論砌體結構裂縫成因及防治措施

彭大慶

云南官房建筑集團股份有限公司

1 引言

近年來，混凝土小型砌塊作為新型墻體材料，由于諸多優(yōu)點，已經成為替代傳統(tǒng)的粘土磚的最常用墻體材料。然而，自從混凝土小型砌塊在云南成為主流墻體材料后，與其相關的質量問題也日趨明顯，其中最大的當數(shù)砌體結構裂縫。砌體結構裂縫作為容易檢測到的質量問題，受到社會各界的普遍關注，不但會造成使用功能受損及觀感，更會引發(fā)安全隱患，甚至發(fā)展為工程質量事故。因此，工程建設項目各方也越來越重視在工程前期、施工過程和使用過程中對關于砌體結構裂縫防治措施的探索。

2 常見砌體結構裂縫形式和成因

混凝土小型砌塊與燒結磚相比，力學性能有明顯差異。在相同砌塊和砂漿強度等級下，小型砌塊抗壓強度要比燒結磚高很多。在砂漿強度相同時，小型混凝土砌塊抗拉強度和抗剪強度較小，其彎拉強度為普通燒結磚的30%～50%、抗剪強度為50%至55%。所以，同受力狀態(tài)況下，小型混凝土砌塊對拉力和剪力的抵抗能力要差很多，所以更容易導致砌體墻開裂。

因砌體材料收縮、溫濕度變化、地基沉降和直接承受荷載作用等，導致墻體開裂，其裂縫的形式和成因較為復雜。直接承受荷載，導致的墻體裂縫稱為受力裂縫；而由于溫度和濕度變化、以及材料收縮、地基不均勻沉降等引起的裂縫稱非受力裂縫，也稱變形裂縫。而在墻體砌筑產生的裂縫中變形裂縫占比最高，其中又以溫度裂縫尤為突出。變形裂縫影響較大，產生原因復雜，因此，下文中針對砌體結構變形裂縫做一些分析。

2.1 溫度變形

2.1.1 溫度裂縫常見形式

溫度變形引起的裂縫多發(fā)生頂層內外墻墻面上，出現(xiàn)的位置一般在窗臺壓頂下方，順窗邊兩個下角方向開正“八”字形斜裂縫、山墻上段內外斜裂縫、轉角處裂縫、水平裂縫往往出現(xiàn)在頂層或頂層圈梁以下砌體灰縫中。砌體結構早期裂縫的產生是由于外界及施工環(huán)境溫度的變化引起的，特別是經過一整個夏季和冬季之后，裂縫發(fā)展才會逐漸穩(wěn)定下來,一般來說溫度的升降會影響裂縫的寬度。溫度裂縫有一定的規(guī)律，一般表現(xiàn)為兩端、頂層和朝陽面重，中間、低層以及背陰面輕。

2.1.2 溫度裂縫產生機理

磚砌體的線膨脹系數(shù)比混凝土小很多，外界溫度升高，混凝土和砌體的變形差異大，兩種間的約束應力使樓板受壓，砌體墻受拉、受剪。這種在約束力下，由于溫度變形產生的溫度應力增大到一定限值時,墻體就會出現(xiàn)溫度裂縫。夏季在陽光長時間的照射下，混凝土砌塊墻體與混凝土屋蓋間存在溫差現(xiàn)象。屋面和頂層外墻平均最高溫度分別是40℃和30℃及以上，兩者間的溫差在10℃以上，這樣的情形造成了墻體裂縫的出現(xiàn)。

2.2 收縮變形

2.2.1 收縮裂縫常見形式

由砌塊制作原材料的收縮而引發(fā)的墻體開裂現(xiàn)象，在砌體工程中比較普遍。內外墻、建筑物各樓層均有可能出現(xiàn)。收縮導致的建筑物裂縫常出現(xiàn)的部位以及開裂形式有以下四種：（1）內外墻墻體中間梯形裂；（2）沿砌體灰縫周邊開裂；（3）外墻窗洞口下墻面豎向裂；（4）大面砌體墻出現(xiàn)的豎向及水平裂。收縮裂縫一般發(fā)生在低樓層，部分大面砌體墻中間的豎向裂縫可由底層一直到三、四層的高度。收縮裂縫很細的絲狀呈現(xiàn)出來，分布在墻體的灰縫里，清水墻面通常肉眼很難發(fā)現(xiàn)，但是現(xiàn)在的填充墻設有抹灰層，一旦裂縫將抹灰層拉開，就很容易顯現(xiàn)出來，裂縫寬度并不大，分布均勻。

2.2.2 收縮裂縫產生機理

燒結磚隨含水率的增加而膨脹。在含水率降低時磚不會收縮。燒結磚的原材料的種類和燒制溫度決定了磚的含水量大小。燒制成型的磚出窯時尺寸最小，后續(xù)置于堆放地擱置期間受外界濕度影響含水率增加，燒結磚隨之膨脹，開始幾周膨脹量是最大的，而后以很低的速率可持續(xù)幾年之久?；炷疗鰤K在成型硬化過程中逐漸失水收縮，因材料和成型質量差異收縮量也不同，收縮率是在逐漸減小的。砌塊成型28天后在自然條件下，收縮已穩(wěn)定，干縮率維持在0.03%～0.035%之間，含水率在50%～60%左右。砌筑上墻后含水量會降到10%左右，干縮率維持在0.018%～0.07%之間，干縮穩(wěn)定。此時若砌塊再次受潮必將導致二次干縮（第二干縮）。第二干縮的穩(wěn)定時間一般在15天左右，且收縮率約為一次干縮的80%左右。塊材的抗拉強度或塊材與砂漿之間的抗彎強度小于砌塊受到約束收縮引起的拉應力時，導致墻體產生收縮裂縫。

2.3 地基變形

2.3.1 沉降裂縫常見形式

地基沉降導致的裂縫隨時間的推進長期處于變化狀態(tài)，裂縫較寬，可達數(shù)厘米，其形態(tài)多種多樣，但以45°角裂縫和斜向裂縫出現(xiàn)頻率最高。沉降裂縫多發(fā)生于房屋的中間部位。

2.3.2 沉降裂縫產生機理

（1）墻體45°角裂縫。由于建筑物平面形狀復雜、基礎結構交錯重疊部位較多、地基土質差異等影響，引起地基不均勻沉降，導致沉降大的砌體與沉降小的砌體間產生相對位移，使砌體中產生附加拉力或剪力，當這樣的附加內力超過砌體強度時，墻體產生裂縫。此類裂縫多出現(xiàn)于縱墻上，而橫墻少見，裂縫的明顯特征是與地面呈45°左右夾角，上寬下窄斜縫朝向凹陷處（沉降大的部位）。（2）墻體斜向裂縫。建筑物地基基礎的中間換填了砂石，或遇地基土質軟硬不均、上部荷載又相差過大，端部沉降大于中間，形成負彎距，主拉應力引起墻體的出現(xiàn)斜向裂縫。

2.3.3 影響地基沉降裂縫因素

房屋地基、基礎的變形類型與土體、房屋建筑的剛度和平面形狀以及建筑材料變形指標等有關。

（1）建筑物的變形由很多因素影響，沉降、水平位移、溫度、濕度變化等均能導致建筑物變形，無論是哪種形式的變形，其變形速率是重要影響因素。緩慢變形一般不會導致房屋建筑的變形破壞，其最重要的原因就是建筑材料的變形是在一段時間內緩慢持續(xù)變化，而且變形速度逐漸減慢，內應力也隨之松弛。（2）外觀造型復雜的房建項目，基礎結構也同樣交錯密集，在基礎縱橫向交界處附加應力重疊，地基沉降量增大。造型復雜的房屋本身的整體性差和剛度不均，因地基沉降量增大而產生的不均勻沉降，砌體更容易開裂。所以，當?shù)鼗鶙l件不理想時，應在滿足使用功能的前提下，將建筑物平面形狀簡單化。

3 砌體結構裂縫的防治措施

從根本上杜絕砌體結構裂縫的發(fā)生較為困難，且易造成工程上的浪費，但是通過設計和施工方面采取一些措施是可以在很大程度上預防和減輕砌體結構裂縫的。

3.1 溫度裂縫的防治措施

（1）砌體結構施工時，應按照砌體施工規(guī)程要求進行，注意上墻砌體的砌塊含水率，對提高墻體抗剪和抗拉強度作用很大;（2）設計時應考慮在建筑物的現(xiàn)澆混凝土屋面層設置保溫層或隔熱層;（3）在屋面設置變形縫,變形縫的間距應滿足現(xiàn)行《砌體結構設計規(guī)范》規(guī)定，不宜大于20m；（4）混凝土挑檐長度超過12 m時,宜沿縱向設置分隔縫,縫寬不小于20mm，縫內應用防水柔性材料嵌填；（5）在非地震區(qū)的建筑物,宜在屋面層設圈梁，梁寬與墻寬一致。不便設置圈梁時,可在屋面層外墻砌體內,配置規(guī)格不小于墻體內拉墻筋的轉角加強筋。

3.2 收縮裂縫的防治措施

（1）砌體施工應按照相關圖集規(guī)定設置構造梁柱,所有的墻轉角處都應設置鋼筋混凝土構造柱，或當墻長超過5m 時，墻中也應設鋼筋混凝土構造柱;墻高超過3m時,還應在墻中部設置鋼筋混凝土腰梁；（2）控制砌塊齡期達28d 后才能用于砌筑施工；（3）對各種砌塊施工含水率的控制。各類砌塊材料特別是混凝土小型砌塊在生產過程、成型入庫、貨運、交付施工現(xiàn)場收料堆放等環(huán)節(jié)都要防止砌塊受潮,若遇雨季進程施工砌塊和已砌筑墻體的防雨措施更為重要。施工前1d～2d 對砌塊灑水濕潤，含水以侵入表層8mm～10mm深為宜。

3.3 沉降裂縫的防治措施

（1）建筑物造型以簡單為宜，且盡可能減輕建筑自重；（2）應考慮將沉降縫設置在建筑物平面的轉折部位、建筑的高度和荷載差異較大處、過長建筑物的適當部位、建筑基礎類型不同交界處等；（3）設計加強建筑物的剛度和強度，如：設置連通閉合的圈梁、增加構造柱、縱橫墻設置合理、盡可能選用整體性好、剛度大基礎形式；（4）采用較大的基礎底面積，降低基底附加應力，減少地基的沉降與不均勻沉降。

4 結束語

針對砌體結構裂縫，尤其是以新型砌塊為主的砌體結構裂縫，要從原理上了解裂縫成因及機理，通過設計和施工采用新型建筑材料對砌體結構裂縫進行有效預防和控制。但就云南建筑市場來說，很多地區(qū)還不能一步到位的推行全依靠新型建筑材料來對砌體結構裂縫做很好的防治，只有改進、優(yōu)化現(xiàn)有施工技術，達到控制砌體結構裂縫的目的。