住宅頂層墻體裂縫的成因與防治

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摘 要：從裂縫的基本概念出發(fā)，對(duì)住宅頂層墻體裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了控制頂層墻體裂縫防治措施。 

  關(guān)鍵詞：頂層；墻體裂縫；成因；防治    1 裂縫的類型和特征    （1）溫度裂縫。住宅房屋溫度裂縫主要產(chǎn)生于房屋頂層端部的兩個(gè)開間，比較嚴(yán)重的次頂層上也會(huì)產(chǎn)生一定的裂縫。從墻體上看，縱墻體因長(zhǎng)度較長(zhǎng)，裂縫要比橫墻的多；墻上所開洞口的面積越大，墻體產(chǎn)生的裂縫也越嚴(yán)重；從結(jié)構(gòu)體形來看，主體長(zhǎng)度越長(zhǎng)，頂層墻體的開裂也越嚴(yán)重；結(jié)構(gòu)主動(dòng)體的剛度越小，頂層墻體開裂也越大。在頂層端部開間的裂縫主要成八字，如果屋面采用預(yù)制多孔板時(shí)，在圈梁頂、預(yù)制板下往往會(huì)產(chǎn)生水平裂縫；而如果是現(xiàn)澆屋面，則在圈梁與砌體之間產(chǎn)生水平裂縫，在門窗洞口四角也會(huì)產(chǎn)生一些斜縫和垂直裂縫。情況嚴(yán)重的，甚至在混凝土構(gòu)造成柱頂部，也會(huì)產(chǎn)生水平裂縫和斜裂縫。    （2）干縮裂縫。燒結(jié)粘土磚，包括其它材料的燒結(jié)制品，其干縮變形很小，且變形完成比較快。只要不使用新出窯的磚，一般不要考慮砌體本身的干縮變形引起的附加應(yīng)力。但對(duì)這類砌體在潮濕情況下會(huì)產(chǎn)生較大的濕脹，而且這種濕脹是不可逆的變形。對(duì)于砼砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體，隨著含水量的降低，材料會(huì)產(chǎn)生較大的干縮變形。如砼砌塊的干縮率為0.3～0.45mm／m，它相當(dāng)于25－40℃的溫度變形，可見干縮變形的影響很大。干縮變形的特征是早期 發(fā)展 比較快，如砌塊出窯后放置28天能完成50％左右的干縮變形，以后逐步變慢，幾年后材料才能停止干縮。但是干縮后的材料受濕后仍會(huì)發(fā)生膨脹，脫水后材料會(huì)再次發(fā)生干縮變形，但其干縮率有所減小，約為第一次的80％左右。這類干縮變形引起的裂縫在建筑上分布廣、數(shù)量多、裂縫的程度也比較嚴(yán)重。如房屋內(nèi)外縱墻中間對(duì)稱分布的倒八字裂縫；在建筑底部一至二層窗臺(tái)邊出現(xiàn)的斜裂縫或豎向裂縫；在屋頂圈梁下出現(xiàn)的水平縫和水平包角裂縫；在大片墻面上出現(xiàn)的底部重、上部較輕的豎向裂縫。另外不同材料和構(gòu)件的差異變形也會(huì)導(dǎo)致墻體開裂。如樓板錯(cuò)層處或高低層連接處常出現(xiàn)的裂縫，框架填充墻或柱間墻因不同材料的差異變形出現(xiàn)的裂縫；空腔墻內(nèi)外墻用不同材料或溫度、濕度變化引起的墻體裂縫，這種情況一般外墻裂縫較內(nèi)墻嚴(yán)重。        2 住宅頂層墻體裂縫的成因分析        2.1 住宅頂層保溫體系面層存在設(shè)計(jì)缺陷    （1）外墻內(nèi)保溫構(gòu)造設(shè)計(jì)存在的缺陷。內(nèi)保溫是將保溫體系置于外墻內(nèi)側(cè)從而使內(nèi)、外墻體分處于兩個(gè)溫度場(chǎng)，建筑物結(jié)構(gòu)受熱應(yīng)力的影響而始終處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)壽命縮短。在相同氣候條件下做內(nèi)保溫不僅比做外保溫、甚至比不做保溫時(shí)，外墻與內(nèi)部結(jié)構(gòu)墻體的溫差更大，受外界各種作用力的影響更直接，外墻更易遭受溫差應(yīng)力的破壞。    （2）外墻外保溫構(gòu)造設(shè)計(jì)存在的不足。外保溫是將保溫體系置于外墻外側(cè)從而使主體結(jié)構(gòu)所受溫差作用大幅度下降，溫度變形減小，對(duì)結(jié)構(gòu)墻體起到保護(hù)作用并可有效阻斷冷(熱)橋，有利于結(jié)構(gòu)壽命的延長(zhǎng)。因此從有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面來說，外保溫具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在可選擇的情況下應(yīng)首選外保溫。但由于外保溫體系被置于外墻外側(cè)，直接承受來自 自然 界的各種因素影響，因此對(duì)外墻外保溫體系提出了更高的要求。就太陽輻射及環(huán)境溫度變化對(duì)其影響來說，置于保溫層之上的抗裂防護(hù)層只有3～20mm，且保溫材料具有較大的熱阻，因此在得熱量相同的情況下，外保溫抗裂防護(hù)層溫度變化速度比無保溫情況下主體外墻溫度變化速度提高8～30倍。因此，抗裂防護(hù)層的柔韌性和耐候性對(duì)外保溫體系的抗裂性能起著關(guān)鍵的作用。    （3）內(nèi)外保溫混合做法的缺陷。該類做法往往是由于在施工中為了方便操作，外保溫施工操作方便的部位做外保溫，外保溫施工操作不方便的部位做內(nèi)保溫，結(jié)果造成整個(gè)建筑外墻內(nèi)外保溫混合使用。外保溫做法使建筑物的結(jié)構(gòu)墻體主要受室內(nèi)溫度的影響，溫度變化相對(duì)較小，因而墻體處于相對(duì)穩(wěn)定的溫度場(chǎng)內(nèi)，產(chǎn)生的溫差變形應(yīng)力也相對(duì)較?。粌?nèi)保溫做法使建筑物的結(jié)構(gòu)墻體主要受室外環(huán)境溫度的影響，室外溫度波動(dòng)較大，因而墻體處于相對(duì)不穩(wěn)定的溫度場(chǎng)內(nèi)，產(chǎn)生的溫差變形應(yīng)力相對(duì)較大。局部外保溫、局部?jī)?nèi)保溫混合使用的保溫方式，使整個(gè)建筑物外墻主體的不同部位產(chǎn)生不同的形變速度和形變尺寸，建筑結(jié)構(gòu)處于更加不穩(wěn)定的環(huán)境中，經(jīng)年溫差使結(jié)構(gòu)發(fā)生形變產(chǎn)生裂縫，從而縮短整個(gè)建筑的壽命。    2.2 鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面和磚砌體的線脹縮系數(shù)相差大    鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面和磚砌體的線膨脹系數(shù)分別為a1=10×10 -6 ?/℃和a2=5×10 -6 ?/℃。因而，即使在相同溫度下，也會(huì)產(chǎn)生混凝土屋面相對(duì)于磚砌體的位移。由于磚砌體對(duì)混凝土現(xiàn)澆板梁位移的約束，在砌體內(nèi)部產(chǎn)生了剪應(yīng)力和拉應(yīng)力，因結(jié)構(gòu)端部的相對(duì)位移最大，故端部產(chǎn)生的剪應(yīng)力與拉應(yīng)力也最大，當(dāng)該剪應(yīng)力與拉應(yīng)力大于砌體材料的抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度時(shí)，就產(chǎn)生了上述的溫度裂縫。    2.3 砌體房屋的收縮變形    粘土砌體和混凝土砌體對(duì)含水率變化的反應(yīng)不同。粘土砌塊隨含水率的增加而膨脹。在含水率降低時(shí)磚不會(huì)收縮。即這種膨脹不會(huì)因?yàn)樵诖髿鉁囟戎凶兏啥湛s。磚中的含水量取決于原材料的種類和燒制溫度范圍。當(dāng)磚從窯中取出時(shí)尺寸最小，然后隨著含水率的增加而膨脹。當(dāng)磚暴露在潮濕的空氣中它開始膨脹，在開始的幾個(gè)星期內(nèi)膨脹最大，膨脹會(huì)以很低的速率持續(xù)幾年，磚的長(zhǎng)期濕膨脹在0.0002和0.0009之間。    混凝土砌塊是混凝土拌合物經(jīng)澆注、振搗、養(yǎng)生而成?；炷猎谟不^程中逐漸失水而干縮，砌干縮量因材料和成型質(zhì)量而異，并隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸減小。在自然條件下，成型28天后，混凝土砌塊收縮趨于穩(wěn)定。其干縮率為0.03％～0.035％，含水量在50％～60％左右。砌成砌體后，在正常使用條件下，含水量繼續(xù)下降，可達(dá)10％左右，其干縮率為0.018％～0.07％。對(duì)于干縮已趨穩(wěn)定的混凝土砌塊，如再次被浸濕后，會(huì)再次發(fā)生干縮，通常稱為第二干縮。混凝土砌塊在含水飽和后的第二干縮，穩(wěn)定時(shí)間比成型硬化過程的第一干縮時(shí)間要短，一般為15天左右。第二干縮的收縮率約為第一干縮的80％左右。當(dāng)混凝土砌塊的收縮受到約束并且收縮引起的拉應(yīng)力超過了塊材的抗拉強(qiáng)度或塊材與砂漿之間的抗彎強(qiáng)度，會(huì)出現(xiàn)收縮裂縫。收縮裂縫不是結(jié)構(gòu)裂縫，但它們破壞了墻體外觀。    2.4 建筑物的設(shè)縫長(zhǎng)度過大    建筑物的長(zhǎng)度即伸縮縫、沉降縫或控制縫間距與溫度裂縫、干縮裂縫和沉降裂縫的產(chǎn)生有很大關(guān)系。按照歐美規(guī)范，如英國規(guī)范規(guī)定，對(duì)粘土磚砌體的控制間距為10～15m，對(duì)混凝土砌塊砌體一般不因大于6m；美國混凝土協(xié)會(huì)（ACI）規(guī)定，無筋砌體的最大控制縫間距為12～18m，配筋砌體的控制縫間距不超過30m，這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于我國砌體規(guī)范的規(guī)定。這也是按我國砌體規(guī)范的溫度縫和有關(guān)抗裂構(gòu)造措施不能消除墻體裂縫的一個(gè)重要原因。    2.5 施工不當(dāng)    磚砌體的施工質(zhì)量欠佳也是墻體開裂的一個(gè)重要因素，砌筑砂漿強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、灰縫砂漿不飽滿、干磚上墻等都會(huì)導(dǎo)致墻體出現(xiàn)裂縫。        3 頂層墻體裂縫防治措施        防治頂層墻體裂縫是砌塊建筑墻體裂縫的關(guān)鍵，具體的防治措施如下：    （1）增強(qiáng)屋面保溫層的保溫效果。在屋頂隔熱層設(shè)計(jì)中，應(yīng)適當(dāng)加大隔熱層厚度，選擇隔熱性能好的隔熱材料，泡沫塑料－水泥砼屋面保溫隔熱層是綜合泡沫塑料優(yōu)良的絕熱性能及水泥砼牢固耐久性而設(shè)計(jì)的?？朔爽F(xiàn)單純水泥砼塊隔熱層夏季隔熱效果差，冬季熱流失大的缺陷，達(dá)到保溫隔熱效果好、受力均勻、牢固耐壓、光潔美觀、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。主要技術(shù)措施是利用泡沫塑料的絕熱性能，制成與各種需保溫隔熱的物相配套的泡沫塑料保溫隔熱塊、盒、套、管，用于建筑、生活領(lǐng)域，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)較高的住宅，還可采用雙層隔熱。 （2）減小熱脹冷縮系數(shù)差異。比較簡(jiǎn)便的方法是頂層不采用砌塊，而采用多孔磚或其它粘土磚，以此來減小墻體和屋頂材料的熱脹冷縮系數(shù)差異，提高抗剪能力。    （3）縮短建筑物的設(shè)縫長(zhǎng)度。在設(shè)計(jì)中盡可能縮短建筑物的設(shè)縫長(zhǎng)度，頂層墻體材料的選擇也不能按常規(guī)設(shè)計(jì)(如頂層墻體一般采用MU7.5磚砌體和M5混合砂漿砌筑)。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，筆者認(rèn)為在端部應(yīng)采用MU10磚砌體和M10混合砂漿砌筑，以提高砌體的抗剪、抗拉強(qiáng)度。對(duì)于結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，頂層墻體開洞較大等其它不利因素較多時(shí)，還可在墻體內(nèi)每高500毫米設(shè)置Фb4@60×60的鋼筋網(wǎng)片。    （4）屋面現(xiàn)澆混凝土的施工應(yīng)盡量避開嚴(yán)寒和高溫季節(jié)。屋面現(xiàn)澆混凝土的施工應(yīng)盡量避開嚴(yán)寒和高溫季節(jié)，并應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行，防止磚混結(jié)構(gòu)圈梁和構(gòu)造柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)普遍偏低的通病。調(diào)查表明，建筑完工后，不住人與住人的住宅相比，不住人建筑更加容易產(chǎn)生裂縫。因此施工完成后，如不是馬上交付使用的話，最好在頂層每一戶型內(nèi)開一扇窗子通風(fēng)，以減小溫度裂縫的產(chǎn)生。    （5）防止墻體材料的干縮引起的開裂。防止主要由墻體材料的干縮引起的裂縫，可采用下列措施選用干縮值低的墻材?？刂破鲋r(shí)材料的含水量先讓材料干縮后砌墻。采用低強(qiáng)度砂漿和長(zhǎng)度小的磚塊可以避免磚塊的斷裂并將細(xì)小裂縫均勻分散到各個(gè)垂直的灰縫隙中避免變形和應(yīng)力集中累加出現(xiàn)大裂縫。面積較大的墻體采用在墻體內(nèi)增設(shè)構(gòu)造梁柱的構(gòu)造措施。正確掌握和控制各種砌塊使用時(shí)的含水率。砌體在生產(chǎn)儲(chǔ)存期、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)堆放等均要防止被水浸濕雨季還應(yīng)做好對(duì)砌塊和砌體的遮蓋。    （6）減少砼的收縮和干縮對(duì)屋面板的影響。減少砼的收縮和干縮對(duì)屋面板的影響，施工中嚴(yán)格控制砼的水灰比和水泥用量，同時(shí)在屋面板中部設(shè)置了后澆帶，大大降低了由于現(xiàn)澆砼收縮和干縮產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低屋面現(xiàn)澆砼的收縮影響。    （7）加強(qiáng)監(jiān)理力度。墻體的施工過程是確保砌體強(qiáng)度和質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。研究表明，砌體砌筑時(shí)，砂漿的和易性、磚的含水率、水平灰縫的厚度、塊體的砌合方法以及施工的連續(xù)性都直接影響砌體的強(qiáng)度和質(zhì)量。要求監(jiān)理部門對(duì)施工過程加強(qiáng)監(jiān)理力度，材料強(qiáng)度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽樣，杜絕虛假現(xiàn)象，對(duì)達(dá)不到要求的砌體堅(jiān)決拆除，對(duì)不符合施工規(guī)范要求的做法立即停工整頓。嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)。