，利用它的連續(xù)性、整體性和剛度提高該方向抵御溫度的能力。②在布置構(gòu)造柱時，按抗震規(guī)范規(guī)定，隔開間布置構(gòu)造柱即可滿足抗震要求。但考慮到頂層的溫度應(yīng)力，為加強結(jié)構(gòu)的整體性，在外縱墻與內(nèi)橫墻的相交處每個開間均布置了構(gòu)造柱。另外內(nèi)橫墻端部無約束，還布置了一些“凸”形構(gòu)造柱，增加了側(cè)向剛度，從面抵抗層蓋的水平推力或拉力。③上部兩層在兩側(cè)山墻及居中橫墻墻體內(nèi)隔1.8m 設(shè)240mm×240mm構(gòu)造柱，與之相碰的預(yù)制板改為現(xiàn)澆板帶，它能夠分擔(dān)一部分水平推力，減少屋面板部變形值。山墻處的構(gòu)造柱與圈梁的連接，可以防止圈梁底部與墻體產(chǎn)生水平裂縫。④由于一般砌塊的抗拉及抗剪強度比灰縫要高很多，砌體的抗拉和抗剪強度取決于砂漿的強度，所以實際工程可以發(fā)現(xiàn)，砌體溫度裂縫多是砌體沿水平灰縫或階梯灰縫破壞引起的，因此提高了砌筑砂漿的強度，選用和易性較好的M5 混合砂漿。這樣不僅滿足豎向抗壓要求，也提高了墻體抗剪能力。⑤頂層屋面沿所有縱橫墻在板底設(shè)置240mm×240mm 圈梁，使圈梁底面保持在同一水平面上。圈梁的設(shè)置使頂層屋面有良好的整體性，對抵抗溫度應(yīng)力有明顯的效果。⑥預(yù)制板間設(shè)置伸縮縫的目的是使溫度應(yīng)力引起的預(yù)制板水平位移在一定范圍內(nèi)得到調(diào)節(jié)，釋放，減少水平推力。在建筑物橫墻上板接縫處設(shè)置了三道伸縮縫，縫的位置分布在建筑物兩端及中部，將預(yù)制板縱向接縫拉開20mm，并用防水松軟材料填實。⑦磚砌女兒墻在轉(zhuǎn)角處，或在女兒墻較長的情況下容易出現(xiàn)溫度裂縫，它會導(dǎo)致屋面防水層的破壞，影響建筑物的正常使用。商廈女兒墻高1.2m，為避免墻體過長而產(chǎn)生溫度裂縫，在女兒墻頂設(shè)置高為200mm 的配筋壓頂，在女兒墻轉(zhuǎn)角處，并沿女兒墻每隔3m 設(shè)置構(gòu)造柱，尺寸為240mm×240mm，縱筋錨入壓頂，柱頂標高至女兒墻頂。配筋壓頂、構(gòu)造柱和砌體所形成的整體，對抗裂有較好的效果。⑧由于溫度應(yīng)力與溫差成正比，因此在屋面上加設(shè)架空隔熱板，提高了屋面的保溫效果，降氏屋面與墻體之間的溫差，從而減小了溫度應(yīng)力；另外也降低了屋面板頂與板底之間的溫差，減小了樓板彎曲和伸長，有效地控制了預(yù)制板縱向接縫處的開裂。

5 結(jié)束語

通過對混凝土的溫度控制與防裂措施關(guān)系進行了初步探討，雖然對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預(yù)防和改善措施意見還是基本一致，同時在實踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，我們在工程施工時要多觀察、多比較，根據(jù)施工實際情況對出現(xiàn)的問題多分析研究、多總結(jié)經(jīng)驗，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，避免混凝土的裂縫。

[1]朱元華，陳宇新.高層住宅頂層墻體裂縫原因分析及處理[J].浙江建筑，2009-02-25.