砌体裂缝产生原因及其防治措施

2022-11-18

1 裂缝的类型及其产生原因分析

砌体结构房屋的裂缝一般是单因素典型裂缝, 而这种裂缝的形态与产生的原因有较强的对应关系。大致可分为以下几种类型。

1.1 温度裂缝

温度的变化会引起材料的热胀、冷缩, 当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时, 墙体就会产生温度裂缝。砌体的裂缝一般在刚性屋面平屋顶、未设变形缝、隔热层的房屋的顶层, 特别是房屋两端的纵横墙体, 裂缝沿屋顶圈梁与墙体交接面水平分布及墙体外角斜向分布, 其形态呈“八”字或“X”型, 且显对称性, 但有时仅一端有, 轻微者仅在两端1～2个开间内出现, 严重者会发展至房屋两端1/3纵长范围内, 并由顶层向下几层发展, 其次是门窗洞口4 5°斜向分布。

裂缝产生的原因为:阳光照射下屋面温度可高达6 0℃～7 0℃, 而砌体仅为3 0～3 5℃, 温差大, 加上混凝土线膨胀系数比砌体近似大一倍, 则由温差引起的砌体主拉应力大于砌体本身抵抗力的5 0%～3 0 0%。又加上房屋两端为“自由端”, 水平约束力小, 上部砌体垂直压力较小, 于是在横墙端部产生竖、横向拉应力σy和σx合力为主拉应力σr, 约4 5°, 当σr超过砌体抵抗强度时, 裂缝就出现了。

1.2 干缩裂缝

砌体在潮湿环境下会产生较大的湿胀, 而且这种湿胀是不可逆的变形。在砌体结构当中, 混凝土在空气中硬化时, 水分逐渐蒸发, 使毛细孔中形成负压, 随着空气湿度的降低, 负压逐渐增大, 产生收缩力, 当收缩受限制产生的拉应力超过其本身的抗拉强度时混凝土就会开裂而产生干缩裂缝。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;在大片墙面上出现的底部重、上部较轻的竖向裂缝。

1.3 地基不均匀沉降裂缝

此裂缝出现的主要原因是由于荷载增加、地基承载力、结构刚度上的差异使建筑物沉降不均引起的。当差异沉降积累到一定限度时, 砌体因承受较大剪切力而开裂。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空, 往往贯通到基础。

在地质较好、较均匀, 且房屋的长高比不大的情况下, 房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的, 一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘性土上时, 由于土的强度低、压缩性大, 房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。如果房屋设计的长高比较大, 整体刚度差, 而对地基又末进行加固处理, 那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝对称的发生在纵墙的两端, 向沉降较大的方向倾斜, 沿着门窗洞口约成4 5°, 呈正八字形, 且房屋的上部裂缝小, 下部裂缝大。这种裂缝, 必然是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。

当房屋地基土层分布不均匀, 土质差别较大时, 则往往在不同土层的交接处或同一土层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降, 造成墙体开裂, 其裂缝上大下小, 向土质较软或土层较厚的方向倾斜。在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下, 当未留设沉降缝时, 也容易在高低和较重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。此时, 裂缝位于层数低的荷载轻的部分, 并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。当房屋两端土质压缩性大, 中部小时, 沉降分布曲线将成凸形, 此时, 往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外, 也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。在多层房屋中, 当底层窗台过宽时, 也往往容易因荷载由窗间墙集中传递, 使地基不均匀沉降, 致使窗台在地基反力作用下产生反向弯曲, 引起窗台中部的竖向裂缝。

1.4 荷载引起的结构裂缝

由于外载荷作用, 结构产生次应力而引起的裂缝, 如在设计中屋架节点一般按铰接计算的, 但实际上混凝土屋架节点存在弯矩和剪力, 它们时常引起节点裂缝。在砌体结构中, 还有由于个别部位 (柱和窗间墙) 超载而产生的裂缝。超载的窗间墙产生竖向裂缝, 刚性圈梁产生剪切斜裂缝和竖向断裂裂缝等。由于砌体材料抗拉强度小, 结构脆性大, 砌体结构产生裂缝后, 墙体随时有破坏的可能, 危险性很大, 一旦发生结构裂缝应及时采取卸载、加固措施。

2 砌体裂缝的防治措施

长期以来, 设计者一般认为多层砌体房屋比较简单, 针对构造措施, 绝大部分引用国家标准或标准图集, 很少单独提出有关防裂要求和措施, 更没有对这些措施的可行性进行调查或总结。

对裂缝应采取预防为主、治理为辅的原则, 因地制宜地采取措施。设计和施工时采取防措施, 根据裂缝的性质和程度进行治理。凡已涉及结构安全且变化剧烈的, 应当机立断, 迅速采取相应对策, 排除动力源, 加固补强或作拆除返工处理;反之, 如变化趋缓、稳定、仅与外观和评定有关、修复后不影响使用, 则重点放在表面处理上。一般变形缝是不必加固的, 只需局部锚固或剔槽修补即可;但结构裂缝要引起足够重视, 按照不同部位采取修补、重砌、剔槽、局部加固、整体加固等措施进行处理。

2.1 温度裂缝的防治措施

(1) 严格按《砌体结构设计规范》要求设置伸缩缝, 伸缩缝不宜小于3 0 m m, 必要时还应通过计算确定伸缩缝宽度; (2) 严格按规范要求进行施工。提高砌体结构的施工质量, 以加强砌体抗温应力的能力, 减少温度裂缝的产生。砌体抗温度应力, 主要取决于砌体的抗剪强度。在施工方面影响抗剪强度的因素很多, 如砂浆强度、砌体的湿润程度、砂浆的和易性、灰缝的饱满度及铺灰与砌体操作的连续性等, 都直接影响到砌体的强度和质量, 因此严格按施工规范进行施工是非常必要的。同时建议, 砌体结构顶层的砂浆强度等级不应低于M 5。

2.2 地基不均匀沉降裂缝防治措施

对地基不均匀沉降引起的裂缝, 应加强地基处理工作, 严格控制地基不均匀沉降。

(1) 松软土、填土及湿陷性黄土地基进行必要的夯实和加固处理, 避免地基浸水引起不均匀沉降。对于较复杂的地基, 如杂填土地基, 在基槽开挖后应进行普遍的钎探, 待对探出软弱部位进行地基加固或桩基成形后, 方可进行基础和上部结构的施工;尽量避免用软弱土层做持力层。

(2) 合理设置沉降缝, 最大间距不超过5 0 m。凡高差较大的房屋、长度过大的房屋, 平面形状复杂的房屋, 同一建筑物下地基处理方法不同或采用不同桩型, 以及设有部分地下室的房屋, 都应从基础开始分若干部分, 设置沉降缝。沉降缝应有足够宽度, 施工操作中应防止浇筑主体结构混凝土时, 将混凝土、砂浆等杂物落入缝中, 以免房屋不能自由沉降而发生墙体拉裂现象。

(3) 在施工过程中应尽量避免对地基土的扰动, 做好排水处理, 完工后建筑物四周做好散水坡及排水地沟, 避免地表水浸泡基础而引起局部下沉。

摘要：在我国的民用建筑物中, 砌体结构占绝大多数。结构裂缝是造成砌体结构破坏和倒塌的重要原因之一。砌体开裂不仅影响建筑物的美观和使用, 还可能危及房屋的结构安全。现结合唐山市梧桐大道一期工程对砌体结构的质量通病作一详细阐述。

关键词：砌体裂缝,原因分析,防治措施