南疆鹽漬區(qū)磚混結(jié)構(gòu)裂縫防治

葛廣華 王 成 黎 亮 姚明星

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南疆鹽漬區(qū)磚混結(jié)構(gòu)裂縫防治

葛廣華 王 成 黎 亮 姚明星

當(dāng)前，磚混結(jié)構(gòu)在南疆地區(qū)仍被廣泛應(yīng)用。實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分磚混建筑墻體已出現(xiàn)不同形式和破壞程度的裂縫，嚴(yán)重影響建筑物的美觀和適用性，有的甚至已經(jīng)對建筑物的安全造成威脅。為了使磚混結(jié)構(gòu)建筑物在其設(shè)計使用年限內(nèi)滿足各項功能要求，本文針對南疆地區(qū)鹽漬土環(huán)境下磚混結(jié)構(gòu)裂縫的成因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的處治措施，以期對本地區(qū)的工程建設(shè)有所幫助。

在新疆南疆地區(qū)，磚混結(jié)構(gòu)在定居興牧工程和廉租房建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛，主要是由于其具有選材方便、對施工設(shè)備和施工工藝要求均較簡單、工期短、造價相對低廉等優(yōu)點，并且具有較好的隔熱、隔音等性能。但是，建筑物在正常使用過程中產(chǎn)生了各種不同形式的裂縫，這些裂縫直接影響建筑物的美觀和適用性，嚴(yán)重的會降低結(jié)構(gòu)的承載能力，對建筑物的安全性造成威脅。因此，分析裂縫產(chǎn)生的原因并提出相應(yīng)的防治措施是很有意義的。

裂縫成因

鹽漬土地基不均勻沉降引起

土壤鹽堿化和土地沙漠化是南疆地區(qū)明顯的地域特征。該區(qū)域特殊的水文地質(zhì)、地形地貌、含鹽母質(zhì)和鹽生植物等自然條件，使得存在于地下水和土壤中的鹽分隨土壤毛細(xì)作用被大量的遷移積聚至地表一定厚度范圍，形成了大面積分布的鹽漬土（鹽分以硫酸鹽和氯化物鹽為主）。鹽漬土的鹽脹和季節(jié)性的凍脹會對建筑物地基基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)等造成危害，使建筑物地基出現(xiàn)不均勻沉降，進(jìn)而引起基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)這種附加應(yīng)力達(dá)到墻體的抗拉或者抗剪強(qiáng)度時，墻體隨即開裂，而且裂縫隨地基不均勻沉降變形的增加而增大。

通過實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鹽漬土地基不均勻沉降引起的裂縫形態(tài)不一，主要形式有斜向裂縫、八字形裂縫和豎向裂縫等。而且，在門、窗洞口等剛度被削弱的部位斜裂縫和八字形裂縫出現(xiàn)的較多，大致呈45°方向傾斜。豎向裂縫主要出現(xiàn)在墻體中部或者地基不均勻沉降變形較大而砌體相互連接薄弱的其他部位。

溫度變化和砌體干縮引起

眾所周知，溫度的變化會引起材料的熱脹冷縮。當(dāng)環(huán)境溫度使建筑物表面溫度迅速變化時，由于建筑材料本身的熱傳導(dǎo)性能較差，建筑物內(nèi)部仍處于原溫度，這種差異必然會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生附加溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力達(dá)到墻體的抗拉強(qiáng)度時就會引起墻體開裂。

南疆地區(qū)屬暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，極端最高氣溫40℃，極端最低氣溫-33.2℃，太陽輻射年均133.7～146.3 kCal/cm2，年均日照2556.3～2991.8h，日照率為5869%，晝夜溫差大（通常在12℃以上，最大可達(dá)35.8℃）。磚砌體的溫度線膨脹系數(shù)為6×10-5/℃，混凝土的溫度線膨脹系數(shù)為12×10-5/℃。對磚混結(jié)構(gòu)來說，由于同一部位的磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)件存在熱脹冷縮性能差異而產(chǎn)生相對溫差導(dǎo)致相互間的變形不協(xié)調(diào)，從而在二者的結(jié)合位置處產(chǎn)生水平推力，當(dāng)溫度應(yīng)力達(dá)到墻體水平抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生溫度裂縫。

通過實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，溫度裂縫的形式主要有“八”字形斜裂縫、水平裂縫和豎向裂縫?！鞍恕弊中涡绷芽p通常出現(xiàn)在墻體端部，尤其是門、窗洞口的四角最多。隨著溫度的升高，鋼筋混凝土板的伸長量比磚墻的要大得多，致使頂層墻體在溫度應(yīng)力作用下產(chǎn)生分布極不均勻的拉應(yīng)力和切應(yīng)力，且兩端大而中部小，因而使得頂層墻體端部大多出現(xiàn)“八字形”裂縫，而且屋面保溫隔熱層的材料和施工質(zhì)量越差，屋面和墻體的相對位移就越大，裂縫開展就越明顯。水平裂縫常出現(xiàn)于頂層窗臺和墻體交接部位、屋面板下的外墻部位和女兒墻根部與平屋頂交接處等部位。而且房屋的長高比越大，層高越大，越容易在頂層外墻的窗臺部位出現(xiàn)水平裂縫，同時窗口還伴隨產(chǎn)生對角斜裂縫，這些裂縫產(chǎn)生的原因主要是屋面板和墻體溫度變形不一致所致，使屋面板的水平伸長對墻體產(chǎn)生水平向外的推力，外墻在水平推力作用下發(fā)生側(cè)向彎曲而導(dǎo)致開裂，有的甚至?xí)诮ㄖ锼慕切纬砂橇芽p。豎向裂縫多發(fā)生在窗間墻處，有的會向下延伸數(shù)層，究其原因主要是因為窗間墻是受力比較薄弱的部位，在過梁的荷載和其自身熱脹冷縮的影響下，屋面板傳給墻體向外的拉力和過梁傳給窗間墻的壓力共同作用下，窗間墻很容易產(chǎn)生豎向裂縫。

塊體材料干縮變形很小且變形完成快，但是砂漿隨著含水量的降低會產(chǎn)生較大的干縮變形，進(jìn)而導(dǎo)致墻體產(chǎn)生微細(xì)裂縫，這些微細(xì)裂縫在水平荷載作用下有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。由此引起的裂縫主要表現(xiàn)為內(nèi)、外縱墻中的“八字形”裂縫和屋頂圈梁下的水平縫與包角縫。

設(shè)計不合理引起

抗裂構(gòu)造措施設(shè)計不到位

部分設(shè)計人員認(rèn)為磚混結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)等其它結(jié)構(gòu)形式簡單，強(qiáng)度設(shè)計結(jié)束后，只是引用圖集內(nèi)的抗裂構(gòu)造措施，沒有針對性的提出南疆鹽漬土地基情況下的相應(yīng)構(gòu)造措施。

保溫隔熱層設(shè)計不合理

進(jìn)行屋面和外墻保溫層設(shè)計時，沒有按照國家和自治區(qū)規(guī)定的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱工計算，只是按常規(guī)做法進(jìn)行保溫設(shè)計。

變形縫位置設(shè)置不合理

沒有充分考慮到建筑物的長度、體型以及與相鄰建筑物的關(guān)系導(dǎo)致變形縫的設(shè)計位置不在其充分發(fā)揮作用處。

圈梁和構(gòu)造柱設(shè)置不合理

對鹽漬土地基的鹽脹和溶陷性認(rèn)識不足，導(dǎo)致圈梁和構(gòu)造柱布置不當(dāng)，使得地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的變形不協(xié)調(diào)。

施工質(zhì)量不合格引起

施工質(zhì)量和材料好壞與建筑物的裂縫有最直接的關(guān)系。在實地調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

個別施工單位在施工中選用的磚和砂漿不符合設(shè)計要求，比如過火磚和欠火磚在墻體砌筑時混雜使用，砂漿中所選用的細(xì)集料雜質(zhì)較多；

墻體施工時砂漿飽滿度不夠，墻體的垂直度和平整度存在超出規(guī)范要求的誤差；

基礎(chǔ)施工前，未對鹽漬土地基進(jìn)行有效的處理，為土體鹽脹-凍脹變形埋下了安全隱患；

墻體中預(yù)埋管線開槽對墻體穩(wěn)定性造成影響。

防治措施

防治鹽漬土地基不均勻沉降引起裂縫的措施

采用強(qiáng)夯法處理。 鹽漬土地基經(jīng)強(qiáng)夯后，使土體內(nèi)土顆粒之間的相對位置發(fā)生變化，破壞了其原有的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，使地下水和土體中的鹽分向上遷移得到有效遏制，較大幅度地提高建筑物的地基承載力和改善土體的物理力學(xué)特性，可有效消除鹽脹的危害。

采用樁基。在南疆部分區(qū)域，鹽漬土層厚度較大，致使地基承載力低，在選用其他方法不經(jīng)濟(jì)或者有困難時，可選用樁基。樁基可以有效的將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳到地基深處承載力較大的土層上，或使軟弱的鹽漬土層受到擠壓，從而可以有效的提高土壤的承載力和密實度，以減小地基的不均勻沉降。

基地做隔離帷幕。當(dāng)鹽漬土地基不能全部挖除或者有困難時，可在基底夯實后鋪塑料薄膜，隔斷下層鹽分向上遷移的通道，從而減小地基的不均勻沉降。

防治溫度變化和砌體干縮引起裂縫的措施

合理設(shè)置伸縮縫。伸縮縫位置應(yīng)選擇在容易引起溫度應(yīng)力集中以及最容易消除裂縫產(chǎn)生的部位。

合理設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱。在屋面板和樓面板下設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱，使其相互之間形成弱框架，可以有效防止裂縫的產(chǎn)生和開展。

做好屋面和墻體的保溫層。屋面和墻體的保溫層設(shè)置應(yīng)通過國家和自治區(qū)的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計算后設(shè)置，并且屋面保溫層應(yīng)設(shè)置分倉縫，并與女兒墻隔開，縫寬不得小于30mm。采用新型保溫材料，也可以更好地減小鋼筋混凝土板與磚砌體的溫度線膨脹系數(shù)之間的差異，有效遏制裂縫的開展。

設(shè)計不合理引起裂縫的防治措施

地基承載力設(shè)計。對較為復(fù)雜的地基一定要加強(qiáng)地基承載力的復(fù)核驗算，并能針對局部不良地基提出有針對性的處理措施。

對新建的磚混結(jié)構(gòu)房屋，除了按照國家和自治區(qū)的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行抗裂構(gòu)造措施設(shè)計以外，對容易產(chǎn)生裂縫的部位可以咨詢施工、監(jiān)理人員進(jìn)行局部加強(qiáng)抗裂構(gòu)造措施。

施工質(zhì)量不合格引起裂縫的防治措施

嚴(yán)格按施工規(guī)范施工。施工前一定要做好技術(shù)交底，并經(jīng)各班組負(fù)責(zé)人簽字確認(rèn)，按步驟進(jìn)行作業(yè)，不得圖方便和為加快施工進(jìn)度而省工序，而且半磚的使用也要符合施工規(guī)范要求。

嚴(yán)格控制進(jìn)場材料質(zhì)量。所有進(jìn)入施工現(xiàn)場的水泥、磚、鋼筋和外加劑等必須具有有效的合格證和檢驗報告，并和現(xiàn)場監(jiān)理一起對所用材料進(jìn)行抽樣復(fù)檢，做到不合格的材料堅決不用。

結(jié)語

南疆鹽漬土環(huán)境下磚混結(jié)構(gòu)易于開裂，并且多因素共同作用引起的裂縫較多。通過以上分析可知，只要設(shè)計、施工和監(jiān)理人員共同努力，嚴(yán)格遵守國家和自治區(qū)的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，裂縫完全可以預(yù)防和控制。

葛廣華1王 成1黎 亮1姚明星2

1.塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院；2.第一師阿拉爾市建筑材料檢測中心

葛廣華（1980－）女，講師，主要從事土木工程專業(yè)的教學(xué)和科研工作；通訊作者簡介：王成（1978－），男，副教授，主要從事土木工程專業(yè)的教學(xué)和科研工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.10.044

塔里木大學(xué)校長基金項目（TDZKSSZD201306）；塔里木大學(xué)校長基金重大培育項目（TDZKPY201401）