砌体结构裂缝控制措施

2023-02-03

第一篇:砌体结构裂缝控制措施

砌体结构裂缝成因及有效控制研究工学论文

摘要:通过分析砌体结构裂缝的类型和形成机理,从设计、选材、施工、监控、加固等几个方面探讨了有效控制裂缝产生和发展的措施。

关键词:砌体结构,裂缝;类型;机理;控制措施

1 砌体结构裂缝的类型及成因

1.1 地震裂缝

地震对砌体结构的影响十分大,通常造成墙体出现水平裂缝、斜裂缝、“X”形裂缝,严重的出现歪斜甚至倒塌。水平裂缝是由于墙肢较窄,在地震作用下墙体受弯、受剪的缘故。在大开间的纵墙上。窗间墙的上下端会产生的。斜裂缝一般属于主拉应力超过砌体强度所引起的剪切破坏现象,墙体开裂后出现滑移、碎落等现象,直至局部倒塌、压塌。“X”形裂缝由于建筑物墙体受地震反复作用,由斜裂缝发展而来。

1.2 温度裂缝

由于砖砌块与混凝土楼板的温度线膨胀系数相差很大。当温度升高时,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。屋盖受压、墙体受拉受剪开裂。当砌块材料为混凝土砌块时,由于混凝土砌块的强度比砖砌块少得多,更容易引起墙面开裂。裂缝形态有门窗洞边的“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈粱下沿砖(块)灰缝的水平裂缝以及水平包角裂缝。

1.3 收缩裂缝

干涨湿缩是自然界的普遍现象,组成砌体结构的各组成材料的含水率不同,受干涨湿缩影响也不协调,因此产生了各种收缩裂缝。收缩裂缝的形态有,在墙体中部出现的阶梯形裂缝,环块体周边灰缝的裂缝;在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝,山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝。

1.4 结构超载裂缝

随着结构使用功能的转变和砌体材料强度的降低,加之砂浆和砖这两种材料的弹性模量、横向变形和强度不相同。当外部荷载超过结构的极限状态而形成了受压、受拉和受剪裂缝等破坏形态。

1.5 地基不均匀沉降裂缝

一般情况下,地基受到上部传递的压力,引起地基的沉降变形呈凹形,从而导致地基反力在边缘区较高。这种沉降使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的弯曲,产生正弯距。结构中下部受拉,端部受剪,特别是由于端部地基反力梯度很大,端部的剪应力很大,墙体由于剪力形成的主拉应力破裂,裂缝呈正八字形。此外,当地基中部有回填砂、石,或中部地基坚硬而端部软弱,或由于荷载相差悬殊,建筑物端部沉降大干中部时,会形成负弯距。主拉应力将引起墙体的斜裂缝或倒八字裂缝。局部的沉降不均不仅可以引起斜裂缝,由于垂直沉降还可能引起砌体的水平裂缝。

2 砌体结构裂缝控制的措施

裂缝导致砌体房屋承载能力和抗震性能大大降低,势必会影响了建筑物的使用功能和安全性。新建的砌体房屋必须考虑抗震防裂因素,已经产生裂缝的砌体房屋必须通过评估、加固措施进行裂缝控制,以免危及人们生命财产安全。

2.1 结构选型

合理选择砌体结构的受力体型对控制裂缝具有十分重要的意义,在地震裂缝的控制上尤为重要。砌体房屋概念应做到:房屋体型宜规整、简单;横纵墙布置要得当、刚度分布较均匀;设置必要的圈梁和钢笳混凝土构造柱或芯柱,楼梯间和大开间房屋的结构考虑抗扭因素。 2.2 地震裂缝控制要点

建筑物要完全避免地震裂缝是完全做不到的。只能采取适当措施,做到小震不裂或少裂、大震不倒,建筑设计时,应根据本地区抗震等级合理进行抗震设计;施工时保证必要的构造要求和施工质量;合理设置抗震缝。

2.3 温度裂缝控制要点

温度裂缝的控制关键是设置伸缩缝。尽可能消除热胀冷缩源头,伸缩缝的设置需满足《砌体结构设计规范》。同时应通过提高砂浆强度、提高饱满度、空斗改实砌、加筋砌体、加设构造柱等方式增强砌体的承载能力。对于主体结构上设置好的伸缩缝,在后期的装饰工程、设备安装等环节不能掩埋、填塞伸缩缝。

2.4 收缩裂缝控制要点

物体的干涨湿缩现象不仅与周围环境相关,而且与物体本上的物理性质尤其是含水率等密切相关。为控制好砌体结构的收缩裂缝,首先要在材料性质上把好关,材料须符合规范要求;同时在墙的高度、厚度不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半突然变化处及门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝;控制缝宜做成隐式,与砌体的灰缝相一致,控制缝的宽度不大于12mm,控制缝内应用弹性密封材料。

2.5 结构超载裂缝控制要点

砌体房屋的功能不能随意改变,不能在楼面上随意安放设备、施加动力荷载;不能随意改变砌体房屋的受力形式,尤其是不能破坏承重结构;对于房龄较长的砌体房屋,要适当减轻楼(屋)面荷载,以免房屋产生超载裂缝。

2.6 地基不均匀沉降裂缝控制要点

对于不均匀沉降导致的裂缝应以预防为主,把好设计和施工质量关。具体做法为;在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降缝;适当减轻结构自重;通过设置封闭圈梁和构造柱,特别是增强顶层和底层圈梁、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等增强建筑物的刚度和强度;减小或调整基底的附加应力改变基础地面尺寸使不同荷载的基础沉降量接近;荷载变化较大的房屋,应分期分阶段组织施工;施工时先建荷载大的高层,后建荷载较小的低层先建深基础,后建浅基础,避免增加新的附加应力;观测裂缝发展的速度、部位、程度,决定是表面处理还是上部加固或基础加固处理。

3 结语

砌体结构具有抗压性能好,保温、耐火、耐久性能好。经济适用,取材和施工方便,便于管理维护等优点,在工业和民用建筑的承重结构和维护结构中仍具有十分广阔的应用前景。对于砌体结构的裂缝我们不能小视,应能尽早发现尽早处理。

第二篇:砌体结构裂缝产生原因及整改措施

1 裂缝的性质

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。根据工程实践和统计资料这类裂缝几乎占全部可遇裂缝的80%以上。而最为常见的裂缝有两大类,一是温度裂缝,二是干燥收缩裂缝,简称干缩裂缝,以及由温度和干缩共同

产生的裂缝。 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。最常见的裂缝是在砼平屋盖房屋顶层两端的墙体上,如在门窗洞边的正八字斜裂缝,平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝,以及水平包角裂缝(包括女儿墙)。导致平屋顶温度裂缝的原因,是顶板的温度比其下的墙体高得多,而砼顶板的线胀系数又比砖砌体大得多,故顶板和墙体间的变形差,在墙体中产生很大的拉力和剪力。剪应力在墙体内的分布为两端附近较大,中间渐小,顶层大,下部小。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。 干缩裂缝

烧结粘土砖,包括其它材料的烧结制品,其干缩变形很小,且变形完成比较快。[KG-*2]只要不使用新出窑的砖,一般不要考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。[KG-*2]但对这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿胀,而且这种湿胀是不可逆的变形。[KG-*2]对于砌块、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。〖KG-*2〗如砼砌块的干缩率为0.3~0.45mm/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,如砌块出窑后放臵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。另外不同材料和构件的差异变形也会导致墙体开裂。如楼板错层处或高低层连接处常出现的裂缝,框架填充墙或柱间墙因不同材料的差异变形出现的裂缝;空腔墙内外叶墙用不同材料或温度、湿度变化引起的墙体裂缝,这种情况一般外叶墙裂缝较内叶墙严重。

1.3 温度、干缩及其它裂缝

对于烧结类块材的砌体最常见的为温度裂缝,面对非烧结类块体,如砌块、灰砂砖、粉煤 灰砖等砌体,也同时存在温度和干缩共同作用下的裂缝,其在建筑物墙体上的分布一般可为这两种裂缝的组合,或因具体条件不同而呈现出不同的裂缝现象,而其裂缝的后果往往较单一因素更严重。另外设计上的疏忽、无针对性防裂措施、材料质量不合格、施工质量差、违反设计施工规程、砌体强度达不到设计要求,以及缺乏经验也是造成墙体裂缝的重要原因之一。如对砼砌块、灰砂砖等新型墙体材料,没有针对材料的特殊性,采用适合的砌筑砂浆、注芯材料和相应的构造措施,仍沿用粘土砖使用的砂浆和相应的抗裂措施,必然造成墙体出现较严重

的裂缝。

2 砌体裂缝的控制

2.1 裂缝的危害和防裂的迫切性

砌体属于脆性材料,裂缝的存在降低了墙体的质量,如整体性、耐久性和抗震性能,同时墙体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成不良影响。特别是随着我国墙改、住房商品化的进展,人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高,对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严格。由于建筑物的质量低劣,如墙体裂缝、渗漏等涉及的纠纷或官司也越来越多,建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准。因此加强砌体结构,特别是新材料砌体结构的抗裂措施,已成为工程量、国家行政主管部门,以及房屋开发商共同关注的课题。因为这涉及到新型墙体材

料的顺利推广问题。 2.2 裂缝宽度的标准问题

实际上建筑物的裂缝是不可避免的。此处提到的墙体裂缝宽度的标准(限值),是一个宏观的标准,即肉眼明显可见的裂缝,砌体结构尚无这种标准。但对钢筋砼结构其最大裂缝宽度限值主要是考虑结构的耐久性,如裂缝宽度对钢筋腐蚀,以及外部构件在湿度和抗冻融方面的耐久性影响。我国到现在为止对外部构件(墙体)最危险的裂缝宽度尚未作过调查和评定。但根据德国资料,当裂缝宽度≤0.2mm时,对外部构件(墙体)的耐久性是不危险的。

对砌体结构来说,墙体的裂缝宽度多大是无害呢?这是个比较复杂的问题。因为它还涉及到可接受的美学方面的问题。它直接取决于观察人的目的和观察的距离。对钢筋砼结构,裂缝宽度>0.3mm,通常在美学上是不能接受的,这个概念也可用于配筋砌体。而对无筋砌体似乎应比配筋砌体的裂缝宽度标准放宽些。但是对于客户来讲二者是完全一样的。这实际上是直观判别裂缝宽度的安全标准。 3 现有控制裂缝的原则和措施

长期以来人们一直在寻求控制砌体结构裂缝的实用方法,并根据裂缝的性质及影响因素有针对性的提出一些预防和控制裂缝的措施。从防止裂缝的概念上,形象地引出“防”、“放”、“抗”相结合的构想,这些构想、措施有的已运用到工程实践中,一些措施也引入到《砌体规范》中,也收到了一定的效果,但总的来说,我国砌体结构裂缝仍较严重,

纠其原因有以下几种。

3.1 设计者重视强度设计而忽略抗裂构造措施 长期以来住房公有制,人们对砌体结构的各种裂缝习以为常,设计者一般认为多层砌体房屋比较简单,在强度方面作必要的计算后,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。因为裂缝的危险仅为潜在的,尚无结构安问题,不涉及到责任问题。

3.2 我国《砌体规范》抗裂措施的局限性

我认为这是最为重要的原因。《砌体规范》GBJ3-88的抗裂措施主要有两条,一是第5.3.1条:对钢砼屋盖的温度变化和砌体的干缩变形引起的墙体开裂,可采取设臵保温层或隔热层;采用有檩屋盖或瓦材屋盖;控制硅酸盐砖和砌块出厂到砌筑的时间和防止雨淋。未考虑我国幅原辽阔、不同地区的气候、温度、湿度的巨大差异和相同措施的适应性。二是第5.3.2条:防止房屋在正常使用条件下,由温差和墙体干缩引起的墙体竖向裂缝,应在墙体中设臵伸缩缝。从规范的温度伸缩缝的最大间距可见,它主要取决于屋盖或楼盖的类别和有无保温层,而与砌体的种类、材料和收缩性能等无直接关系。可见我国的伸缩缝的作用主要是防止因建筑过长在结构中出现竖向裂缝,它一般不能防止由于钢砼屋盖的温度变形和砌体的干缩变形引起的墙体裂缝。 由此可见,《砌体规范》的抗裂措施,如温度区段限值,主要是针对干缩小、块体小的粘土砖砌体结构的,而对干缩大、块体尺寸比粘土砖大得多的砼砌块和硅酸盐砌体房屋,基本是不适用的。因为如果按照砼砌块、硅酸盐块体砌体的干缩率0.2~0.4mm/m,无筋砌体的温度区段不能越过10m;对配筋砌体也不能大于30m。在这方面,国外已有比较成熟的预防和控制墙体开裂的经验,值得借鉴:一是在较长的墙上设臵控制缝(变形缝),这种控制缝和我国的双墙伸缩缝不同,而是在单墙上设臵的缝。该缝的构造既能允许建筑物墙体的伸缩变形,又能隔声和防风雨,当需要承受平面外水平力时,可通过设臵附加钢筋达到。这种控制缝的间距要比我国规范的伸缩缝区段小得多。如英国规范对粘土砖为10-15m,对砼砌块及硅酸盐砖一般不应大于6m;美国砼协会(ACI)规定,无筋砌体的最大控制缝间距为12-18m,配筋砌体控制缝间距不超过30m。二是在砌体中根据材料的干缩性能,配臵一定数量的抗裂钢筋,其配筋率各国不尽相同,从0.03%~0.2%,或将砌体设计成配筋砌体,如美国配筋砌体的最小含钢率为0.07%,该配筋率又抗裂,又能保证砌体具

有一定的延性。

关于在砌体内配臵抗裂钢筋的数量(含钢率)和效果,是普遍比较关注的问题。因为它涉及到用钢量和造价的增幅问

题。

4 防止墙体开裂的具体构造措施建议

本文在综合了国内外砌体结构抗裂研究成果的基础上,结合我国当前的具体情况,提出的更具体的抗裂构造措施。它是对“防”、“放”、“抗”的具体体现。笔者认为这些措施可根据具体条件选择或综合应用。该措施已反映到我院为大庆油田砌块厂编制的《砼砌块建筑构造图集》中。 4.1 防止混凝土屋盖的温度变化与砌体的干缩变形引起的墙体开裂,宜采取下列措施

4.1.1 屋盖上设臵保温层或隔热层;

4.1.2 在屋盖的适当部位设臵控制缝,控制缝的间距不

大于30m;

4.1.3 当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设臵分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌

缝;

4.1.4 建筑物温度伸缩缝的间距除应满足《砌体结构设计规范》BGJ3-88第5.3.2条的规定外,宜在建筑物墙体的适当部位设臵控制缝,控制缝的间距不宜大于30m。 4.2 防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝可采用下

列措施之一:

4.2.1 设臵控制缝

4.2.1.1 控制缝的设臵位臵

(1) 在墙的高度突然变化处设臵竖向控制缝;

(2) 在墙的厚度突然变化处设臵竖向控制缝; (3) 在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半设

臵竖向控制缝;

(4) 在门、窗洞口的一侧或两侧设臵竖向控制缝; (5) 竖向控制缝,对3层以下的房屋,应沿房屋墙体的全高设臵;对大于3层的房屋,可仅在建筑物1-2层和顶层

墙体的上述位臵设臵;

(6) 控制缝在楼、屋盖处可不贯通,但在该部位宜作成假缝,以控制可预料的裂缝;

(7) 控制缝作成隐式,与墙体的灰缝相一致,控制缝的宽度不大于12mm,控制缝内应用弹性密封材料,如聚硫化物、

聚氨脂或硅树脂等填缝。

4.2.1.2控制缝的间距

1对有规则洞口外墙不大于6mm;

2对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍; 3在转角部位,控制缝至墙转角的距离不大于4.5m;

4.2.2 设臵灰缝钢筋

1 在墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝,钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600mm;

2 在楼盖标高以上,屋盖标高以下的第二或第三道灰

缝,和靠近墙顶的部位;

3 灰缝钢筋的间距不大于600mm;

4 灰缝钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的距离不小

于600mm;

5 灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊接网片,网片的纵向钢筋不小于25,横筋间距不宜大于200mm;

6 对均匀配筋时含钢率不少于0.05%;局部截面配筋,如底、顶层窗洞上下不小于38;

7 灰缝钢筋宜通长设臵,当不便通长设臵时,允许搭接,

搭接长度不应小于300mm;

8 灰缝钢筋两端应锚入相交墙或转角墙中,锚固长度不

应小于300mm;

9 灰缝钢筋应埋入砂浆中,灰缝钢筋砂浆保护层,上下不小于3mm,外侧小于15mm,灰缝钢筋宜进行防腐处理;

10当利用灰缝钢筋作砌体抗剪钢筋时,其配筋量应按计算确定,其搭接和锚固长度尚不应小于75d和300mm; 11不配筋的外叶墙应设控制缝,控制缝间距不宜大于

6m;

12设臵灰缝钢筋的房屋的控制缝的间距不宜大于30m。

4.2.3 在建筑物墙体中设臵配筋带

1. 在楼盖处和屋盖处;

2. 墙体的顶部;

3. 窗台的下部;

4. 配筋带的间距不应大于2400mm,也不宜小于800mm; 5. 配筋带的钢筋,对190mm厚墙,不应小于2ф12,对250~300mm厚墙不应小于2ф16,当配筋带作为过梁时,

其配筋应按计算确定;

6. 配筋带钢筋宜通长设臵,当不能通长设臵时,允许搭接,搭接长度不应小于45d和600mm;

7. 配筋带钢筋应弯入转角墙处锚固,锚固长度不应小

于35d和400mm;

8. 当配筋带仅用于控制墙体裂缝时,宜在控制缝处断开,当设计考虑需要通过控制缝时,宜在该处的配筋带表面作成虚缝,以控制可预料的裂缝位臵;

9. 对地震设防裂度≥7度的地区,配筋带的截面不应小于190mm×200mm,配筋不应小于410;

10. 设臵配筋带的房屋的控制缝的间距不宜大于30m; 4.3 也可根据建筑物的具体情况,如场地土及地震设防裂度、基础结构布臵型式、建筑物平面、外形等,综合采用

第三篇:超长结构裂缝控制措施浅析

【提要】

根据具体工程设计实践和体会,简要分析了温度收缩裂缝的基本特点,重点介绍了对超长混凝土结构如何有效避免裂缝。可供设计人员借鉴参考。

【关键词】

超长混凝土结构 温度 收缩 裂缝 措施

一、工程概况

本工程位于山东省曲阜市,为一大型的住宅小区项目。本项目总建筑面积(含地上及地下)为393436平米,地上建筑面积318512平米;其中商业及公建配套建筑面积29906平米,住宅建筑面积288606平米。地下建筑面积74924平米。建设地点为曲阜市西南大沂河北岸。项目总投资为7.8亿元人民币。

其中的六号地下车库采用了无梁楼盖的形式,总长度达425m,覆土1m厚,层高3.8m,项目的难点在于如何控制超长结构的温度收缩应力以避免裂缝。

二、 超长混凝土结构裂缝产生原因

结构温度应力、收缩应力是由于结构变形受到约束而产生的。当应力超过了材料的抗拉强度时,即会出现裂缝。由于混凝土的抗拉强度很低,若不采取措施,很难满足规范对裂缝宽度的要求。

温度应力产生的机理:混凝土是指采用胶凝材料将粗细骨料胶结成整体的复合固体材料的总称。其中的胶凝材料通常为普通硅酸盐水泥。在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,由于混凝土的导热系数较低,大量的热量积聚于内部使得内部温度升高,而表面的热量散发较快,导致内外温差过大。混凝土的温度膨胀系数约为10x10^-6m/m.K,即温度升高或降低1K,1m长的混凝土将产生0.01mm的膨胀或收缩变形。如纵长100m的混凝土,温度升高或降低30度(冬夏季温差),则将产生30mm的膨胀或收缩,在完全约束条件下,混凝土内部将产生7.5MPa左右的拉应力,足以导致混凝土开裂。

收缩应力产生的机理:因混凝土内部水分蒸发以及水泥继续水化引起的体积变形称为干燥收缩。影响因素主要有水泥用量、水灰比、水泥品种和强度、环境条件。

三、 设计要点

1、设置后浇带。后浇带间距通常为30~40m,本工程设计为40m一道800mm宽后浇带,位置选择在应力较小的梁跨1/3处。后浇带钢筋不得截断,且增设不少于原配钢筋20%的附加钢筋,长度为伸入每侧后浇带1m,以方便钢筋搭接。温度后浇带应在浇筑完成后两个月后(此时混凝土收缩大约完成70%)方可采用提高一级的微膨胀混凝土进行浇筑。

2、本地下车库要求采用低水化热的水泥来配置混凝土,并加入适量的优质粉煤灰。并采用级配良好的粗骨料,严格控制其含泥量,并加强混凝土的振捣,提高混凝土的密实度和抗拉强度。粉煤灰是表面致密的球形颗粒,由于粉煤灰的比表面积小,拌合需水量小,其干缩较小。

3、混凝土中掺加具有抗渗防裂作用的SY-T复合纤维增韧剂,掺量为混凝土胶凝材料的8%。对增韧剂的要求是满足国家相应标准,抗开裂性能比不小于50%,抗拉强度大于500MPa,补偿收缩混凝土限值膨胀率为水中养护14d不小于0.015%,空气中28天干缩率应不大于0.03%。

四、 施工要点

1、 控制温差

控制温差是解决混凝土裂缝控制的关键,混凝土施工时,应对混凝土进行温度控制。a、混凝土入模温度不宜大于30度,混凝土浇筑体最大温升值不宜大于50度。控制入模温度,可以降低混凝土内部最高温度。减少内部最大温升主要从配合比上进行控制。b、控制混凝土降温速率,每天温降不宜大于2度。减缓降温有利于混凝土强度增长,并充分发挥应力松弛效用,使混凝土不宜出现裂缝。

2、 加强混凝土养护

混凝土早期塑性收缩和干燥收缩较大,易于造成混凝土开裂。混凝土养护是补充水分或降低失水速率,防止混凝土产生裂缝,确保达到混凝土各种力学性能指标的重要措施。在混凝土初凝、终凝抹面处理后,应及时进行养护工作。混凝土终凝后至养护开始的时间间隔应尽可能缩短,以确保混凝土养护所需的湿度以及对混凝土进行温度控制。覆盖养护可采用塑料薄膜、麻袋、草帘等进行覆盖;喷涂养护剂是通过养护液在混凝土表面形成致密的薄膜层,以达到混凝土保湿的目的。由于本工程水泥中参加了粉煤灰,养护时间不应少于14天。

五、 结语

温度收缩裂缝是超长混凝土结构中较常见且日趋增多的裂缝,由于该裂缝的危害性及规范的局限性,设计人员应予以足够重视。本文从设计及施工角度上简析了混凝土收缩和温度变形的产生机理及影响因素,以供设计人员参考。设置后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的综合措施注重结构概念设计,对裂缝采取“放”“防”“抗”相结合的构想。工程实践证明,对防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝比较有效,但其中一些措施主要基于设计概念和定性分析,尚无法进行定量的计算,具体工程在采用时应根据其各自特点综合考虑。 【参考文献】

1、《土木工程材料》

浙江大学出版社

2、《混凝土结构收缩应力问题研究》

河海大学学报2002年1月

3、《混凝土结构工程施工规范》

GB50666

第四篇:建筑混凝土结构裂缝的成因及其控制措施

建筑物钢筋混凝土结构的普遍应用,伴随着商品混凝土的推广,建筑楼面出现裂缝的机率在增加,日益受到社会人士关注;专家认为控制裂缝是个系统工程。楼面结构出现裂缝原因复杂,有材料、温度变化等原因,也有设计、施工、使用等方面问题,而楼面沿板内预埋管线出现的裂缝尚未引起工程人员足够重视,寻找其成因,利于有目的进行裂缝控制。

混凝土工程中材料的特性决定了结构较易产生裂缝,从实践中来看施工中混凝土出现裂缝的概率也是很大的,相当一部分裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害,但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性、耐久性,会对钢筋产生腐蚀,是受力使用期应力集中的隐患,应当尽量在各方面给予重视,以避免裂缝的出现或把裂缝控制在许可的范围之内。

一、裂缝的成因分析

裂缝的形成有外荷载、结构计算模型差异、材料的收缩(主要为的混凝土收缩、温度变形)等原因造成。从技术角度来分析,有设计、施工、材料等方面问题,主要反映如下:

1、从设计方面看 ⑴楼板刚度不足:设计按多跨连续板进行配筋计算,侧重于满足结构安全,较少考虑混凝土收缩特性和温度变形等多种因素,楼板高跨比仅为L/33.6-L/35,其刚度较小对裂缝控制很不利。⑵楼板构造配筋设计不周:设计在支座处按常规配设负筋,在中部板面不配钢筋,当板面出现温度变形和混凝土收缩,因无构造钢筋约束,板面即出现裂缝。⑶楼板内布线欠合理:由于水电施工图由各专业设计,实际施工中出现水电管交叉叠放,或由于设计考虑管内容线面积,部分预埋管径≥D25;且设计管线位置在楼板跨中,即在单层双向配筋处,楼板有效截面受到很大程度(15%-40%)削弱,成为楼板最易开裂的部位;当楼板收缩应力大于混凝土极限抗拉强度时,即出现沿管线表面呈直线状的裂缝。⑷从房屋的空间结构来看,剪力墙刚度大,约束了剪力墙间梁板的水平向自由变形,而梁刚度又较板刚度大,因各类因素引起的水平向收缩变形均集中到剪力墙间刚度最小的板上,造成这块板开裂。⑸膨胀剂的选用与掺量:设计未明确混凝土的限制膨胀率,只提出膨胀剂的品种和掺量范围,施工时按设计提供掺量进行配比施工,使混凝土的实际限制膨胀率不能达到最佳限制膨胀率。

2、从施工方面看 ⑴水电预埋管施工时在板内位置欠合理:管位置过高或过低;位置过高时,极易在板面出现因混凝土硬化收缩产生的裂缝,也易在维修裂缝或室内装修时损坏管线;两根管线并行布置时,管线间距过小甚至并拢,更易因管线集中而产生裂缝。⑵空载养护期不足:从楼面混凝土浇完、收光至施工材料堆放,平均空载养护期仅为一天半,人为因素过早地震动、荷载造成楼板幼龄混凝土内部受损开裂。且施工中用塔吊吊运的钢管、钢筋等周转材料因受剪力墙钢筋影响多堆放在预埋管线部位。

3、从材料方面看 楼板商品混凝土强度为C40(8层以下)C35(8—18层)C30(18层以上),其收缩变形值为同标号普通混凝土的1.2--1.3倍,且商品混凝土单方用水量过大(200Kg),其中部分水在振捣时被游离出来,部分水与水泥结合成凝胶,相当大一部分为自由水仍留在混凝土孔隙中,成为混凝土干缩的隐患。楼板拆模后,板面和板底长期裸露在大气中,后期施工的细石混凝土面层养护期过后也长期处于干燥环境中。正是这种环境效应(受温度、湿度、风力影响使水泥石毛细孔、凝胶孔内的自由水由表及里逐渐蒸发),和尺寸效应(楼板裸露面积大,厚度薄)的共同影响,使楼板较其它构件更易出现干缩裂缝。

混凝土的干缩、温度收缩、收缩是要因,而由于施工管线预埋欠合理、楼板刚度不足、材料等多重原因综合,使本工程楼板沿预埋管线处出现大量裂缝。

二、裂缝的控制措施

(一)总体而言

1、设计措施 1)增配构造筋提高抗裂性能,配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3~0.5%之间。2)避免结构突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。3)在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸。4)在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,在正常施工条件下,后浇缝间距20~30m,保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。

2、施工措施 1)严格控制混凝土原材料的的质量和技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量减少(1~1.5%以下)。2)细致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。3)浇筑时间尽量安排在夜间,最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置,或用湿麻袋覆盖,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。4)根据工程特点,可以利用混凝土后期强度,这样可以减少用水量,减少水化热和收缩。5)加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。6)混凝土尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上,混凝土的现场试块强度不低于C5。7)采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。8)根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。9)对于高强混凝土,应尽量使用中热微膨胀水泥,掺超细矿粉和膨胀剂,使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰,掺量15%~50%。

(二)具体措施

1、加强设计控制:梁板混凝土强度等级不宜大于C30;楼板应双层双向配筋,屋面、转换层楼面配筋宜加强;楼板内管线应避免出现交叉(将交叉部位设置在梁或墙上);控制管线直径,使其不超过板厚的20%且≤D25;重视房屋外围护构件(外墙、屋面、门窗等)的保温设计,若使房屋具有良好的保温性能,不仅可大幅度降低房屋长期能耗,更是减少因温差变形而引起裂缝的有效手段。

2、加强施工控制:采取有效固定措施(经计算高度的钢筋撑脚,预埋管线时管扎在撑脚上或采用砂浆垫块固定)使预埋管布置在板中部;延长空载养护时间,减少早期荷载裂缝;并行走向管线间距应大于0.25m,在管线集中或交叉处设加强筋,并在上下部铺放钢丝网,宽度应大于管区100mm;控制施工期间及竣工后的门窗洞口风速,减少环境温差和风速对结构的影响。

3、通过商品混凝土生产级配中材料的替换和外加剂的合理使用,降低商品砼的水泥和水用量;配比中添加聚丙烯纤维,可有效减少早期收缩裂缝(本工程在14层、18层楼板及屋面使用,掺量为1.2Kg/m3);合理选用混凝土膨胀剂(宜选用一等品),其掺量应经试配确定,来满足设计的限制膨胀率;加强养护,延长养护时间,也可在板面和板底拆模后涂刷养护剂,避免混凝土的早期干缩,确保膨胀剂产物的充分水化,使混凝土达到有效的补偿收缩作用。

4、在施工前与设计沟通,精心编制施工组织设计,通过材料调换,使楼面面层与楼板混凝土一起浇捣(采取有效保护措施),同时提升上层钢筋位置,这样在不增加荷载前提下增大了楼板的刚度,将有效减少裂缝的出现。

参考文献

[1]管大庆高温下大体积混凝土温度计算施工技术1996.2 [2]王铁梦工程结构裂缝控制北京中国建筑工业出版社1997.8

第五篇:砌体结构中墙体裂缝的分析

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1 绪论

1.1 研究背景

改革开放以来,随着我国现代化建设的不断发展,基本建设规模的不断扩大,建筑行业已成为国民经济的重要组成部分,每年投资建设的各类工程项目达十几亿平方米,对推动我国经济发展和社会进步发挥着极其重要的作用。

建筑工程质量和其他产品质量一样,既关系到国民经济的发展建设,又关系到人民群众的切身利益。在工程建设中,我国早就提出“百年大计,质量第一”的建设方针,全社会对工程质量也极为关注。但是多年来,每年总有一些新建工程和既有工程发生工程质量事故,有些事故还很严重,尤其是砌体结构房屋倒塌占了绝大多数,其中大部分都是由于墙体裂缝引起的。总的来讲,我国建筑工程质量稳步提高,建筑工程事故时有发生。

1.2 研究意义

每当人们看到房屋的砖墙或混凝土墙上出现的各种裂缝都会感到不安和担心。其实,大多数房屋的墙体都会出现程度不同的裂缝,墙体裂缝的出现,轻微的会影响房屋的美观,造成房屋渗水漏水,严重时则会影响整个房屋结构的承载力,如果不能进行及时正确地处理,甚至会引起房屋倒塌等严重后果。房屋墙体裂缝可分为严重危害性裂缝和一般轻微性裂缝 。其中,严重危害性裂缝可导致墙体倾斜,楼层下陷塌落,梁柱脱离,管道系统破裂,直至楼房倒塌。所以应该引起各部门的注意。

1.3 研究内容

本论文主要对砌体结构工程中墙体裂缝事故进行分析处理。砌体结构墙体出现裂缝是非常普遍的质量事故之一,但很少引起各单位的注意,所以墙体裂缝事故屡见不鲜。因此,应引起有关部门的关注,针对不同裂缝采取适当措施进行有效预防,达到我们预防为主,防治结合的目标。如果已经出现裂缝就要根据实际情况采取合理措施进行加固补救处理。

论文重点对经常出现的各种墙体裂缝的形成原因、预防措施、加固处理等分析,在理论分析的基础上,运用典型案例进一步对实际工程中的砌体结构墙体裂缝进行了分析与处理,达到运用理论知识解决实际问题的目的。

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2 砌体结构工程中常见的墙体裂缝

2.1 砌体结构墙体概述

砌体结构是指建筑物的主要受力构件由块体和砂浆砌筑而成的结构。块体包括人工制造的各种砖砌体以及天然的石材。根据使用块体的不同,砌体结构分为砖砌体结构、砌块砌体结构和石砌体结构。砌体结构在我国的应用历史悠久,是目前应用量最大的结构类型。

长期的工程实践和大量的实验研究表明,砌体结构具有以下特点:材料来源广;技术性能好;工程造价低;施工技术简便;砌体强度低;抗震性能差;砌筑工程重;影响环境大等。基于这些特点,砌体结构在土木工程中既有广泛的应用,同时也受到一定的限制。砌体结构的主要应用范围为:

大量的民用建筑,如住宅、办公楼、教学楼等;一般的中小型工业建筑,如厂房、仓库等;一般的工业构筑物,如烟囱、水塔、筒仓等;中小型水利水电工程,如坝体、渡槽等;小型道路交通工程,如桥梁、涵洞、隧道等。

在砌体结构房屋中,墙体是主要的承重构件,是建筑围护、空间限定的界面。在其他类型的建筑中,墙体可能是承重构件,也可能是围护构件。它所占的造价比较大,因而在工程设计中,合理地选择墙体材料、结构方案及构造做法十分重要。

另外,随着科学技术的进步,墙体的节能作用越来越大,如用于保温、隔热、隔声的复合墙体,生态建筑中调节温度的“双墙”等。

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3 砌体结构墙体裂缝的成因分析及预防

砌体结构墙体出现裂缝是非常普遍的质量事故之一。虽然有人用“无楼不裂”来形容砌体结构的普遍性有些夸张,却也确实反映了砌体结构出现裂缝的普遍性和严重性。据河北省某市对73栋新建砖混结构的调查,开裂的砖墙有68栋,占93.2%。砌体裂缝直接影响建筑物的美观,严重者降低结构的强度、刚度、稳定性、耐久性及整体性能,在建筑功能上可能造成房屋渗漏,也会给房屋使用者造成较大的心理压力。砌体出现裂缝往往标志着砌体结构内部某一部分有内应力,并且已经超过了其抗拉、抗剪强度。因此在很多情况下,裂缝的发生与发展还是大事故的先兆,如超载引起的裂缝可能会引发结构事故,严重时,甚至造成倒塌。因此对砌体结构裂缝必须认真分析其产生原因,在设计与施工中采取有效预防措施。

3.1 沉降裂缝的成因分析

由于地基不均匀下沉的影响,使砖砌墙体表面产生一些不同性质的裂缝。由于砖混结构一般性裂缝(除严重开裂外)不危及结构安全和使用,往往容易被人们忽视,致使这类裂缝屡经发生,形成隐患,尤其在地震及其他荷载作用下,更易造成危害。墙体裂缝应引起有关部门的重视,采取措施,减少和防止裂缝的产生。

3.1.1 裂缝现象

(1)斜裂缝一般发生在纵墙的两端,多数裂缝通过窗口的两个对角,裂缝向沉降较大的方向倾斜,并由下向上发展。由于横墙刚度较大(门窗洞口也小),一般不会产生较大的相对变形,故很少出现这种裂缝。裂缝多在墙体下部,向上逐渐减少,裂缝宽度下大上小,常常在房屋建成后不久就出现,其数量及宽度随时间而逐渐发展。

(2)窗间墙水平裂缝。一般在窗间墙的上下对角成对出现,沉降大的一边裂缝在下,沉降小的一边裂缝在上。

3.1.2 产生原因分析

房屋的全部荷载最终通过基础传给地基,而地基在荷载作用下,其应力是随深度而扩散的,深度越大,扩散愈大,应力愈小;在同一深处,也总是中间最大,向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用,即使地基地层非常均匀,房屋地基应力分布仍然是不均匀的,从而使房屋地基产生不均匀沉降,即房屋中部沉降多,两端沉降少,形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。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,

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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,而对地基又未进行加固处理,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45°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。具体情况如下:

(1)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。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)新建房屋的基础若位于原有房屋基础下,则要求新、旧基础底面的高差H与净距L的比值应小于0.5~1。否则,由于新建房屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋、墙体裂缝。同理,在施工相邻的高层和低层房屋时,也应本着先高、重,后低、轻的原则组织施工;否则,若先施工了低层房屋后再施工高层房屋,则也会造成低层房屋墙体的开裂。

从以上分析可知,裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系,长高比大的房屋因刚度差,抵抗变形能力差,故容易出现裂缝;因纵墙的长高比大于横墙的长高比,所以大部分裂缝发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切有关,当沉降分布曲线为凹形时,裂缝较多的发生在房屋下部,裂缝宽度下大上小;当沉降分布曲线为凸形,裂缝较多的发生在房屋的上部,裂缝宽度上大下小。裂缝分布与墙体的受力特点密切有关,在门窗洞口处、平面转折处、层高变化处,由于应力集中,往往也就容易出现裂缝;又因墙体是受剪切破坏,其主拉应力为45°所以裂缝也呈45°倾斜。[4]

3.2 温度裂缝的成因分析

长期以来,砌体结构建筑经常出现裂缝。裂缝出现的种类繁多,可谓是五花八门,温度裂缝是常见的墙体裂缝。裂缝的产生和发展直接影响建筑物的安全性、耐久性及其美观,甚至给人造成不适的心里阴影,所以应该在设计、施工、材料选用等环节中加以重视并且采取积极有效的预防措施。

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3.2.1 墙体温度裂缝的现象

(1)八字形裂缝出现在顶层纵墙的两端(一般在1~2开间的范围内),严重时可发展至房屋1/3长度内,有时在横墙上也可能发生。裂缝宽度一般中间大、两端小。当外纵墙两端有窗时,裂缝沿窗口对角方向裂开。

(2)水平裂缝。一般发生在平屋檐下或顶层圈梁2~3皮砖的灰缝位置,裂缝一般沿外墙顶部断线分布,两端较中间严重,在转角处,纵、横墙水平裂缝相交而形成包角裂缝。

3.2.2 墙体温度裂缝原因分析

(1)顶层墙体裂缝

由于屋面直接受日光照射,屋面温度远高于墙体温度;而砼的线膨胀系数(1×10-5/℃)是砖砌体的线膨胀系数(0.5×10-5/℃)的2倍左右,所以屋面温度变形远大于墙体温度变形,使得顶层墙体开裂严重,尤其是内外纵墙端部、端开间门窗洞口处更加明显。下部楼层的开裂原因与此相近,但由于室内的大气物理条件较屋面好一些,裂缝较轻。

(2)墙体竖直裂缝

平面不规则复杂形状的建筑,常在墙 转折处,沿垂直方向产生竖直裂缝。情况严重的呈现上下贯通的竖直通缝,并伴有墙体变曲挠折现象。其原因在于,同方向的墙体不在一个平面内,温度作用下墙体整片变形错位,对互连的垂直方向墙体产生剪切变形。而相互垂直或成某一角度的墙体由于温度变形方向各沿其所在平面内,故彼此产生推力、剪力,同样会使墙体产生竖直裂缝和弯曲变形。

(3)墙体水平裂缝

由于功能的要求及立面造型需要,有些建筑相邻房间层高不同,而恰好在屋(楼)面板支承位置产生水平方向的墙体裂缝.其原因是屋(楼)面板产生相对的变形,墙体受两个相对且不在同一平面的水平力作用,产生剪切变形而裂开。

(4)圈梁下部墙体裂缝

设置圈梁不但可以增强建筑物的整体性和延性,提高抗震能力,而且可以适当增加墙体的抗裂性能,但倘若圈梁设置不合理,则会起相反作用.有些建筑在圈粱下面出现很多“八’字形斜裂缝,越靠山墙越明显.这是由于建筑物过长,未设伸缩缝;或虽设缝但圈梁却连续贯通,使圈梁很长,变形量较大,将其下部墙体拉裂。需要着重说明一点:当前随着墙体改革的深入,实心粘土砖正逐渐被淘汰。多孔砖砌筑的墙体,在圈梁现浇过程中,砼振捣流人竖孔内凝结后形成大量的砼小销栓,由于其强度高,使得圈梁与墙体连结十分牢固,没有相互变形的余地,这样圈梁的变形通过销栓作用拉动墙体,导致墙体裂缝,其情况甚至超过了实心砖的裂缝。

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(5)构造柱柱边墙体裂缝

许多建筑在构造柱与砌体相连处出现裂缝。主要原因在于构造柱将墙体分成若干段节,墙体不能保证延续的咬搓连接.由于两种材料协同工作的条件严格,故轻微的(人眼难以直观的)裂缝就在所难免;加之构造柱设置时受各方面因素影响,经常达不到质量要求,使此处抵抗温度变形的能力低于咬搓良好的墙体,通常在温度应力大,柱墙连接交叉位置产生裂缝。

(6)出屋面女儿墙的裂缝

设置女儿墙的建筑常在女儿樯压顶下部出现斜裂缝,且端部较明显。另外在女儿墙转角处也多出现裂缝,原因在女儿墙及其钢筋砼压顶无保温措施,与下部的屋面板和墙体相比受温度变化的影响更为严重,其大气物理条件在整幢建筑中最为恶劣。在此条件下,压顶将其下面的女儿墙拉出斜裂缝,转角处的女儿墙相互推挤产生角部裂缝。有时,由于钢筋混凝土屋面的收缩,也可能使女儿墙处于偏心受压状态,从而造成女儿墙上部沿竖向开裂。[5]

3.3 超载裂缝的成因分析

3.3.1 墙体超载裂缝的现象

常见的超载裂缝有两种,竖向裂缝和水平裂缝。竖向裂缝常出现在中心受压或小偏心受压的砖墙和砖柱上,当砖墙或砖柱大偏心受压时可能出现水平裂缝。两种裂缝常在墙、柱下部约1/3高度处(上下两端除了局部承压不够而造成裂缝外,一边较少有裂缝)。超载裂缝形状中间宽、两端细。超载裂缝通常在楼盖(屋盖)支撑拆除后立即可见,也有少数是使用荷载突然增加时开始。

3.3.2 超载裂缝的产生原因分析

墙体出现超载裂缝的原因有多种:有的是属于设计方面的,如对承担的荷重考虑不周,造成砌体局部超载;有的是结构构造的缺陷,如梁底未设有梁垫或梁垫面积不够;有的没有设置纵横墙拉结筋等。有的是施工方面的原因,如水泥、砖、砂等砌筑材料不合格,砂浆配比不准确,砂浆强度达不到设计要求,或砌筑质量低劣,灰缝过薄或过厚、灰浆不饱满、组砌不合理等,造成砌体承载力降低。有的是因为使用方面的原因造成的,如使用单位任意吊挂重物,或任意改变使用性质,增加荷载,或者随意开凿洞,削减了砌体的横截面面积等。

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4 砌体结构墙体裂缝的加固补强处理

砌体结构由于材料来源广泛,施工方便,相对造价低廉,因此得到普遍应用。但是由于设计、施工等方面的原因,在工程中常常会出现墙体裂缝。轻微细小的裂缝影响房屋的外观和使用功能,而严重的则会影响砌体的承载力,甚至会引起倒塌。对此必须认真分析,妥善处理。

一旦砌体发生开裂,应首先分析开裂原因,鉴别裂缝性质,并观察裂缝是否稳定及其发展状况。这可以从构件受力的特点,建筑物所处的环境条件,以及裂缝所处的位置,出现的时间及形态综合加以判断。如果在裂缝上涂一层石膏或石灰,经一段时间后,若石膏或石灰不开裂,说明裂缝已近稳定。在裂缝原因已近查清的基础上,采取有效措施进行加固补强处理。

4.1 采取措施对墙体裂缝进行加固补强处理

4.1.1 墙体裂缝的加固补强处理方法

对建筑物的安全及正常使用无明显影响的裂缝,为了美观的目的可以采用表面覆盖装饰材料,用水泥砂浆、树脂砂浆等填缝封闭,这类硬质填缝材料极限拉伸率很低,如砌体尚未稳定,修补后可能再次开裂。而对于持续发展有可能对建筑物的安全造成危险的,必须及时采取加固补强措施。

裂缝补强加固,一般可根据裂缝性质、各处理方法特点与适应范围等,选择以下几种常用的措施。

(1)剔缝埋入钢筋法

当裂缝较宽时,可以采用剔缝埋入钢筋的修补方法,即在与裂缝相交的灰缝中嵌入细钢筋,然后再用水泥砂浆填缝。

沿裂缝方向嵌入钢筋,相当于加一个“销”将裂缝两侧砌体销住。具体做法如下:将墙体两侧每隔5皮砖剔凿一道长1m(裂缝两侧各0.5m),深50mm的砖缝,埋入Φ6钢筋一根,端部弯直钩并嵌入砖墙竖缝,然后用强度等级为M10的水泥砂浆嵌填严实。施工时要注意两面不要剔同一条缝,最好隔两皮砖;要注意先加固一面、砂浆达到一定程度后再加固另一面;注意采取保护措施使砂浆正常水化。

(2)灌浆修补法

当裂缝较细,裂缝数量较多,发展已基本稳定时,可以采用灌浆补强法。它是工程中最常用的裂缝修补方法。

灌浆修补是利用浆液自身重力或压力设备将含有胶合材料的水泥浆液或化学浆液灌人裂缝内,使裂缝粘合起来的一种修补方法。这种方法设备简单,施工方便,价格便 7

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宜,修补后的砌体可以达到甚至超过原砌体的承载力,裂缝不会在原来位置重复出现。

灌浆常用的材料有纯水泥浆,水泥砂浆,水玻璃砂浆或水泥石灰浆等。在砌体修补时,可用纯水泥浆,因纯水泥浆的可灌性较好,可顺利地灌入贯通外露的孔隙,对于宽度为3mm左右的裂缝可以灌实。若裂缝宽度大于5mm时,可采用水泥砂浆。裂缝细小时,可采用压力灌浆。

压力灌浆法如下:

用空压机将水泥浆液压入墙体的裂缝内,将砌体重新胶结成整体。由于灌浆材料强度都大于砌体强度,因此只要灌浆方法和措施适当,经水泥灌浆修补的砌体强度都能满足要求,而且具有修补质量可靠、价格较低、材料来源广和施工方便等优点。

浆液通常采用掺加悬浮剂的水泥浆,水灰比易取0.7:1,悬浮剂一般用聚乙醇胺,或水玻璃,或107胶。灌浆设备主要有:空气压缩机、贮浆罐及喷枪等。灌浆前后要确定灌浆口位置:裂缝宽度1mm以下者,灌浆口间距为20~30cm;裂宽度为1~5mm时,灌浆口间距为30~40cm;裂缝宽度为5mm以上时,灌浆口间距为40~50cm。[11]

(3)外包加固法

外包加固法常用来加固裂缝不规则的砖墙,尤其是十字交叉裂缝的砖墙。在墙面上间距300~400mm用电锤打孔,设置Φ6~Φ8@200的钢筋网片,用穿墙“∽”筋拉结固定后,两面涂抹或喷涂30~40mm厚M10水泥砂浆进行加固。

(4)拆砖重砌法

对裂缝较严重的砌体可采用局部拆除重砌法。在裂缝位置拆除250mm(跨裂缝两侧)长砖墙,用比原设计等级高一级的砂浆重新砌筑,新老砌体按规范要求结合密实。注意拆除墙体时,应采取措施保障安全。

(5) 整体加固法

当裂缝较宽而且墙身变形明显,或内外墙拉结不良时,仅用封堵或灌浆措施难以取得理想的效果,这时可采用钢拉杆加固法,或用钢筋混凝土腰箍及钢筋杆加固法。[12]

(6)托梁加固法

若因梁下未设置混凝土垫块或垫块面积不够,导致砌体局部承压强度不足而产生裂缝,可在梁下加设钢筋混凝土垫块。

(7)裂缝转为伸缩缝

在外墙上出现随环境温度而周期性变化且较宽的裂缝,封堵效果往往不佳,有时可将裂缝边缘修直后,作为伸缩缝处理。

(8)变换结构类型

当承载能力不足导致砌体裂缝时,常采用这类方法处理。最常见的是柱承重改为加砌一道墙,变为墙承重,或用钢筋混凝土代替砌体等。

(9)填缝密封修补法

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砖砌体填缝密封修补的方法,通常用于墙体外观维修和裂缝较浅的场合。常用材料有水泥砂浆、聚合水泥砂浆等。这类硬质填缝材料极限拉伸率很低,如砌体尚未稳定,修补后可能再次开裂。

这类填缝密封修补方法的工序为:先将裂缝清理干净,用勾缝刀、抹子、刮刀等工具将1:3的水泥砂浆或比砌筑砂浆强度硬高一级的水泥砂浆或掺有107胶的聚合水泥砂浆填入砖缝内。[13] 通过采取以上措施对出现裂缝的砌体结构墙体进行加固补强处理,相信房屋的安全性和稳定性会得到有效保证,能够继续满足用户的使用要求。

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5 典型案例分析

砌体结构墙体出现裂缝是非常普遍的质量事故,砌体结构墙体在建设和使用过程中会出现不同形式、不同程度的裂缝,虽然有些裂缝不可避免,但大部分还是可以在设计、施工及后期处理中得到有效预防和控制的。下面我将运用论文上几章介绍的墙体裂缝的原因分析及预防和裂缝加固补强处理的方法对实际工程中的墙体裂缝事故进行分析处理。

5.1 砌体结构墙体裂缝实例

5.1.1 工程概况

某住宅建筑为一栋二层砖混结构建筑,建筑面积769.78m2,阳台为现浇钢筋混凝土板,挑出长度1.3m,现浇板屋面,顶层设有钢筋混凝土压顶圈梁。2008年7月开始施工,同年11月竣工。工程竣工后,部分墙体开始产生水平裂缝,具体为:两端山墙、⑥轴纵墙以及部分横墙,其中北 面墙(⑥轴)均有不同程度水平裂缝,尤其二层窗下墙裂缝较为严重,凿除部分墙面抹灰层,发现水平灰缝较多已开裂,而竖向灰缝尚末出现裂缝。裂缝主要特点为:窗下墙相对于窗间墙裂缝要严重, 二层墙体相对于一层墙体裂缝要严重,阴面墙体相对于阳面墙体裂缝要严重。

5.1.2 裂缝原因分析

引起砌体结构墙体裂缝的因素很多,据统计80%以上的裂缝是由地基的不均匀沉降、承载力不足、温度变化、设计不当、施工质量差、材料不合格及缺乏经验等因素造成的。因此对裂缝产生的原因可以通过上述几个方面进行分析,从而最终确定引起裂缝的真正原因。

(1) 设计方面的因素

该工程设计单位是一家有正规资质的单位,该建筑平面形状规则,构造简单,在建筑顶层每个开间、错层处及屋面不等高处都设置了圈梁,顶层设置钢筋混凝土压项圈梁并与“构造柱”连为整体,屋面板采用现浇板,并做好了保温措施,保障了整体刚度和墙体的可延性,提高了墙体抗裂能力,能够约束裂缝的扩展。另外附近有不少形式相近的建筑物在使用中并未出现裂缝问题,因此可以排除设计因素。

(2) 地基方面的因素

当地基发生不均匀沉降时,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,砌体中便产生裂缝。当中间部位沉降过大时,就会使房屋产生纵向整体弯曲,容易产生“八” 10

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字形裂缝,当两端沉降过大时,会产生倒“八”字形裂缝,该类裂缝大部分首先出现在窗口对角处,也可能在底层中部窗台处形成由上至下的竖缝或在窗台、门窗洞口附近、楼梯间等薄弱部分下角窗间墙处产生水平裂缝。

检测时,在墙角及部分构造柱位置开挖了探井,发现土层分布均匀,在开挖深度处未发现有地下水及软弱土层,且基础下部为承载力较高的砾石层,与地质资料相吻合,基础施工质量也满足设计要求。所以可以排除地基方面的因素。

(3) 温度、干缩方面的因素

干缩裂缝形态一般为:①在墙体中部出现的阶梯形裂缝;②环块体周边灰缝的裂缝;③在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝;④山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝,收缩裂缝一股多出现在下部几层,有的砌体房屋山墙大墙面中间部位出现由底层 直延伸至

3、4层的竖向裂缝。干缩引起的裂缝宽度不大,且裂缝宽度较均匀。温度裂缝常出现在混凝土平层盖房层的顶层两端墙体和L“墙上。如在门窗洞边的正“八”字形斜裂缝,山墙上部的斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈粱下沿砖块灰缝的水平裂缝,以及水平包角裂缝等。这些裂缝一般经过一段时间后逐渐稳定,不再继续发展,裂缝的宽度随温度变化而略有变化,温度裂缝有明显的规律性:两端重中间轻,顶层重下层轻,阳面重阴面轻。[14]

而该建筑裂缝仅为水平裂缝,且分布较广,严重部分也仅出现在窗下墙处,以温度及干缩裂缝的特点和规律来看,虽然裂缝的产生有其影响,但并不是主要因素。

(4)施工、材料方面的因素

该建筑由一家私人建筑公司承建,由于管理制度不健全以及环境条件的制约,施工资料不齐全,导致该工程迟迟未进行竣工验收。单从凿除抹灰层后,柱、梁、墙等外观尺寸、混凝土强度、浇注、砌筑质量而言,均能满足设计要求,而在查阅相关资料以及与建设方人员交谈时发现,原材料、砂浆配比等都没有进行过相关检测。其中的原材料为就地取材,在对现场砌筑砂浆采样时发现,多数裂缝处砌筑砂浆酥松无强度,用手易捻碎,用水浸泡后,手捻有滑腻感,采用砂浆回弹仪弹测,回弹仪不起跳,砂浆强度无法评定。从墙体中取出砂浆进行化学分析后发现该砌筑砂浆硫酸根离子(S042-)含量过高,表明己被硫酸盐腐蚀。其具体侵蚀过程为:水中溶有一些易溶的硫酸盐,先与硬化的水泥石结构中的氧氧化钙起置换反应,生成硫酸钙。硫酸钙再与水泥石中的水化硫铝酸钙起反应,生成高硫型水化硫铝酸钙(水泥杆菌):

SO42-+Ca(OH)2→CaSO4+2OH-

4CaO.A12O3·12H2O+3CaSO4+20H2O→3CaO·A1 2O3·3Ca+SO4·31H2O+Ca(OH)2 高硫型水化硫铝酸钙含有大量的结晶水,其体积比原体积膨胀1.5倍,该反应是在固相中进行的,因此在砂浆中产生了巨大的膨胀应力,导致砂浆开裂、强度降低。[15]

由此可知,窗下墙比窗间墙裂缝要严重,二层墙体比一层墙体裂缝要严重,阴面墙

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体比阳面墙体裂缝要严重的原因在于,窗下墙上部荷载相对于窗间墙小,二层墙体上部荷载相对于一层墙体要小,由于上部荷载小,所以抵抗下部腐蚀膨胀的约束力就小。阳面墙体中化学反应产生的结晶水易蒸发散失,而阴面相对较难散失,且冬季更容易产生冻胀破坏。竖向灰缝由于受墙体本身及构造柱的约束,暂时没有出现裂缝,但由于砂浆已经破坏,所以迟早都会出现开裂现象的,因此应该采取措施进行加固处理。

5.1.3 处理方案

由于砂浆己破坏,如不对墙体进行加固补强处理,裂缝有进一步扩展的可能,根据以往经验,对此类裂缝最好的加固方法是安装钢筋网片。具体步骤为:(1)在填充墙面分别沿竖向及水平方向切深度20mm的切槽,间距250mm,竖向槽从天面板底至地面,横向槽拉通墙面连接两侧构造柱。(2)将槽内灰尘清理干净,并保持干燥。(3)调配好环氧树脂,用毛刷均匀地涂抹在槽内及钢筋上,将通长Φ6钢筋压入槽内,用Φ6@500梅花状布置的拉结筋锚紧墙体两侧钢筋,用1:1干硬性水泥砂浆填充切槽,略低于墙面,施工时,应先粘竖向筋再粘横向筋。

(4)待砂浆干燥检查是否空鼓后,再用M10水泥砂浆抹面25~30mm厚,常规养护。此方法利用环氧树脂粘贴作用,使墙体成配筋体,提高抗裂性,通过钢筋网使圈梁、构造柱等与墙体形成整体,增加了整体抗变形能力。而且对墙体破坏小,工期快,易于恢复装饰层。[16]

5.1.4 结论

经过上述技术措施处理后,目前该建筑的裂缝已得到有效控制,墙体外观得到很好的改善,能够满足用户的使用要求,让大家放心安全的居住。

控制裂缝的产生和进一步发展是建筑工程中必不可少的一个重要环节。施工单位应该严把质量关,严格检查进出材料质量,保证材料满足施工要求。砌体裂缝因温差和砖的材质因素产生的较普遍,而以沉降、超载导致裂缝的危害性较大,但是其危害性和处理方法也不能一概而论,在实际中,具体处理裂缝时必须正确区分,针对不同情况采取不同措施,以防为主,防止结合,相信这样就会实现我们“百年大计,质量第一”的目标。

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结束语

普遍存在的墙体裂缝问题,已经引起各单位的高度重视,有些单位的施工、竣工资料不齐全, 给产生裂缝原因的分析以及裂缝房屋的处理带来困难。建筑物的裂缝具有多发性、多样性、复杂性的特点。预防和限制建筑物的裂缝,涉及到工程建设相关人员的素质、原材料质量控制、施工方法、施工环境及操作水平等多方面的综合因素的影响。只有从思想上高度重视、管理上严格要求、操作上一丝不苟,把好质量关,才能将建筑物的裂缝消除或限制在一定的范围之内,达到建筑物“百年大计”的要求。

工程施工阶段是最终形成产品质量的重要阶段,在实践中,大家认为施工质量对裂缝的影响十分明显,尤其是住户,把所有的裂缝原因全归罪于施工质量,虽然这种言论具有片面性和不确切性,但这也反映了用户对施工质量的信任程度和对质量的要求。

因此, 施工质量不容忽视。由施工质量引起的裂缝是多种多样的。可以说任何房屋的裂缝都有可能与施工质量有关。如温度裂缝,由于屋面保温厚度、保温材料或砂浆的强度不满足设计要求等等都可能导致裂缝的发生或扩大;砌体的砂浆饱满度不满足要求也能造成墙体裂缝或门窗变形。因为,当每皮砖砌筑的砂浆不饱满时,建成使用后,随着荷载不断增加使砌体压缩变形,墙体就会产生裂缝。施工质量问题也可能引起沉降裂缝,因为,当基槽开挖后,地基土扰动而形成松软土或基础施工不满足设计要求等都可能引起地基基础的不均匀沉降。因此,施工单位应严把材料质量关,对不合格的材料坚决不用;严格按规范施工,砌体应上、下错缝,内外搭接,水平灰缝及竖向灰缝应饱满;严禁以铺浆代替灌缝, 转角和交换处应同时砌筑,半砖使用率不得超过5%;认真分析房屋结构,合理安排施工工序,应先建主体后建附属,先建重而高部分,后建轻而低部分,对大面积现浇板,应设置后浇带;对沉降缝、伸缩缝等,一定要将缝内杂物剔除干净,使缝能正常发挥作用。施工质量的好坏对房屋的使用价值起着举足轻重的作用。

此外,还要防止因使用不当引起的墙体裂缝 。房屋装修时,应征求原设计人员意见,对承重构件不得随意破坏,装修楼地面时荷载不应超过设计值 ,使用中,活载不应过于集中;房屋超过结构合理使用年限时,应委托相关单位进行鉴定。必要时,对损坏的构件进行加固并加强观测。

通过各方面的共同努力,相信墙体裂缝将会被人类克服,使用户住上更加坚固、更加舒适、更加美观、更加安全的房屋。

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致谢

首先,我感谢老师,在做毕业论文过程中老师给予我很大的影响和帮助。在整个过程中老师认真负责的处理我遇到的问题,并且在毕业论文过程中给我做耐心细致的辅导,解决论文中遇到的疑难问题,使我渐渐在头脑中对本论文有了清晰的轮廓,明确了论文研究的方向,有了大体的思路,知道了先做什么,后做什么,最后如何达到论文的要求。

其次,在我感到迷惑时就向同学咨询,不断的交流意见,扩展思路,才能使毕业论文如期完成,感谢同学对我的帮助和指点。

最后,能够顺利地完成毕业论文,与我院领导的关怀是分不开的。他们为我们创造了一个良好的学习环境,能让我安心地做论文。还要感谢网络图书馆的大力支持,为我提供了大量资料可供参考。

毕业论文圆满完成,在此我对我们院领导、指导老师、工作人员和各位同学在整个毕业论文中所给予我的支持和帮助表示衷心的感谢。

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