砌体结构裂缝成因分析与控制措施摘要:砌体结构的裂缝是普遍存在又难以解决的工程问题,其裂缝程度轻重不一,差别很大。
分析了砌体结构裂缝的产生原因,在遵循裂缝处理原则的基础上,提出了预防和控制裂缝的原则和具体措施。
关键词:砌体结构裂缝控制措施
砌体结构是一种传统的建筑结构形式,因其较低的成本而在各类民用建筑中广泛应用。
砌体结构的裂缝是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,其裂缝程度轻重不一,差别很大。
轻则影响房屋正常使用和美观,严重的将造成结构安全隐患,甚至发生工程事故。
因此,分析常见裂缝的产生原因,并将裂缝控制到可接受的程度是目前急待解决的课题。
一、裂缝成因分析
引起砌体结构裂缝的因素很多,既有地基、温度、干缩,也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格、材料的堆放、材料的保管及缺乏工程施工经验等。
大致可将这些原因归纳为两类:一类是由于温度变化或地基的不均匀沉降所致,它占砌体裂缝的90%以上;一类是由荷载引起的裂缝,它反映了砌体的承载力不足或稳定性不够。
1、温度裂缝
导致平屋顶温度裂缝的原因是,由于房屋长时间受阳光照射,
顶板的温度比其下的墙体高得多,在夏季甚至高出两倍左右。
即使在温度相同的条件下,钢筋混凝土顶板的线膨胀系数也远大于砖砌体的线膨胀系数,因此屋盖的膨胀变形远大于墙体,两者变形不协调,在墙体中产生很大的拉力和剪力,从而使墙体与屋面的接触面受剪。
水平剪力和屋盖、女儿墙等的垂直压力构成墙体的双向应力,当主拉应力大于墙体强度时,墙体就产生裂缝。
对于平面为矩形的建筑物来说,房屋两端第一、二开间墙体承受的温度应力最大,墙体裂缝也较严重,因此墙体温度裂缝的开裂程度一般为两端重、中间轻、向阳重、背阳轻。
温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。
这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定,不再继续发展,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。
2、干缩裂缝
干缩裂缝是指由砌体干缩变形引起的墙体拉应力和剪应力而产生的墙体裂缝。
干缩变形的特征是早期发展比较快,如砌块出窑后放置2 8 天能完成5 0 % 左右的干缩变形,以后逐步变慢,几年后材料才能停止干缩。
但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀,脱水后材料会再次发生干缩变形,但其干缩率有所减小,约为第一次的80%左右。
这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。
如房屋内外纵墙中间对称分布的倒八字裂缝;在建筑底部一至二层窗台边出现的斜裂缝或竖向裂缝;在屋顶圈梁下出现的水平缝和水平包角裂缝;在大片墙面上出现的底部
重、上部较轻的竖向裂缝。
3、地基不均匀沉降引起的裂缝。
地基不均匀沉降产生的原因主要有:地基沉降差异大;地基局部坍塌;地基冻胀;地基浸水;地下水位降低;相邻建筑物影响等。
当地基发生不均匀沉降后,沉降大的部分砌体与沉降小的部分砌体会产生相对位移,从而使砌体中产生附加的拉力或剪力,当这种附加内力超过砌体的强度时,砌体中便产生相对裂缝。
这种裂缝一般在建筑物下部,由下往上,呈八字、倒八字、水平及竖缝,且多发生在门窗洞口上下。
这种裂缝的特点是:(1)裂缝一般呈倾斜状,说明系因砌体内主拉应力过大而使墙体开裂。
(2)裂缝较多出现在纵墙上,较少出现在横墙上,说明纵墙的抗弯刚度相对较小;当纵横墙交点处沉降过大,则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝,有时还有沿窗台下角的水平缝。
(3)在房屋空间刚度被削弱的部位,裂缝比较集中。
当外纵墙凹凸设计时,由于一侧的不均匀沉降,还可导致在此处产生水平推力而组成力偶,从而导致此交接处的竖缝。
二、砌体结构裂缝的控制原则和标准
1、控制原则
多年来,砌体结构裂缝的控制遵循“防”、“放”、“抗”相结合的原则,起到了一定的效果。
随着我国住房商品化的进展,国力的增强和人们对环境和建筑质量的要求不断提高,根据我国目前国情,对一般性建筑物裂缝的控制原则是减轻裂缝的发展,使其控
制到人们能接受的程度;对重要性建筑物和有特种要求的一般性建筑物宜防止裂缝的出现。
2、控制标准
长期以来人们一直在寻求控制砌体裂缝的标准,由于砌体结构裂缝是不可避免的特性和裂缝产生复杂的众多因素以及对结构的
安全性、耐久性和使用性的损失程度的评估是一项很复杂的问题,此处提出墙体裂缝宽度为限制的标准,是一个宏观的标准,即肉眼明显可见的裂缝,但墙体裂缝宽度多大对结构的安全性、耐久性和使用性有损很难确定。
另外,裂缝的宽度还应考虑美学方面的问题,即人们可接受的程度,裂缝宽度的限值还应考虑我国国情,过严限制裂缝宽度必然过多的增加工程造价,是不太现实的。
三、控制砌体结构裂缝的措施
砌体结构裂缝一旦产生,就会降低建筑物的使用功能,严重裂缝还会影响结构安全,同时对裂缝进行“加固补强”困难较大,因此防止、控制砌体结构产生裂缝是十分重要的,尤其是在地震区更为重要,否则将产生严重后果。
当砌体结构中出现裂缝后,先对其产生原因、性质进行分析,同时观察其是否稳定,对结构的危害到了何种程度,从而对症下药。
砌体裂缝的修补一般应在裂缝稳定以后,有些细小裂缝,不影响房屋的正常使用,可不予处理。
有的墙体裂缝虽不大,但造成墙面渗漏和影响使用;有的裂缝宽而深,不仅影响美观,也使建筑物刚度
和抗震性能有较大的削弱,类裂缝就需做适当的处理。
而对于裂缝和损坏严重的砌体,影响使用安全,必须拆除重砌。
常用的砌体裂缝修补方法有嵌补密封、水泥灌浆、钢筋网抹浆或喷浆、局部更换、夹板墙加固法。
嵌补法就是用水泥砂浆或预制钢筋混凝土块嵌入已趋稳定的砌体裂缝。
密封法是针对随温度变化而张闭的裂缝采取的修补方法。
水泥灌浆是将纯水泥浆、水泥砂浆、水泥粘土浆或水泥石灰浆压灌入砌体的裂缝及孔洞中,达到填实砌体内的缝隙和空隙,恢复其强度、整体性、耐久性的目的。
对于裂缝宽度较大且数量不多的情况下,可采用局部补强,如在裂缝处用局部钢筋锚固法,沿裂缝走向隔一定距离在灰缝中埋入短钢筋,钢筋两端弯成直钩锚入灰缝,直钩长度宜大于60 mm,或间隔一定间距粘结钢板条,钢板条两端用膨胀螺栓固定。
裂缝较宽较集中时,可局部抽砖重砌,将裂缝处砖拆除,用高标号的砖和砂浆重新补砌,或沿裂缝走向隔一定间距设素混凝土、钢筋混凝土砌块。
地基不均匀沉降引起的裂缝应找出地基变形的具体原因,先处理地基基础,再对上部结构进行压力灌浆、局部补强、夹板墙加固等修补。
温度裂缝处理除进行压力灌浆处理外,常常再使用局部拉结和夹板墙加固措施。
四、结论
砌体结构因其优越的性能在工业和民用建筑中具有十分广阔的应用前景。
对于砌体结构的裂缝不能小视,应能尽早发现尽早处理。
砌体结构裂缝的控制应根据工程的实际情况,选择相应的控制措施,要既能控制墙体裂缝的产生,又要方便施工。
对存在的裂缝应根据其产生部位、形状、时间等进行科学的评定和判断,并采取相应的预防和治理措施。
因此,控制裂缝,重点在防,需要从设计、施工上共同努力,采取有针对性的防裂措施,加大主动控制的力度,才能有效地控制裂缝,提高房屋质量的可靠性。