灰砂磚使用不當(dāng)造成的質(zhì)量事故分析

王成鋒

(徐州市住房置業(yè)擔(dān)保有限公司,江蘇 徐州 221003)

GB11945-1999規(guī)定,灰砂磚是指石灰和砂為主要原料,允許摻入顏料和外加劑,經(jīng)坯料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)而成的的實(shí)心磚。

經(jīng)過對(duì)工程進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn):使用蒸壓灰砂磚的墻體或框架及框剪結(jié)構(gòu)的填充墻會(huì)出現(xiàn)開裂或滲漏現(xiàn)象,使用新墻材的比使用紅磚的多一些;并不是每一堵使用新墻材的墻都會(huì)出現(xiàn)裂漏,而且出現(xiàn)的位置和方式各不相同,向西方向的外墻比其它方向的外墻出現(xiàn)問題的機(jī)率大,最頂層的外墻出現(xiàn)裂漏的情況比其它位置較為嚴(yán)重。實(shí)際上,墻體出現(xiàn)裂漏的根本原因并不是因?yàn)槭褂昧苏魤夯疑按u或蒸壓加氣混凝土砌塊,而是由于把新墻材錯(cuò)誤地理解成是一種比紅磚輕的“輕質(zhì)磚”,按照使用紅磚的方法來管理和砌筑,而沒有按照新工藝進(jìn)行施工。

1 事故概況

某制品廠修建 2幢倉庫,為磚混結(jié)構(gòu),每棟建筑面積937.7m2,庫房長 60.5m,寬 5.5m,高 4.32m。該工程施工剛剛完畢,即發(fā)現(xiàn)墻體出現(xiàn)裂縫,并不斷增寬,一般為 1mm左右,最大寬度達(dá)到 2.1mm。裂縫大多從窗口下開始,大致垂直向下發(fā)展,370mm厚墻由外向里裂縫。裂縫發(fā)展了 2個(gè)月,基本上穩(wěn)定,最終在兩柱間有一道大裂縫,山墻上有 2道裂縫。

2 事故原因分析

調(diào)查結(jié)果表明,該工程手續(xù)完備,程序合理,設(shè)計(jì)和施工管理均符合要求,但檢查施工日志時(shí)發(fā)現(xiàn),該工程因黏土磚供應(yīng)短缺,經(jīng)協(xié)調(diào)改用 MU 10灰砂磚,但由于施工單位對(duì)灰砂磚的性能缺乏了解,只是簡(jiǎn)單按等強(qiáng)度替換。

蒸壓灰砂磚和蒸壓加氣混凝土砌塊是近年來使用較多的新型墻體材料,但使用后會(huì)遇到墻體開裂、滲水,抹灰脫落從而污染、損壞室內(nèi)裝修等問題。

2.1 灰砂磚性能特征

蒸壓灰砂磚和蒸壓加氣混凝土砌塊屬于硅酸鹽制品,因此,它們的物理特性和化學(xué)特性與紅磚有著本質(zhì)區(qū)別,主要有以下幾點(diǎn)。

2.1.1 干燥收縮值

紅磚的標(biāo)態(tài)干縮值在0.1mm/m以下,且實(shí)際干縮值一般只是比標(biāo)態(tài)干縮值稍小,但任何狀態(tài)下都非常接近。對(duì)蒸壓灰砂磚和蒸壓加氣混凝土砌塊,它們的標(biāo)態(tài)干縮值一般為紅磚的 3～6倍。若要將它們的實(shí)際干縮值控制在 0.1mm/m,則它們的相應(yīng)含水率分別約在 3.4%和 9.8～13.6%。而蒸壓灰砂磚的平衡含水率約在 1.9%,蒸壓加氣混凝土砌塊的平衡含水率約在 3.6～3.8%,這說明,當(dāng)硅酸鹽制品的實(shí)際含水率與平衡含水率接近時(shí),其實(shí)際干縮值與紅磚相差不大。在實(shí)際應(yīng)用中,只要經(jīng)過一定的干燥期,我們一般可以把它們的實(shí)際干縮值控制在 0.1～0.3mm/m的范圍,這充分表明嚴(yán)格控制新墻材上墻含水率是非常重要的。新出廠的灰砂磚,其含水率隨時(shí)間而減小,收縮變形大,約 25 d后穩(wěn)定。

2.1.2 吸水性能

紅磚的吸水性能要求小于 23%,一般在 20%以下。蒸壓灰砂磚的吸水率一般在20%以下,蒸壓加氣混凝土砌塊的吸水率一般在 65%以下,兩者都與平衡含水率相差很大,如果在下雨天氣沒有很好的防雨措施,它們的實(shí)際含水率可接近各自的吸水率。如前所述,紅磚的實(shí)際含水率對(duì)其實(shí)際干縮值影響極小,而硅酸鹽制品的實(shí)際干縮值卻隨制品實(shí)際含水率的變化而發(fā)生很大的變化?；疑按u的飽和吸水率為19.8%,與紅磚相當(dāng),但其吸水速度比紅磚慢。

2.1.3 干燥和收縮的速度

蒸壓灰砂磚和蒸壓加氣混凝土砌塊的吸水速度比紅磚要慢得多,同時(shí)它們蒸發(fā)含水的速度也比紅磚要慢得多,也就是說它們?cè)诖罅课笤诤荛L時(shí)間內(nèi)都會(huì)具有一個(gè)很大的實(shí)際干縮值。有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在溫度為 20±1℃、相對(duì)濕度 60±10%的條件下進(jìn)行測(cè)試,紅磚在 3 d內(nèi)干縮完成約90%,水分去掉約 60%,而灰砂磚在 3 d內(nèi)干縮完成約 15%,水分去掉約 50%,在 7 d內(nèi)干縮完成約 35%,水分去掉約60%,在 16 d內(nèi)干縮完成約 60%,水分去掉約 70%。

2.1.4 力學(xué)性能

灰砂磚抗壓性能與普通黏土磚相當(dāng),但其抗剪強(qiáng)度的平均值只有黏土磚的 80%,并且與含水率有很大關(guān)系,含水率對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響見表1,灰砂磚含水率過低或過高均使其抗剪強(qiáng)度降低。

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在調(diào)查過程中進(jìn)一步了解到,該工程在砌筑過程中,由于灰砂磚供應(yīng)也很緊張,所以使用的磚都在磚廠堆放不到一周就運(yùn)到工地上,甚至有的一出窯便裝車運(yùn)往工地。施工時(shí)工人不懂灰砂磚的特點(diǎn),又趕上當(dāng)時(shí)正直 8～9月份,天氣炎熱,地表溫度有時(shí)高達(dá) 40℃以上,所以就往灰砂磚上灑水,使磚的干燥時(shí)間大大延長,這樣就大大降低了砌體的抗剪強(qiáng)度,造成砌體嚴(yán)重開裂。

2.2 蒸壓灰砂磚墻體開裂的機(jī)理分析

對(duì)于框架結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)來說,每一堵墻包括梁、柱、門窗洞口和填充墻、抹灰層、外墻裝飾層等,都是一個(gè)有機(jī)結(jié)合的 “整體墻”。在這個(gè)“整體墻”中,由于許多的內(nèi)在因素的影響,從而產(chǎn)生多樣的內(nèi)應(yīng)力,這些內(nèi)應(yīng)力從墻體砌筑完成便已開始形成并慢慢在墻體中發(fā)生變化。當(dāng)變化過程中較大的內(nèi)應(yīng)力集中在墻體的某一部位,而該處的抗拉強(qiáng)度不足以抗衡的情況下,則會(huì)產(chǎn)生裂縫從而釋放應(yīng)力。

引起“整體墻”產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的因素很多,其中主要表現(xiàn)在以下幾方面。

2.2.1 墻體材料及砂漿等干縮變形而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力

內(nèi)應(yīng)力的大小與實(shí)際干縮值成正比,而實(shí)際干縮值的大小則與新墻材的標(biāo)態(tài)干縮值、實(shí)際含水率是同方向變化,與產(chǎn)品的齡期是反方向變化。

2.2.2 砌體的沉縮而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力

砌體在砌筑過程及砌筑完成后都會(huì)形成沉降收縮,它包括砌體在自重作用下產(chǎn)生的砂漿塑性變形而下沉,也包括墻體材料和砂漿的干燥收縮。其內(nèi)應(yīng)力的大小與砌體的沉縮量成正比。

2.2.3 溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力

溫度的變化會(huì)引起材料的熱脹、冷縮,鋼筋混凝土的溫度線膨脹系數(shù)為砌體溫度線膨脹系數(shù)的兩倍。當(dāng)溫度變化時(shí),鋼筋混凝土與砌體的變形不同步,由于建筑物是超靜定結(jié)構(gòu),約束條件下溫度變化引起足夠大的變形時(shí),建筑物將產(chǎn)生溫度應(yīng)力,即在“整體墻”產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的大小與溫度的變化成正比,這種溫度應(yīng)力在紅磚墻體中同樣會(huì)形成。

當(dāng)作用于構(gòu)件的溫度應(yīng)力超過鋼筋混凝土與砌體的抗拉強(qiáng)度時(shí),將出現(xiàn)裂縫。所以,在樓梯間圈梁與砌體交接處、混凝土屋蓋與墻體交接處,水平裂縫比較多。

對(duì)于墻體來說,門、窗洞口就是應(yīng)力集中的部位。當(dāng)溫度變化時(shí),混凝土和砌體產(chǎn)生溫度應(yīng)力,而頂層砌體門、窗洞口的角部又是正應(yīng)力、溫度應(yīng)力都比較大的部位,這樣,就出現(xiàn)了頂層砌體門、窗洞口的八字裂縫。

2.2.4 建筑物構(gòu)造不合理引起的內(nèi)應(yīng)力

建筑物某些部位如果設(shè)計(jì)時(shí)剛性不足,則由于其自身的變形而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,而這些內(nèi)應(yīng)力最終作用在墻體上。

3 使用灰砂磚時(shí)設(shè)計(jì)和施工過程中應(yīng)注意的問題

3.1 一般構(gòu)造要求

對(duì)于空曠庫房、車間縱墻很長時(shí),不宜采用灰砂磚。MU 15以上的灰砂磚可用于基礎(chǔ)及其他建筑部位;MU 10灰砂磚可用于防潮層以上的建筑部位;長期受熱、受急熱急冷或有酸性侵蝕的建筑部位避免使用。

采用灰砂磚的砌體在設(shè)計(jì)中宜適當(dāng)增加圈梁,在窗下、墻頂兩匹磚位置可放置 4@100鋼筋網(wǎng)片,兩端各伸入墻內(nèi)500mm。灰砂磚須在出窯后停放一個(gè)月再用,堆放時(shí)要防水、防潮,以免含水率過高。一般情況下,灰砂磚含水率為5%～7.5%,可以不澆水潤濕。在干燥高溫季節(jié)可適當(dāng)澆水,但應(yīng)提前 1～2 d,因?yàn)榛疑按u吸水速度很慢,臨時(shí)澆水會(huì)形成水膜,反而會(huì)降低砌體強(qiáng)度。使用灰砂磚前一定要給工人進(jìn)行技術(shù)交底工作,必要時(shí)可在技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行試砌。

3.2 防裂漏技術(shù)措施

墻體出現(xiàn)開裂都必然有它的內(nèi)在原因,根據(jù)“整體墻”開裂的機(jī)理,墻體要產(chǎn)生較大的開裂則會(huì)經(jīng)過下面三個(gè)步驟。(1)“整體墻”內(nèi)部形成了較大的內(nèi)應(yīng)力;(2)內(nèi)應(yīng)力在墻體的某一部位出現(xiàn)應(yīng)力集中;(3)在應(yīng)力集中的部位,砌體的抗拉強(qiáng)度不足以抗衡集中應(yīng)力的作用,以產(chǎn)生裂縫的形式表現(xiàn),同時(shí)將這部份的集中應(yīng)力不斷釋放,逐步形成較大的裂縫。

要減少墻體開裂問題,就應(yīng)該從幾方面去研究相應(yīng)的預(yù)防和解決的辦法。

3.2.1 減少“整體墻”中的內(nèi)應(yīng)力

3.2.1.1 盡量減少墻體材料等產(chǎn)品的實(shí)際干縮值

(1)不使用齡期小于 30 d的墻體材料,保證新墻材在使用前已基本具備較小的實(shí)際干縮值和較高的強(qiáng)度。蒸壓加氣混凝土砌塊的干燥收縮值應(yīng)≤0.5mm/m,用于外墻的蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度不小于 5MPa,用于內(nèi)墻的砌塊抗壓強(qiáng)度不小于 3.5MPa。

(2)應(yīng)嚴(yán)格控制新墻材的含水率和含水深度。使用時(shí),應(yīng)提前 1～2 d澆水濕潤,不得隨澆隨砌。雨期施工,新墻材不應(yīng)露天貼地堆放,并應(yīng)有可靠的防雨淋措施。被雨水淋濕的新墻材不得立即砌筑。

(3)配制砂漿用的石灰膏必須用孔徑 3mm×3mm的篩網(wǎng)過濾,并使其充分熟化。砂漿應(yīng)采用機(jī)械攪拌和隨伴隨用,保證攪拌時(shí)間不能太短和使用時(shí)間不能過長,嚴(yán)禁使用隔夜灰。

3.2.1.2 讓砌體大部分的沉縮變形發(fā)生在墻體壓頂及抹灰之前

(1)日砌高度不宜大于 1.4m,對(duì)于蒸壓加氣混凝土砌塊,因其自重太輕,容易造成與砂漿的膠結(jié)不充分而產(chǎn)生裂縫,故在停砌時(shí),最高一匹磚以一匹浮磚壓頂,第二天繼續(xù)砌筑時(shí)再將其取走。墻體塞頂宜在 7 d后,且以 60°角頂緊。抹灰又應(yīng)在 7 d后。

(2)應(yīng)采取有效措施控制灰縫的厚度和飽滿度。宜用“三一”砌磚法砌筑墻體。當(dāng)采用鋪漿法砌筑時(shí),應(yīng)限制鋪漿長度。

3.2.1.3 從設(shè)計(jì)方面減少溫度應(yīng)力

如在頂層砌體中配置一定數(shù)量的抗裂鋼筋,與拉結(jié)筋搭接,其配筋率從 0.03%～0.2%,該配筋率既能抗裂,又能保證砌體具有一定的延性,其中一道應(yīng)設(shè)在窗洞底部的窗臺(tái)壓頂處。屋面設(shè)置具有防水性能的保溫隔熱層,女兒墻與保溫隔熱層宜軟連接(設(shè)伸縮縫),屋面應(yīng)設(shè)置分割縫。頂層砌體門、窗洞口加小構(gòu)造柱、小圈梁,與建筑物構(gòu)造柱、圈梁連接為整體;同時(shí)增加配筋,鋼筋間距為 250～300mm,通長放置,并在洞口內(nèi)外粘貼L形鋼筋網(wǎng)片,加強(qiáng)墻體的整體性。

3.2.1.4 避免建筑物構(gòu)造設(shè)計(jì)不合理引起的內(nèi)應(yīng)力

3.2.2 盡量避免應(yīng)力集中

盡量避免在墻體的某一部位出現(xiàn)應(yīng)力集中,并在有可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位,采取有效的技術(shù)措施以增加砌體的抗拉強(qiáng)度。

(1)采用粘結(jié)性好的砂漿砌筑墻體。

(2)抹灰砂漿強(qiáng)度應(yīng)與墻體材料強(qiáng)度相適應(yīng),外墻、廚廁等有防水要求的位置應(yīng)采用防水砂漿。墻體與混凝土交界處宜加掛防裂網(wǎng),對(duì)高層建筑八層以上外墻或要求較高的外墻宜滿掛網(wǎng)。也可以在外(內(nèi))墻抹灰砂漿中加入杜拉纖維等材料,改善砂漿的抗裂、抗?jié)B性能。抹灰前必須先進(jìn)行基層界面處理。墻面抹灰應(yīng)分次成活,每次厚度在 8mm左右。

(3)外墻面設(shè)計(jì)應(yīng)包括:基體處理、找平層、結(jié)合層、粘結(jié)層和面層。當(dāng)外墻鑲貼飾面磚時(shí),砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)滿足有關(guān)強(qiáng)制性條文的要求。

(4)墻體長度超過 5m應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱,墻體高度超過 4 m,應(yīng)設(shè)置腰梁,其梁高不小于 1/30梁長,且不小于 120mm。女兒墻、陽臺(tái)欄桿及較長的窗臺(tái)下砌體,應(yīng)加設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造柱及壓頂,構(gòu)造柱間距不宜大于 4m,構(gòu)造柱應(yīng)伸入壓頂并與鋼筋混凝土壓頂整體澆在一起。

(5)按設(shè)計(jì)和有關(guān)規(guī)范要求設(shè)置墻柱拉結(jié)筋,并砌入墻內(nèi)。填充墻與主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的縫隙應(yīng)采用砂漿填滿。

(6)墻內(nèi)預(yù)埋管線應(yīng)在彈線定位后,用機(jī)械刨坑開鑿,并應(yīng)在砌體砂漿強(qiáng)度達(dá)到 75%以上方可進(jìn)行。管線安裝后,坑槽應(yīng)用砂漿分層填塞嚴(yán)密,并在抹灰層內(nèi)沿縫長加掛寬度不小于 300mm的纖維網(wǎng)布或鋼絲網(wǎng)。

(7)門窗框安裝宜采用后塞口法施工。

以上這些方法主要是為了讓墻體成為一個(gè)可以盡量分散集中應(yīng)力的完整結(jié)構(gòu),同時(shí)也是提高墻體自身抗拉能力的技術(shù)措施。

4 結(jié) 論

施工中如果需要材料代換,除了要核算強(qiáng)度、截面等常規(guī)參數(shù)外,如果用不同材料替代時(shí)尤其要注意材料物理力學(xué)性能差異和工程特性的不同,以免造成工程質(zhì)量問題。

灰砂磚的干縮、吸水等物理性能以及力學(xué)性能都與紅磚有區(qū)別,如果使用不當(dāng)極易造成墻體開裂等事故。為此可以采取設(shè)計(jì)構(gòu)造措施和施工工藝措施加以預(yù)防。

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