墻體裂縫分析

裴麗萍

摘 要:文章通過(guò)對(duì)裂縫產(chǎn)生的危害、產(chǎn)生原因及分類等幾方面對(duì)建筑物的裂縫進(jìn)行了闡述,并就地基不均勻沉降及溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋進(jìn)行了分析,提出了解決措施。

關(guān)鍵詞:裂縫;分析;沉降;溫度應(yīng)力;措施

1 概述

1.1 建筑物裂縫產(chǎn)生的危害性

建筑物的裂縫,特別是磚混結(jié)構(gòu)住宅樓的現(xiàn)澆板裂縫、墻體裂縫、多層現(xiàn)澆框架填充墻裂縫,屬于當(dāng)前建筑物多發(fā)性、普遍性的質(zhì)量頑癥。許多混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等建筑物在建設(shè)和使用的過(guò)程中出現(xiàn)了不同程度、不同形式的裂縫。它不僅影響建筑物的美觀和使用功能要求,還會(huì)破壞建筑的整體性,影響結(jié)構(gòu)安全,甚至?xí)档徒Y(jié)構(gòu)的耐久性。

建筑工程的質(zhì)量直接關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全、人身健康和公眾利益等諸多方面,在關(guān)于商品房的質(zhì)量投訴案件中,由于墻體裂縫、滲漏等涉及的糾紛或官司越來(lái)越多。因此分析建筑物裂縫產(chǎn)生的原因,并制定相應(yīng)的防治措施,減少和防止裂縫的發(fā)生,已成為國(guó)家行政主管部門、房屋開發(fā)商及業(yè)主共同關(guān)注的課題。根據(jù)近幾年對(duì)市民投訴的統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看,與建筑物裂縫有關(guān)的占90%以上。因此,無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)角度、觀感角度及正常使用角度來(lái)說(shuō),建筑物的裂縫問(wèn)題均是一個(gè)需要迫切解決的問(wèn)題。

1.2 裂縫產(chǎn)生的主要原因

建筑物在實(shí)際使用過(guò)程中承受兩大類荷載,有各種外荷載和非荷載作用(溫度、收縮、不均勻沉降等),統(tǒng)稱廣義荷載。其中靜荷載、動(dòng)荷載和其它荷載,稱為第一類荷載;而非荷載作用,稱為第二類荷載。宏觀上講,裂縫的主要成因不外乎以下三種:

外荷載(如靜、動(dòng)荷載)作用產(chǎn)生的直接應(yīng)力,即按常規(guī)計(jì)算的主要應(yīng)力引起的裂縫;外荷載作用下結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫;由非荷載作用引起的裂縫(又稱之為第二類“荷載”。如:結(jié)構(gòu)由溫度、收縮、膨脹及不均勻沉降等因素引起的裂縫。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料,工程實(shí)踐中建筑物的裂縫原因,屬于由非荷載作用(溫度、收縮、不均勻沉降)引起的約占80%以上;屬于由荷載引起的約占20%左右。前述80%的裂縫也包括變形變化與荷載共同作用,但以變形變化為主引起的裂縫;在20%的裂縫中也包括變形變化與荷載共同作用,但以荷載為主所引起的裂縫。

1.3 建筑工程中常見裂縫的分類

按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn),裂縫可以有很多的分類方法,一般有:

按照裂縫生成原因分為:受力裂縫和非受力裂縫兩大類。如:在各類直接荷載作用下,砌體產(chǎn)生的裂縫為受力裂縫;而因收縮、溫度及濕度變化,地基不均勻沉降等引起的裂縫為非受力裂縫,又稱變形裂縫;按照裂縫的危害性分為:有害裂縫和無(wú)害裂縫;按照材料、構(gòu)件分類:磚砌體裂縫、砌塊墻體裂縫及混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

2 墻體裂縫分析

在混合結(jié)構(gòu)中墻體裂縫是常見的質(zhì)量問(wèn)題,引起裂縫的原因有地基不均勻沉降、溫度應(yīng)力、地震力、膨脹力、凍脹力、荷載和施工質(zhì)量等?，F(xiàn)就地基不均勻沉降、溫度應(yīng)力和施工因素引起墻體裂縫特征分析如下:

2.1 地基不均勻沉降引起墻體裂縫分析

原因分析。房屋的全部荷載最終通過(guò)基礎(chǔ)傳給地基,而地基在荷載作用下,其應(yīng)力是隨深度而擴(kuò)散,深度大,擴(kuò)散愈大,應(yīng)力愈小;在同一深處,也總是中間最大,向兩端逐漸減小。也正是由于土壤這種應(yīng)力的擴(kuò)散作用,即使地基地層非常均勻,房屋地基應(yīng)力分布仍然是不均勻的,從而使房屋地基產(chǎn)生不均勻沉降,即房屋中部沉降多,兩端沉降少,形成微向下凹的盆狀曲面的沉降分布。在地質(zhì)較好、較均勻,且房屋的長(zhǎng)高比不大的情況下,房屋地基不均勻沉降的差值是比較小的,一般對(duì)房屋的安全使用不會(huì)產(chǎn)生多大的影響。

a)斜裂縫主要是由于地基不均勻下沉,使墻體承受較大的剪切力,當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度較差、施工質(zhì)量和材料強(qiáng)度不能滿足要求時(shí),導(dǎo)致墻體開裂。

b)窗間墻水平裂縫是因沉降單元上部受到阻力,使窗間墻受到較大的水平剪力,而發(fā)生上下位置的水平裂縫。

c)底層窗臺(tái)下豎向裂縫是由于窗間墻承受荷載后,窗臺(tái)墻起反梁作用,特別是大窗或受較大集中荷載窗間墻、窗臺(tái)墻因反向變形過(guò)大而開裂。

2.2 預(yù)防措施

加強(qiáng)地質(zhì)勘探工作。工程建設(shè)前期,必須嚴(yán)格按照地勘規(guī)范進(jìn)行地質(zhì)勘探,以作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)。對(duì)復(fù)雜地基,在挖槽后應(yīng)進(jìn)行普遍釬探,發(fā)現(xiàn)軟弱部位應(yīng)采取有效措施妥善處理后,方可進(jìn)行基礎(chǔ)施工,以確?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全性。

精心設(shè)計(jì)。

a)合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置?？刂栖浲恋鼗戏课莸拈L(zhǎng)高比,長(zhǎng)度與高度之比L/H不宜大于2.5;平面形狀力求簡(jiǎn)單,體形較復(fù)雜時(shí)宜用沉降縫將其劃分為幾個(gè)平面形狀規(guī)則且剛度較好的單元;合理布置承重墻體,應(yīng)盡量將縱墻拉通,并隔一定距離(不大于房屋寬度的1.5倍)設(shè)置一道橫墻且與縱墻可靠連接。

b)加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度,提高墻體抗剪強(qiáng)度。應(yīng)在基礎(chǔ)頂面處及各樓層門窗口上部設(shè)圈梁,圈梁具有增強(qiáng)縱、橫墻連接、提高墻柱穩(wěn)定性、增強(qiáng)房屋的空間剛度和整體性、調(diào)整房屋不均勻沉降的顯著作用。

c)合理設(shè)置沉降縫。沉降縫一般設(shè)置于地基土壓縮性能有顯著差異處、房屋高度或荷載差異較大的交接處,凡高差懸殊、長(zhǎng)度過(guò)大、平面復(fù)雜、不同地基、分期施工的建筑物,都應(yīng)根據(jù)不同條件設(shè)置沉降縫,沉降縫應(yīng)自屋頂?shù)交A(chǔ)把房屋完全分開,形成若干長(zhǎng)高比小、體形規(guī)則、整體剛度較好的獨(dú)立沉降單元,且要有足夠的寬度使其各自沉降。

d)合理選用建筑材料。砌筑墻體的材料必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),其強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求。

2.3 治理方法

一般性裂縫,如若干年后不發(fā)展,則可以認(rèn)為不影響結(jié)構(gòu)安全使用,可采用填縫修補(bǔ)或灌漿修補(bǔ)。

對(duì)于影響安全使用的裂縫,應(yīng)進(jìn)行加固處理。因墻體強(qiáng)度不夠而發(fā)生的裂縫,墻面可敷貼鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)片用中Ф6@100-300雙向或中Ф4@100-200雙向鋼筋網(wǎng),并配置穿墻拉筋加以固定,然后灌細(xì)石混凝土或分層抹水泥砂漿加固。

加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度,可采用鋼筋、型鋼拉桿或在墻體上增設(shè)鋼筋混凝土圈梁,圈梁用強(qiáng)度等級(jí)為C15-C20的混凝土,截面不小于120×180,配筋可采用縱向Ф4@10-14箍筋Ф6@200-250,每隔1.5-2m應(yīng)有牛腿(或螺栓、錨固件等)伸進(jìn)墻體與墻體拉結(jié)好。

3 混凝土的溫度裂縫

混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位。而在今天,混凝土的裂縫較為普遍,盡管我們?cè)谑┕ぶ胁扇「鞣N措施,小心謹(jǐn)慎,但裂縫仍然時(shí)有出現(xiàn)。究其原因,我們對(duì)混凝土溫度應(yīng)力的變化注意不夠是其中之一。

在大體積混凝土中,溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先,在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫,影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次,在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。

3.1 裂縫的原因

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束,又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí),即會(huì)出現(xiàn)裂縫。

3.2 溫度的控制和防止裂縫的措施

為了防止裂縫,減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手?？刂茰囟鹊拇胧┤缦?

采用改善骨料級(jí)配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施;

3.3 改善約束條件的措施是:合理地分縫分塊;避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏;合理的安排施工工序,避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露;此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要,應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。