朱根成
(陜西龍達建安有限責任公司,陜西 渭南 715400)
從固體力學的角度來說,裂縫是材料中的某種不連續(xù)現(xiàn)象,任何建筑材料即使在承載之前其內部都不可避免地存在微觀裂縫,這種微裂縫起初的分布不均勻、非貫穿,在各種廣義荷載的作用下,裂縫產生運動,進而形成宏觀裂縫直到影響穩(wěn)定。砌體結構裂縫的成因十分復雜,從裂縫形成、擴展直到連通,其間要受到許多因素影響,包括建筑材料的物理性能,施工過程中的養(yǎng)護措施,環(huán)境溫度、濕度的影響,鋼筋的配置,防水和保溫隔熱做法等。
本文著重對砌體結構的幾種常見裂縫—溫度裂縫、地基不均勻沉降裂縫、干縮裂縫和荷載裂縫的成因、預防和控制措施進行分析和總結。
結構做為一個整體,屋蓋、樓板與砌體之間互相約束,當外界溫度變化時,相互間溫度變形不協(xié)調,產生溫度應力,當溫度應力超過砌體抗拉或抗剪強度極限值時,砌體將產生溫度裂縫。以下原因會造成溫度裂縫:一是盲目提高砌塊的強度等級,或砌筑砂漿強度等級過低,從而造成裂縫出現(xiàn)。二是屋面和外墻保溫效果對于墻體的溫度應力有著較為明顯的影響。屋面、外墻保溫效果好,可使其板面上下、砌體內外的溫差降低。而若無保溫,將導致溫差比較大。因為鋼筋混凝土的溫度線膨脹系數(shù)與砌體溫度線膨脹系數(shù)不同,當溫度變化時,混凝土與砌體的變形不同步,即在墻體產生內應力,內應力的大小與溫度的變化成正比。當作用于墻體內的溫度應力超過構件的抗拉強度或抗剪強度極限值時,將出現(xiàn)裂縫。三是砌體與混凝土交接處存在較大的約束條件,當溫度變化時,這種約束應力大于砌體內的主拉應力,因此會在砌體相對薄弱處產生45°裂縫。
一般建筑來講,上部結構具有一定的剛度,因勘察、設計等原因,上部結構構件傳至基礎的荷載引起地基土變形和下沉的差異,即造成地基的不均勻沉降,但又受到上部結構抗彎剛度的限制而有所調整。與此同時,對上部結構產生一定的附加應力,且往往由于產生的附加應力過大超過砌體抗拉或抗剪極限變形值時,砌體將產生裂縫。以下原因會造成沉降裂縫的形成:一是水平裂縫多伴隨著斜裂縫的產生。當局部的沉降差異懸殊,在引起斜裂縫的同時,由于斜裂縫上部墻體受到阻力,下部墻體有自重下墜作用,產生垂直方向的沉降,使墻體受到較大的水平剪力和垂直方向的拉應力,同時形成水平裂縫。二是內橫墻、山墻多為承重墻,承受的荷載大,而且跨度大。當其下地基產生不均勻沉降時,導致墻體內產生了垂直方向的剪應力和拉應力,當基礎的剛度不足以抵抗此差異沉降時,便會產生垂直裂縫。
砌體結構的干縮裂縫大多數(shù)與墻體材料的收縮性能和結構約束條件有關。通常砌體收縮值和結構約束小的砌體,一般不易產生干縮裂縫,如燒結黏土制品的砌體,收縮值較小,平均為-0.1mm/m,故當結構平立面比較規(guī)整、施工質量滿足規(guī)范要求時,砌體結構一般不出現(xiàn)裂縫,若抹灰質量不佳或砂子含泥量超標以及砂漿稠度過大等,則干縮裂縫主要發(fā)生在抹灰層內。但對于蒸壓灰砂磚砌體、蒸壓粉煤灰磚砌體、普通混凝土砌塊砌體、輕骨料混凝土砌塊和加氣混凝土砌塊砌體,由于其收縮值平均在-0.2~0.5mm/m之間,因此上述砌體在施工時,當塊體含水量控制不嚴或砌筑質量不佳時,易沿砌筑砂漿灰縫處產生干縮裂縫。
荷載裂縫多出現(xiàn)在軸心或小偏心受壓的磚垛或磚柱上,有時也出現(xiàn)在截面較小的承重窗間墻上,且多呈豎向裂縫,有時呈棗核形,嚴重處磚塊斷裂,砌體出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。砌體結構產生受力裂縫的主要原因是在外部荷載的作用下,砌體已達到或超過其承載能力的極限值。導致上述裂縫通常是由于設計不周、截面過小;功能改變導致超載;磚、砌塊或砌筑砂漿強度未達到設計要求;砌筑質量低劣等因素造成的。
砌體結構溫度裂縫產生的原因是非常復雜的,從根本上杜絕溫度裂縫的發(fā)生較為困難且造成工程上的浪費,但從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溫度裂縫。適當提高圈梁的厚度和配筋。適當提高墻體的抗剪和抗拉強度,但同時也要注意砌塊與砂漿強度等級要相互匹配。配筋壓帶和拉結筋的設置應嚴格按規(guī)范執(zhí)行。控制內、外縱墻的開洞率,橫、縱墻的局部尺寸應滿足設計規(guī)范要求。
2.2.1 建筑措施:建筑物的體型應力求簡單。在滿足使用和其他要求的前提下,應采用較小的長高比。建筑物長度宜控制在50m以內,若超出50m應按規(guī)范設置沉降縫。同一結構單元不宜部分采用天然地基,部分采用樁基。
2.2.2 結構措施:通過采取設置地下室或半地下室、按沉降控制的要求選擇和調整基礎底面積、采用梁板式基礎擴大基礎支撐面積等措施來減小或調整不均勻沉降對建筑產生的附加應力。冬期施工時,如要回填土方,入冬前應對場地采取相應的防護措施,嚴禁將凍土、凍塊填入基坑內,以避免來年化凍后地基出現(xiàn)大面積沉陷。
應嚴格控制砌塊生產齡期不少于28d,有條件的應延長至2個月。砌塊在施工現(xiàn)場應有集中存放地點。
外墻內側設有暗線時,應使用同種材料帶縱槽的異型輔助砌塊,止在外墻砌好后鑿槽鑿孔。在門窗洞口收縮應力集中的部位,采用增設鋼筋或鋼絲網來分散收縮應力。在進行框架填充墻施工時,應嚴格按設計規(guī)定,設置墻柱拉結筋,并確保與柱交接處的砂漿飽滿、密實。
支承在砌體結構上跨度大于4.8m的混凝土梁,不得直接擱置在混凝土構造柱上。砌完基礎后,應及時雙側回填,單側回填土應在砌體達到側向承載力后進行。合理設置腳手眼。嚴禁無可靠措施的內外墻分砌施工。
[1]何星華,高小旺. 建筑工程裂縫防治指南.中國建筑工業(yè)出版社,2005.
[2]砌體工程施工質量驗收規(guī)范.GB50203-2002.
[3]砌體工程施工質量驗收規(guī)程.DBJ01-81-2004.