砌體結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制研究

王 剛

(攀枝花學(xué)院交通與汽車工程學(xué)院，四川攀枝花 617000)

砌體結(jié)構(gòu)是由砌塊和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，具有布置形式靈活、造價(jià)較低、施工工藝較為簡單等優(yōu)點(diǎn)，成為應(yīng)用廣泛的一種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)代砌體結(jié)構(gòu)正從單一的磚石砌體結(jié)構(gòu)向新型砌塊結(jié)構(gòu)發(fā)展。在新技術(shù)新工藝的推動(dòng)下，砌體結(jié)構(gòu)將會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用前景，加強(qiáng)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制的研究非常必要。

1 存在問題

盡管砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，但其存在的質(zhì)量問題也十分嚴(yán)重。2008年5月12日四川省汶川縣發(fā)生里氏8.0級(jí)特大地震，7月廣東省建設(shè)廳組織的房屋鑒定專家救援隊(duì)對(duì)汶川縣城未完全倒塌的1 141棟房屋進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，所調(diào)查的磚木結(jié)構(gòu)及民房185棟，嚴(yán)重破壞及倒塌的107棟，占57.9%，砌體結(jié)構(gòu)房屋714棟，嚴(yán)重破壞及倒塌的303棟，占42.4%，而框架結(jié)構(gòu)96棟，嚴(yán)重破壞及倒塌的6棟，占6.3%(數(shù)據(jù)對(duì)比柱狀圖見圖1)。就該調(diào)查數(shù)據(jù)而言，砌體結(jié)構(gòu)存在的質(zhì)量問題十分嚴(yán)重。

圖1 嚴(yán)重破壞及倒塌房屋占該結(jié)構(gòu)類型百分比

2 砌體的設(shè)計(jì)質(zhì)量

由圖1可以得出結(jié)論:砌體結(jié)構(gòu)的抗震效果不如框架。是否在設(shè)計(jì)階段選擇結(jié)構(gòu)類型時(shí)應(yīng)該優(yōu)先考慮框架結(jié)構(gòu)，盡量避免或是放棄砌體結(jié)構(gòu)，根據(jù)中國建筑科學(xué)研究院王亞勇研究員、中國工程院院士黃衛(wèi)等人編寫的《汶川地震建筑震害啟示錄》，結(jié)果并非如此。圖2為平武縣南壩鎮(zhèn)單跨框架醫(yī)院與砌體結(jié)構(gòu)住宅震害對(duì)比圖。這兩個(gè)建筑位于同一地點(diǎn)、同樣的地質(zhì)條件，震害卻截然不同。該地區(qū)按7度設(shè)防，實(shí)際地震影響烈度為9度，已經(jīng)達(dá)到大震的標(biāo)準(zhǔn)。圖2左側(cè)為4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)醫(yī)院，該醫(yī)院帶懸挑走廊，豎向向后退臺(tái)，為不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)。由圖2可以看出該框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)嚴(yán)重破壞，接近倒塌。而右側(cè)為砌體結(jié)構(gòu)商住樓，由于嚴(yán)格按照規(guī)范，設(shè)置了良好的構(gòu)造柱和圈梁，結(jié)構(gòu)保持完好，幾乎見不到磚墻裂縫。

由此可知，只要嚴(yán)格執(zhí)行抗震規(guī)范，砌體結(jié)構(gòu)仍然能實(shí)現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標(biāo)。按照1974，1989，2001三個(gè)版本的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范實(shí)施年份進(jìn)行劃分，廣東省房屋鑒定專家救援隊(duì)對(duì)其調(diào)查的房屋數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，各時(shí)期嚴(yán)重破壞及倒塌房屋占該時(shí)期房屋總數(shù)百分比見圖3。我們不難發(fā)現(xiàn)不同時(shí)期建造的房屋震害明顯不同，1974年以前建的房屋震害最嚴(yán)重，隨著抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，震害逐漸減小。這也進(jìn)一步用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)印證了建筑的抗震能力主要取決于其執(zhí)行的抗震標(biāo)準(zhǔn)。因此要想保證砌體結(jié)構(gòu)的抗震要求，首先是嚴(yán)格按照抗震規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，其次嚴(yán)格保證施工質(zhì)量。

圖2 震害對(duì)比圖

圖3 房屋數(shù)據(jù)分析圖

3 砌體的施工質(zhì)量

設(shè)計(jì)階段是砌體工程質(zhì)量目標(biāo)的定義階段，而施工階段就是砌體工程質(zhì)量目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的階段了，再優(yōu)秀的設(shè)計(jì)沒有良好的施工管理，就如同空中樓閣一般不切實(shí)際。在施工階段，影響砌體質(zhì)量的主要因素有三個(gè):砌筑砂漿、砌塊強(qiáng)度、砌筑質(zhì)量。理論上講砌體的強(qiáng)度小于砌筑砂漿的強(qiáng)度及砌塊的強(qiáng)度。

3.1 砌筑砂漿的影響

砌體是用砂漿把單個(gè)砌塊按一定規(guī)則砌成的一個(gè)組合體，砂漿的強(qiáng)度直接影響到砌體的強(qiáng)度，隨著砌筑砂漿強(qiáng)度的降低砌體抗壓強(qiáng)度也隨之下降，見圖4(該數(shù)據(jù)的砌體為MU10燒結(jié)普通磚與不同強(qiáng)度砂漿組合的28 d齡期砌體)。砌筑砂漿強(qiáng)度首先取決于施工配合比，其次還與其原材料的質(zhì)量管理密切相關(guān)。

3.1.1 水泥的質(zhì)量問題

GB 50203-2002砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范工程強(qiáng)制性條文規(guī)定:“水泥進(jìn)廠使用前，應(yīng)分批對(duì)其強(qiáng)度、安定性進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。檢驗(yàn)批應(yīng)以同一生產(chǎn)廠家、同一批號(hào)為一批。當(dāng)在使用中對(duì)水泥質(zhì)量有懷疑或水泥出廠超過三個(gè)月(快硬硅酸鹽水泥超過一個(gè)月)時(shí)，應(yīng)復(fù)查試驗(yàn)，并按其結(jié)果使用。不同品種的水泥不得混合使用?！被旌鲜褂貌煌放频乃鄷?huì)因?yàn)樯a(chǎn)成分不同而影響砂漿的質(zhì)量。另外不宜用高強(qiáng)度的水泥配置純水泥砂漿，一般而言水泥的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇，配制水泥砂漿所采用的水泥不宜大于32.5級(jí)，配制水泥混合砂漿所采用的水泥不宜大于42.5 級(jí)。

3.1.2 砂子的質(zhì)量問題

1)砂子的粒徑過細(xì)，為了保證和易性，需要用增加水泥用量來包裹砂子的表面，因此一般砌體宜用中砂，毛石砌體宜用粗砂。2)砌體灰縫在8 mm～12 mm范圍內(nèi)，因此砂中不宜有過大的顆粒。3)草根、樹葉等有機(jī)物腐爛后會(huì)在砌筑砂漿中留下空洞，降低砂漿的強(qiáng)度。4)含泥的砂子也會(huì)降低砂漿的強(qiáng)度，通常強(qiáng)度不小于M5的水泥混合砂漿，其含泥量不應(yīng)超過5%，強(qiáng)度小于M5的水泥混合砂漿，含泥量不應(yīng)超過10%。為去除以上的草根、過大顆粒、泥團(tuán)等，砌筑砂漿在拌合前應(yīng)先過篩。

3.1.3 石灰的質(zhì)量問題

摻入石灰膏作為塑化劑，可以改善砂漿的和易性及保水性，但使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):生石灰熟化成石灰膏時(shí)，應(yīng)用孔徑不大于3 mm×3 mm的網(wǎng)過濾，熟化時(shí)間不得少于7 d;磨細(xì)生石灰粉的熟化時(shí)間不得小于2 d;沉淀池中貯存的石灰膏，應(yīng)采取防止干燥、凍結(jié)和污染的措施;配制水泥石灰砂漿時(shí)，不得使用脫水硬化的石灰膏。

3.1.4 水的質(zhì)量問題

被污染的水源含有有害物質(zhì)如糖、鹽、油等，會(huì)影響水泥的硬化，并可能對(duì)拉結(jié)筋造成腐蝕，因此水質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 63-2006混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3.1.5 外加劑的使用

外加劑(如例有機(jī)塑化劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑、防凍劑等等)的使用能有效的改善砂漿的性能，但應(yīng)經(jīng)檢驗(yàn)和試配符合要求后，方可使用。GB 50203-2002砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定:凡在砂漿中摻入有機(jī)塑化劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑、防凍劑等應(yīng)經(jīng)檢驗(yàn)和試配符合要求后方可使用。有機(jī)塑化劑應(yīng)有砌體強(qiáng)度和型式檢驗(yàn)報(bào)告。

3.2 砌塊的影響

砌塊對(duì)砌體強(qiáng)度的影響首先是砌塊自身的強(qiáng)度。當(dāng)砌塊本身的抗壓、抗彎強(qiáng)度低時(shí)，整個(gè)砌體工程的承載力必然降低，見圖5(該數(shù)據(jù)的砌體為不同強(qiáng)度燒結(jié)普通磚與M5砂漿組合的28 d齡期砌體)。

其次是砌塊的外觀也對(duì)砌體的強(qiáng)度有著重要影響。不整齊的砌塊，灰縫厚度不均勻，受壓時(shí)力不能均勻傳遞，出現(xiàn)應(yīng)力集中的地方會(huì)首先被破壞，影響砌體整體的抗壓抗彎強(qiáng)度。

另外，用磚砌筑時(shí)，磚本身的濕潤程度對(duì)砌體的整體強(qiáng)度也有顯著的影響，用干磚砌筑時(shí)，干磚會(huì)吸收掉砂漿表面的水分，使磚與砂漿的粘結(jié)力降低。有實(shí)驗(yàn)證明用干磚砌的墻其強(qiáng)度只能接近飽和時(shí)的50%～60%。正確的方法是磚應(yīng)提前1 d～2 d澆水濕潤，燒結(jié)普通磚的含水宜為10%～15%，現(xiàn)場(chǎng)簡單的檢驗(yàn)方法是將磚橫向切斷，四周的吸水程度達(dá)到1.5 cm為理想。小型混凝土砌塊因吸水率僅為粘土磚的12%～41%，故施工前不必澆水。

圖5 砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與砌塊強(qiáng)度的關(guān)系

3.3 砌筑質(zhì)量的影響

3.3.1 砌筑工人的素質(zhì)

砌筑工人的素質(zhì)對(duì)其所砌筑的砌體有著重要的影響。好的技術(shù)工人砌筑的砌體橫平豎直、灰縫飽滿、整體美觀、砂漿與砌體粘結(jié)良好。有實(shí)驗(yàn)比較，在施工條件完全相同的情況下，以高級(jí)技工砌筑砌體的強(qiáng)度為100%，各級(jí)別技工砌筑砌體的強(qiáng)度對(duì)比見圖6。

圖6 各級(jí)別技工砌筑砌體強(qiáng)度對(duì)比

3.3.2 砌筑方式

宜采用“三一”砌筑法，即一鏟灰、一塊磚、一揉壓，這種方法用磚面揉壓砂漿，使砂漿與磚粘結(jié)牢固。當(dāng)采用鋪漿法砌筑時(shí)，鋪漿長度不得超過750 mm，施工期間氣溫超過30℃時(shí)，鋪漿長度不宜超過500 mm。如果鋪灰過長，砌筑速度跟不上，砂漿的水分就會(huì)被底磚吸收，使新砌上的磚層不能與砂漿有效粘結(jié)。而且由于水泥砂漿和易性較差，擠漿費(fèi)勁，操作者若用大鏟式瓦刀鋪刮砂漿后，底灰易產(chǎn)生空穴，使砂漿與磚粘結(jié)不飽滿。

水泥砂漿的飽滿程度對(duì)砌體強(qiáng)度的影響很大，規(guī)范規(guī)定水平灰縫的飽滿度要達(dá)到80%。若水平灰縫不飽滿，則砌塊在受壓同時(shí)還要受彎，使砌體整體抗壓性能下降。若豎直灰縫不飽滿，則會(huì)使砌體抗剪強(qiáng)度下降40%～50%，而且會(huì)產(chǎn)生空隙，使防雨隔聲性能下降。

砌筑時(shí)還需拉皮數(shù)桿對(duì)灰縫的水平度進(jìn)行控制，不然砌體不水平豎直，必然使砌體局部受剪受彎，從而降低整體抗壓抗彎強(qiáng)度。

3.3.3 接槎的質(zhì)量問題

GB 50203-2002砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定“磚砌體的轉(zhuǎn)角處和交接處應(yīng)同時(shí)砌筑，嚴(yán)禁無可靠措施的內(nèi)外墻分砌施工。對(duì)不能同時(shí)砌筑又必須留置的臨時(shí)間斷處應(yīng)砌成鈄槎，鈄槎水平投影長度不應(yīng)小于高度的2/3”。規(guī)范之所以這么規(guī)定是因?yàn)槎啻握鸷Ρ砻?，砌體墻體破壞多發(fā)生在縱橫之間(見圖7)，先是拉裂然后外傾，最終倒塌。有實(shí)驗(yàn)表明，采用直槎加拉結(jié)筋時(shí)，其連接強(qiáng)度只比不加拉結(jié)筋的直槎提高30%，尚低于鈄槎方案10%，對(duì)縱橫墻連接整體起主導(dǎo)作用的仍是磚與砂漿之間的粘結(jié)力。

圖7 縱橫墻交接處震害

4 結(jié)語

以上幾個(gè)方面是筆者從事教學(xué)及工程實(shí)踐中總結(jié)出來的一些經(jīng)驗(yàn)之談。筆者認(rèn)為，嚴(yán)格的執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范，做好相應(yīng)的質(zhì)量管理，砌體結(jié)構(gòu)在保證其經(jīng)濟(jì)性與適用性等傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，其結(jié)構(gòu)安全性是可以得到良好保證的。

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