紹興小砌塊建筑的裂縫控制及發(fā)展對策

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一、發(fā)展過程的簡要回顧 
    紹興小砌塊的發(fā)展，甘年來走過了曲折發(fā)展的過程。八十年代～第一個十年，從學(xué)習(xí)、考察、引進(jìn)、試點(diǎn)、推廠，在政府干預(yù)下逐步發(fā)展，到1984年開始興建第一個住宅小區(qū)，此后陸續(xù)興建了4～5個小區(qū)，大有燎原之勢，而當(dāng)時的社會背景是無房戶、人均住房面積只有幾平方米的較多，人們的需求是有房可住，標(biāo)準(zhǔn)也不要太高、租得起就行。小砌塊順應(yīng)了這個潮流，這個需求，小砌塊除了符合節(jié)土節(jié)能這基本國策外，還可以多造一層（同等條件由于紅磚重，因而紅磚造五層，小砌塊可造六層），一戶可以多3％～5％的住宅面積（小砌塊比一磚薄5公分）等優(yōu)點(diǎn)，加之紹興紅磚質(zhì)量和觀惑較差等原因，因此，在政府城建部門的統(tǒng)率下，順利地導(dǎo)到推廣。 
    第一個十年也是探索砌訣建筑防滲漏、防裂和加強(qiáng)隔熱的過程，尤其在八十年代末期，有的小砌塊房屋頂層端部出現(xiàn)了“V” 型包角裂縫和縱墻上的“八”字形斜裂縫，有的內(nèi)墻上出現(xiàn)階梯形的干縮裂縫，從第一個小區(qū)開始采用不埋式板基，出現(xiàn)了較大的沉降和沉降差，也導(dǎo)致了一些底層倒八字沉降裂縫以及窗角的斜裂縫（當(dāng)時推廣不埋板基之后感到在軟土地基既可不打樁，又可多蓋一層，總沉降量一般也不會超過老規(guī)范的經(jīng)驗值）；在第一個小區(qū)也出現(xiàn)一些房屋的滲漏，樓板處的小砌塊形成水槽，造成室外停雨，室內(nèi)流水的現(xiàn)象；有的小區(qū)砌塊房屋，在伸縮縫處設(shè)雙墻，荷載加重導(dǎo)致地基過大沉降而促成上部砌塊開裂等等。 
    所有這些裂縫雖引起城建主管部門、設(shè)計、施工單位的重視和探索，但對住戶來說因為是租房，只要求補(bǔ)縫、防滲就可以了，反應(yīng)不是很大。 
    九十年代一第二個十年，這是有高峰有低谷，現(xiàn)在進(jìn)入邁向新世紀(jì)發(fā)展的十年，1993年進(jìn)入了大建設(shè)時期，小砌塊建筑也應(yīng)運(yùn)蓬勃發(fā)展。l991年起，總結(jié)過去十年經(jīng)驗教訓(xùn)，鞏固發(fā)展有效措施，由紹興市建筑設(shè)計院主編的小砌塊省標(biāo)準(zhǔn)圖頒布施行，對小砌塊建筑的發(fā)展開始起到指導(dǎo)作用，這期間由市設(shè)計院設(shè)計的塘南小區(qū)14幢樓按省標(biāo)要求造的試點(diǎn)住宅，由省沒計院沒計的城東鶴池苑近百幢住宅（采用樁基）相繼建成，效果很好。這期間各房屋開發(fā)公司都建造了大批小砌塊建筑。但是，80年代末期建造的住宅，由于在軟土地基上采用不埋板基或淺埋整板基礎(chǔ)，沉降要持續(xù)很長時間，建筑物的沉降和差異沉降在1996年－1997年陸續(xù)暴露出來，沉降不均勻帶來不同程度的裂縫；90年代初期建造的住宅也由于不少仍采用淺基和大建設(shè)時期的一些施工質(zhì)量問題，相應(yīng)也產(chǎn)生一些裂縫：1994年又實(shí)行房改，原有的公房一變而為個人財產(chǎn)，歷史的沉積的裂縫有發(fā)展，就成為投訴的對象，新建房屋一有裂縫就成為上訪的理由，住戶對安全問題感到憂慮。這些房屋雖經(jīng)糾偏加固，于1998－1999兩年先后處理完畢，并已確保住戶使用安全。但社會上傳來傳去，加上媒體反映，給紹興小砌塊籠罩了一片陰影。在這種情況下，只有在政府有能力干預(yù)的安居工程繼續(xù)采取了已有的防裂、防滲，隔熱等經(jīng)驗和確保地基基礎(chǔ)強(qiáng)度和穩(wěn)定的措施，推廣使用小砌塊、在艱難中豎起一桿旗幟。1996年一些小砌塊的積極分子開始了三排孔小砌塊的研究，1998年開始了小批應(yīng)用，于今年初完成了力學(xué)和物理性能試驗，現(xiàn)在已在“快閣苑”二期中正式批量使用，同時結(jié)構(gòu)住宅建造試驗工程，進(jìn)行整幢樓的隔熱、隔聲性能現(xiàn)場試驗研究。這在艱難中又豎起一桿旗幟。紹興小砌塊正走出前進(jìn)中難免在的和人為影響形成的低谷，大步邁向新世紀(jì)。 
    二、裂縫控制的不斷探索 
    為編制省標(biāo)準(zhǔn)設(shè)什，對八十年代開始建造的小砌塊建筑進(jìn)行調(diào)查，出現(xiàn)過以下幾種裂縫[1]： 
    1、溫差應(yīng)力引起的裂縫，主要在平屋頂，房屋頂層的端部開間，有端部窗上角斜裂縫，端部內(nèi)縱墻的斜裂縫，或為圈梁下的水平縫，最典型的是人民路上一幢4層住宅樓，頂層四角已形成“V”型包角裂縫，下面三層為斜裂縫，頂層裂縫最寬，逐丟減小。 
    2、地基變形引起的裂縫，主要在房屋的底層，表現(xiàn)為房屋端部處縱墻窗角和內(nèi)縱墻上的斜裂縫，嚴(yán)重的發(fā)展到二、三層，底層最寬，逐層減少，特別嚴(yán)重的對穿窗角或在內(nèi)縱墻上斜穿一層。 
    3、小砌塊干縮引起的裂縫，典型的單純的干縮裂縫較少見，紹興某幼兒園教室橫墻中部出現(xiàn)階梯形裂縫屬于這種裂縫，一般情況是和其他原因一起形成了斜裂縫、階梯縫或豎直縫等。 
    4、差異荷載或應(yīng)力集中引起的裂縫，常出現(xiàn)在孔洞的底角斜裂縫、底層窗臺下墻體階梯縫、斜裂縫，也有豎直縫，承重梁下部裂縫。 
    在1990年編制小砌塊省標(biāo)時，筆者曾對裂縫的成因進(jìn)行初步的分析[1]： 
    紹興地區(qū)平屋頂夏天在太陽直接照射下，屋面表面溫度比屋面下墻體高出20～30℃，這個溫差引起的拉應(yīng)力可達(dá)0.25～0.4MPa，而紹興的年溫差、日溫差引起的應(yīng)力可達(dá)0．4、0．15MPa，而小砌塊墻體的抗剪強(qiáng)度僅為0．1～0．22MPa，因此溫差應(yīng)力形成屋蓋推力，產(chǎn)生的剪，拉應(yīng)力超過了墻體抗剪、抗拉能力時就開裂。 
    紹興地區(qū)大多為軟土地基，4～6層小砌塊房屋過去大多采用條基或板基，地基應(yīng)力呈馬鞍型，沉降極易不均勻，墻體在撓曲作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力或主拉應(yīng)力過大而開裂。尤其是整板基出，其本身剛度不大，上部結(jié)構(gòu)往往不注意加強(qiáng)整體剛度，因而對地基變形的協(xié)調(diào)能力低。 
    小砌塊是由混凝土澆注而成，不象粘上磚要經(jīng)燒結(jié)而成，因而小砌塊的干縮值比較大，一般在自然養(yǎng)護(hù)28天后，其收縮率約0．035％（亦即0.35mm/m），砌成后約為0．02％，其收縮應(yīng)力可達(dá)0．3MPa，大大超過砌體的抗拉強(qiáng)度。而且小砌塊在28天以內(nèi)的收縮率要比28天以后的收縮率大好幾倍，當(dāng)然28天以后的小砌塊如遇水浸濕。再干燥，其收縮率也在0．025％以上。所以對于長墻容易出現(xiàn)干縮裂縫。
    關(guān)于應(yīng)力集中和差異荷載情況引起的裂縫，這可以從孔口應(yīng)力集中方面來分析，筆者曾參與混凝土壁板孔口應(yīng)力的研究，在垂直荷載作用下，垂直壓應(yīng)力的峰值比平均壓應(yīng)力大2一3倍，且集中在孔口側(cè)邊一倍板厚的范圍內(nèi)，水平拉應(yīng)力峰值也集中在孔頂孔底的邊緣，孔角的主拉應(yīng)力也較集中，同樣小砌塊墻體的孔口也是如此，無論在垂直荷載或變形荷載作用（如溫差、干縮）下，都會因應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂縫。 
    綜上所述，紹興院在編制小砌塊省標(biāo)中（浙G16一91），針對上述裂縫現(xiàn)狀和分析，采取了下述的一些措施，使紹興小砌塊房屋裂縫，得到了有效的控制[2]。 
    1、為防止由于鋼筋混凝土屋蓋的溫度變形引起的頂層墻體開裂，應(yīng)采取以下措施。 
    ①鋼筋混凝土平屋蓋上應(yīng)設(shè)置隔熱層或保溫層；采用剛性防水層時，應(yīng)設(shè)置隔離層、分艙縫（分艙縫應(yīng)填以柔性材料）、隔熱板。檐口和女兒墻也要斷開。 
    ②在多層房屋的兩端頂層及下一層兩個開間的窗臺高度處沿內(nèi)外縱墻及橫墻設(shè)置鋼筋混凝土墻帶或鋼筋墻帶（即窗頂設(shè)圈梁、窗臺設(shè)墻帶），在設(shè)置鋼筋混凝土墻帶部位的門窗兩側(cè)一孔，各加：圓10豎筋，再用C15混凝土灌實(shí)。 
    ③屋蓋處挑梁伸入墻體部分的長度在滿足抗傾復(fù)計算要求情況下宜適當(dāng)延長，且挑梁根部應(yīng)與圈梁連成整體。 
    ④在不影響房屋整體剛度的情況下，可在房屋端部或變形縫兩側(cè)開間的屋面板底設(shè)置滑動層（刷廢機(jī)油二遍或鋪油氈一層）。 
    2、為減少由砌塊干縮引起的墻體開裂應(yīng)注意以下事項： 
    ①小砌塊應(yīng)在達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級并在齡期一個月以后方可使用。 
    ②砌塊應(yīng)采用密實(shí)性混凝土，并機(jī)械成型。 
    ③砌筑前不應(yīng)灑水淋濕，對于已砌好墻體，最好能覆蓋塑料布防雨，被雨淋濕處，應(yīng)拆除最上一皮，方能繼續(xù)砌筑。 
    ④嚴(yán)格對孔錯縫砌筑，盡量采用塑性砂漿，確?；铱p飽滿并符合規(guī)程要求。 
    3、為防止各種變形作用引起墻體開裂的綜合措施 
    ①多層房屋的墻體陣縮縫、沉降縫應(yīng)按有關(guān)規(guī)范規(guī)程要求設(shè)置。并應(yīng)力求建筑剛度的均勻，建筑體型的簡潔。 
    ②為增強(qiáng)房屋整體剛度，對四層以上房屋須在房屋四大角及外墻轉(zhuǎn)角、樓梯間、四角設(shè)置混凝土芯柱，一般為三孔。對于軟弱地基，還要在角孔或中孔配置圓10鋼筋混凝土芯柱。 
    ③對于軟弱地基上的三層及以上的房屋，其長高比值不大于2．5；當(dāng)房屋長高比且不大于3．0時，盡量作到縱墻不轉(zhuǎn)折或少轉(zhuǎn)折。 
    ④對于軟弱地基上采用整板基礎(chǔ)的房屋，當(dāng)預(yù)估最終沉降量＞120mm時，應(yīng)有不少于兩道縱墻拉直貫通，每層板底設(shè)置圈梁。盡量使上部的重心和板基的形心重合。
    4、對于地震區(qū)，利用抗震措施以防裂，實(shí)行平震結(jié)合，震時抗震，平時防裂。 
    此部分不再詳述，詳見小砌塊省標(biāo)的抗震部分。 
    小砌塊省標(biāo)在1992年開始施行，1991年按省標(biāo)要求由市設(shè)計院沒計，建造了14幢住宅，迄今沒有發(fā)現(xiàn)上述裂縫，偶爾見到圈梁底一條細(xì)小的水平縫。1993年由省設(shè)計院設(shè)計的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)約30萬平方米住宅（六層帶自行車庫），采用沉管灌注樁基，并將芯柱改為構(gòu)造柱。迄今仍沒有發(fā)生上述裂縫，也是偶見圈梁底的細(xì)小水平裂縫或窗角短小細(xì)裂縫。事實(shí)證明小砌塊省標(biāo)采取的防裂措施是有效的。 
    但是前述的80年代末期，90年代初期建造的一些采用整板或淺筏基礎(chǔ)的住宅，暴露出小砌塊墻體的不少裂縫，其主因是由于地基沉降不均勻引起的。如某小區(qū)五幢住宅，整體性和砌筑質(zhì)量尚可，芯柱布置也較合理，從裂縫上看兩端單元較多，中間單元較少；另一小區(qū)三幢住宅施工質(zhì)量較差，平立面布局不夠合理，由于地基不均勻沉降導(dǎo)致了上部一至六層大量裂縫，從小砌塊墻體自身情況來看，五幢質(zhì)量較好的住宅，由于部分使用了齡期未到的小砌塊，增加了墻體的收縮，產(chǎn)生了階梯縫；三幢質(zhì)量差的住宅，房屋兩喘底層和二層墻體出現(xiàn)不少豎向裂縫，局部砌塊已有壓碎現(xiàn)象，這雖由于地基沉降引起，但砌體本身強(qiáng)度不足和施工質(zhì)量差，灰漿不飽滿也是導(dǎo)致開裂甚至壓裂的主要因素，三幢住宅頂層縱橫墻的八字縫，階梯形斜裂縫，主要是沒有按省標(biāo)要求的措施到位，抵抗不了溫差變形而形成的。 
    鑒于軟弱地基采用整板基礎(chǔ)的教訓(xùn)，市建管局、墻改辦和安居辦在開發(fā)安居工程上采取了強(qiáng)制性的措施，如樂苑新村全部采用水泥攪拌樁，在快閣苑一、二期全部采用沉管灌注樁基礎(chǔ)，解除了由于地基不均勻沉降引起墻體裂縫的后顧之憂。 
    市建管局、市府辦于1997年、1998年相繼頒發(fā)了加強(qiáng)建筑工程質(zhì)量管理工作的紅頭文件，實(shí)行強(qiáng)制性實(shí)施，主要有對在深厚軟弱上層上建造四層半（含車棚）以上的住宅工程，均應(yīng)采用沉管樁等樁基礎(chǔ)或?qū)Φ鼗M(jìn)行處理。對不采用樁基礎(chǔ)的四層半（含車棚）以上的住宅工程，地基必須滿足有關(guān)規(guī)范的強(qiáng)度和變形要求，以及對深層攪拌樁作為地基處理手段的控制要求。 
    文件[3]強(qiáng)調(diào)“認(rèn)真推進(jìn)墻體改革，不斷發(fā)展混凝上空心小型砌塊等新型墻體材料，加大腫混凝土空心砌塊等新型墻體的研究推廣力度，提高小砌塊的強(qiáng)度、抗裂、隔熱、抗?jié)B等注能。
    小砌塊建筑必須按照現(xiàn)行小砌塊規(guī)程、砌體規(guī)范、抗震規(guī)范和國標(biāo)、省標(biāo)圖集一并執(zhí)行。目前凡不具備專門芯柱混凝土配置和灌筑條件時，一律以鋼筋混凝土構(gòu)造柱代替芯柱。小砌塊必須達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度指標(biāo)，并有一個月齡期方可出廠，砌筑砂漿必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求采用塑性砂漿、低收縮或不收縮砂漿，控制坍落度，減少失水性。6度抗震設(shè)防地區(qū)，砌筑砂漿必須達(dá)到M5。各類型出肋或不出肋小砌塊，施工單位必須有確保措施使水平和豎直灰縫飽滿度達(dá)到現(xiàn)行規(guī)程要求?，F(xiàn)行規(guī)程和國標(biāo)、省標(biāo)圖集的構(gòu)造防裂措施必須堅持執(zhí)行。當(dāng)采取有效的防裂措施時，方可采用外墻紅磚，內(nèi)墻小砌塊的結(jié)構(gòu)體系。”市府以文件形式頒布技術(shù)性規(guī)定是對建筑工程質(zhì)量特別是小砌塊建筑的發(fā)展和裂縫控制的有力的推動。
    三、繼續(xù)發(fā)展的對策 
    小砌塊的繼續(xù)發(fā)展，裂縫控制仍然是發(fā)展的關(guān)鍵因素，對裂縫控制的深入探討、研究和實(shí)踐仍然是當(dāng)務(wù)之急。 
    1、從概念原則上解決裂縫的控制。筆者[3]在1992年提出“防，放、調(diào)的結(jié)合”，在1994年、1997年又相繼提出“加強(qiáng)整中約束和局部約束”、“注意釋放和調(diào)整”、“提高抗御能力”以及“防裂和抗震結(jié)合”等原則。也就是說對待裂縫控制，腰約束又要釋放：既要抵抗，又要調(diào)整。積甘年紹興的經(jīng)驗，有效的裂縫控制措施基本上是建立在上述原則上的。下一步需要對“約束、釋放、抗御。調(diào)整”進(jìn)行具體的理論上的深比。實(shí)踐上的發(fā)展，以形成裂縫控制技術(shù)上的配套。 
    2、從體系上解決裂縫的控制，小砌塊本身就是薄壁空心的微觀體系，由小砌塊作為墻體與地基基礎(chǔ)。樓屋蓋等組成另一種砌體結(jié)構(gòu)體系，過去純粹采用芯柱是仍歸屬于砌塊體系，但小砌塊加構(gòu)造柱的體系又有別于有芯柱的體系。紹興也建造了一批外磚內(nèi)塊體系，現(xiàn)在正籌劃小砌塊加異形柱或短肢剪力墻的體系。l998年開始市建管局推薦樓屋蓋采用現(xiàn)澆體系，這又有別于多年習(xí)慣的多孔板的裝配體系。 
    市墻改辦也考慮搞一些配筋砌塊體系，不同的結(jié)構(gòu)體系對裂縫的控制均是尺有所短、寸有所長。所以必須加強(qiáng)各種砌塊結(jié)構(gòu)體系的裂縫控制的研究和實(shí)踐。 
    3、從整體上解決裂縫控制[3][4]。過去的砌塊房屋的防裂抗裂主要是從結(jié)構(gòu)上去考慮，有一些非結(jié)構(gòu)手段也只在減少溫差裂縫方面。而沒有更多地從整體上去控制。諸如平面布局。立面布置。房屋體型。整體剛度。共同作用等等。例如紹興有一幢底框五層磚房，磚房平面尺寸為20.64X9.54，外挑陽臺和雨蓬，屋面有隔熱層、防水層、隔離層及架空隔熱板。結(jié)果頂層四角墻體被推出。雨蓬挑梁下出現(xiàn)大的斜裂縫，或者是雨蓬沿梁下縱墻出現(xiàn)斜裂縫，甚至交叉裂縫，開裂原因主要是溫差變形加上雨蓬挑梁頭部荷載偏大所致。但是單純從溫度變形分析，應(yīng)該說20m長10m寬的屋面不致有如此大的推力，所以對小砌塊房屋的裂縫控制應(yīng)該與抗震一樣，從概念設(shè)計入手，從整體原則開始，加強(qiáng)構(gòu)造措施，由理比到量化，綜合控制。 
    4、在小砌塊上做文章。小砌塊是以單排孔型式問世的。在紹興，考慮到江南地區(qū)隔熱的需要，設(shè)計制作了雙排孔，使用于西山墻上。從1996年起又研制三排孔小砌塊，1998年開始推廣，在兩幢主宅上應(yīng)用，1998年底由浙江大學(xué)作了力學(xué)和物理性能試驗，性能良好，熱工指標(biāo)與粘土磚一磚相一致，力學(xué)性能也比單排孔有較大提高，由于三排孔砌塊采用封底形成盲孔，端部形成槽齒，保證了砌筑豎向灰縫的飽滿度并增加了咬合力，封底保證了水平灰縫的飽滿度。從而提高了砌體的抗壓、抗剪?？估芰?。由于封底，形成橫向隔板，從墻體分析，增加了墻體剛度和穩(wěn)定性，從施工來看，保證了鋪灰的質(zhì)量，所以雖然從提高隔熱性能來研制三排孔，但實(shí)質(zhì)也提高了小砌塊結(jié)構(gòu)的抗裂度，因此還需要進(jìn)一步在小砌塊類型。系列化及墻厚等方面作深入的研究。 
    5、加強(qiáng)工程試驗研究，從理論結(jié)合實(shí)踐上解決裂縫的控制。紹興今年對三排孔小砌塊選擇安居工程兩幢建筑進(jìn)行熱工性能對比試驗?，F(xiàn)在由市墻改辦牽頭。正與浙江大學(xué)協(xié)商，共同進(jìn)行裂縫控制的工程試驗研究，以期取得工程性的定性定量分析成果，再推廣到量大面廣的砌塊建筑上來。