对住宅质量调查表明裂缝质量缺陷的成因,归纳起来有四个方面,即与结构设计有关的原因;与施工有关的原因;与材料性质有关的原因;与使用及环境有关的原因。文中分析多层砖混结构的裂缝原因并从结构设计、工程施工和材料选择等方面提出了有效措施。
1 前言
砖混结构多层住宅目前仍是我国中小城市及乡镇住宅的主要形式,其中又以现浇混凝土连续整体楼板和烧制砖墙承重为主。该种住宅因建筑材料当地化程度高、施工容易且成本较低,隔音隔热效果较好而广受欢迎,与框架结构相比,其建筑成本较低,所以仍是我国城市和农村建筑物所普遍采用的建筑结构形式。但砖混结构整体性较差,抗拉和抗剪强度较低,比较容易产生裂缝。
2 裂缝的种类和产生的原因
砌体结构裂缝分为受力裂缝和非受力裂缝两大类,在各种直接荷载作用下结构产生的裂缝称为受力裂缝,而砌体因收缩、温度、湿度变化、地基沉陷不均等引起的裂缝是非受力裂缝,又称变形裂缝。砌体房屋的裂缝中变形裂缝约占80%以上,其中温度裂缝更为突出。相对于受力裂缝,变形裂缝的产生机理和影响因素复杂得多,现主要分析砌体结构的变形裂缝。引起砌体结构墙体裂缝的因素很多,既有地基、温度、干缩,也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及缺乏经验等。
2.1 温差裂缝产生原因
温差裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。温差裂缝的轻重程度与环境温差成正比,温差大时裂缝就严重,温差小时裂缝就轻,屋面保温隔热效果好的裂缝轻,保温隔热差的裂缝较重。这类裂缝常在建筑物(特别是那些纵向较长的)混凝土平屋盖顶层两端内外纵墙上,门窗洞两边,以及砌体女儿墙根部。温度裂缝形态呈"八"字型或直线型,且显对称性,但有时又仅一端有。由于混凝土与砖砌体的线膨胀系数不同,在环境温差影响下,混凝土和砌体之间的变形差异导致构件中产生温度应力,混凝土顶盖变形大,墙体变形相对较小,导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。当外界温度升高时,使屋盖受压,墙体受拉、受剪。当约束条件下作用于构件的温度应力足够大时,超过砌体的抗拉或抗剪强度时就产生了裂缝,这就是温度裂缝产生的直接原因。
2.2 地基不均匀沉降裂缝产生的原因
沉降差异是引起砌体结构建筑物裂缝的一个主要的因素。由于地基沉降差异引起的裂缝多为斜裂缝,此类裂缝一般情况下裂而不鼓,往往贯通到基础。尤其对于软土地基和湿陷性黄土地基,当地基处理不当时,很容易在底层墙体产生斜向裂缝和窗下墙竖向裂缝。在房屋纵横墙地基不均匀沉降的情况下,将使墙体承受较大的剪切力,当结构刚度稍差、施工质量和材料强度不能满足要求时,会导致墙体开裂。另外,当房屋层数相差较多而没有设置沉降缝时,容易在交接部位产生竖向裂缝,这类裂缝常伴有较大的地基不均匀下沉。
2.3 结构裂缝产生的原因 结构设计差错。由于结构荷载计算遗漏,设计差错,构造不合理,荷载过大而构件截面尺寸偏小,砌体受压面积不够原因,造成结构本身先天不足;因埋设各种管线穿过墙体破坏了砌体整体性,减少了砌体截面面积,削弱了砌体承载力;砌体施工质量低劣。由于砌筑用砖和砂浆强度等级低,水平灰缝砂浆不饱满,组砌不符合要求,降低了砌体承载能力;使用不当。由于改变房屋用途,加大使用荷载或增加振动力,破坏墙体。
2.4 干缩裂缝产生的原因
砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体,随着含水量的降低,材料会产生较大的干缩变形。如砼砌块的干缩率为0.3 mm/m——0.45 mm/m,它相当于25℃——40℃的温度变形,可见干缩变形的影响很大。轻骨料块体砌体的干缩变形更大。干缩变形的特征是早期发展比较快,如砌块出窑后放置28d能完成50%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 住宅工程裂缝控制措施
3.1 施工措施
3.1.1 严格按施工规范、操作规程施工。
拆装模板前一定要做混凝土强度试验,强度达到75%以上才能开始拆除底模。现场机械捣拌混凝土时要严格按照试验配合比进行。符合级配要求的砂石料才能进场:在使用商品混凝土时不准现场加水增加和易性:混凝土内最好能掺人起补偿收缩功能的外掺剂,对外掺剂和填充料(如粉煤灰)一定要严格控制数量和质量:搭设临时通道或布料杆,严禁直接踩在钢筋上施工。把好施工关,也就消灭了大多数裂缝的发生。
尽量不要在已拆模板的混凝土板下支顶撑。如果不得已非要为之,那也要根据上部模板支撑的情况,经过仔细的计算找好支撑点,或将顶撑支于上层的垂直线上,不让改变混凝土板受力状况的情况出现。
3.1.2 增设变形缝
最好能一个单元设一条变形缝。使温度变化的长度从规范规定的50m缩小到20m左右,这样能使混凝土板(圈梁)与砌体之间的胀缩从15mm降低至6mm左右。如果一栋楼两个单元以上,由于至少有一面山墙(即收缩缝两边的墙体)不受太阳直射,这样能使得温差有所降低,胀缩差也会进一步降低,就有可能不出现裂缝或将板缝宽度控制在允许范围之内(楼面板不大于0.3mm)。这样做会增加建筑造价约6%,但比起以后处理裂缝,应付索赔所支付的金钱和付出的信誉代价要合算多了。
3.2 材料控制
3.2.1 加强砖墙砌体的强度
既然混凝土和砖砌体的温差线胀系数存在巨大差别是客观事实,裂缝的出现成为不可避免时,宁可让裂缝在混凝土板上发生,而不让裂缝发生在砖墙上。这时加强砖墙砌体的强度是一个较好的选择。
墙体砂浆的选择:对于7层住宅来说,底层选用M10级砂浆,2~5层选择M7.5级砂浆,6~7层回到M1O级砂浆。
在6~7层的东西两端一户的范围内增设钢筋混凝土构造柱、大角、转角及墙体宽度大于6m的墙体中部均设构造柱。女儿墙每隔3m设置构造柱,女儿墙下从屋面板处现浇混凝土反边120mm高,宽度与女儿墙厚度一致,并在女儿墙顶部设置钢筋混凝土压梁。
3.2.2 改变墙体材料
用多孔混凝土砖或灰砂砖(Mu10以上)代替烧结粘土砖砌筑墙体,这样可以增大墙体的温差线胀系数,减少墙体和混凝土板(及圈梁)之间线胀系数的差值,从而减少砖混结构建筑裂缝的出现。