基于ALC墻板填充墻裂縫的成因及防裂關(guān)鍵技術(shù)

楊志明

（中鐵一局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，陜西 西安 710000）

0 引言

隨著近幾年來建筑市場墻體施工應(yīng)用材料的不斷創(chuàng)新，人們對于綠色環(huán)保的認(rèn)識不斷深化，普通的黏土磚已經(jīng)逐漸被淘汰，而低污染、低能耗的ALC輕質(zhì)墻板已經(jīng)逐漸成為建材市場的主流。將國外在輕質(zhì)墻體方面的先進(jìn)研究成果與施工技術(shù)引入我國，將其與國內(nèi)建筑行業(yè)的實際情況相結(jié)合，通過對此方面內(nèi)容的消化與吸收，研制出符合我國國情與需要的新型ALC墻板材料，以此種方式，助力我國墻體工程施工材料從實心黏土磚到新型墻板的轉(zhuǎn)型，目前，相關(guān)此方面內(nèi)容的研究已經(jīng)是建筑行業(yè)的一個全新研究與發(fā)展方向。

自改革開放之后，特別是在20世紀(jì)90年代之后，隨著國家經(jīng)濟(jì)、社會和現(xiàn)代化建設(shè)的持續(xù)加快，城市建設(shè)工作的不斷推進(jìn)，高層建筑的發(fā)展速度呈現(xiàn)出一種全新的趨勢，這也為ALC輕質(zhì)墻板的應(yīng)用提供了前所未有的發(fā)展機(jī)會。然而，目前國內(nèi)對ALC新型墻板的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品應(yīng)用水平還比較低，在實際工程中也存在著不少問題。為解決此方面內(nèi)容，陳新旭[1]在開展了研究后，以ALC輕質(zhì)隔墻板施工為切入點，進(jìn)行了墻板施工中的裂縫防治技術(shù)研究，以此種方式，為ALC墻板施工提供全面的技術(shù)支持。施偉杰[2]在進(jìn)行ALC墻板施工的研究后，進(jìn)行了此類工程項目施工要點的分析，并提出了項目在施工中的注意事項的研究，以此種方式，為項目的規(guī)范化施工提供技術(shù)支持與支持。除上述內(nèi)容，以邱陽[3]為代表的科研小組在開展研究后，以某地區(qū)裝配式建筑工程項目為例，進(jìn)行了ALC墻板裝修施工技術(shù)方案的設(shè)計，在真正意義上為ALC墻板在市場內(nèi)的推廣應(yīng)用提供案例支撐。

但在深入研究中發(fā)現(xiàn)，ALC墻板填充墻中，墻體與墻體、墻體與框架等節(jié)點處的裂縫較為普遍和突出，如何有效地控制節(jié)點處的裂縫已成為墻板工程項目施工中亟待解決的關(guān)鍵問題，但顯而易見的是，目前相關(guān)此方面內(nèi)容，尚缺乏系統(tǒng)性的研究。為規(guī)范ALC墻板填充墻的施工，解決墻板施工后的裂縫問題，本文將在此次研究中，以陜西省富平縣富閻第一小學(xué)項目為例，開展如下文所示的研究。

1 項目實例與裂縫開裂形式

1.1 工程概況

ALC墻板填充墻結(jié)構(gòu)的開裂控制是一項非常復(fù)雜的工程，僅靠理論計算，研究者很難對其進(jìn)行客觀的力學(xué)仿真。同時，此類新型墻板的施工受現(xiàn)場作業(yè)規(guī)模、資金等多種因素的集中制約，往往無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。目前，國內(nèi)建筑市場與科研單位針對這一問題的研究多以定性研究為主，沒有給出切實可行的防治措施。為在真正意義上落實此方面工作，解決墻體施工后的開裂問題，本次研究將以陜西省富平縣富閻第一小學(xué)項目為例，應(yīng)用ALC墻板填充墻裂，進(jìn)行該建筑工程的ALC墻板施工。為確保工程項目的順利實施，施工前，對該項目的設(shè)計概況進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 陜西省富平縣富閻第一小學(xué)項目設(shè)計概況

根據(jù)設(shè)計圖紙要求，本工程墻體均為B05級蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板材（ALC），其中外墻采用200厚，內(nèi)隔墻為200厚。

1.2 裂縫產(chǎn)生部位、開裂形式與成因分析

掌握工程項目的基本情況后，對ALC墻板填充墻在施工中較為常見的裂縫、裂縫產(chǎn)生部位、開裂形式等進(jìn)行分析。較為常見的裂縫包括水平方向裂縫、豎直方向裂縫、斜向裂縫、組合裂縫和交叉類裂縫。對不同類型裂縫的出現(xiàn)位置進(jìn)行分析，如表2所示。

表2 不同類型裂縫的出現(xiàn)位置

表3 ALC墻板填充墻裂縫的多發(fā)部位

對常見的裂縫形式進(jìn)行描述，如圖1所示。

圖1 ALC墻板填充墻上較為常見的裂縫形式

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對ALC墻板填充墻裂縫的多發(fā)部位進(jìn)行分析。見下表：

從材料、構(gòu)造等方面分析，ALC墻板填充墻的受力性能不能滿足設(shè)計要求；墻體在施工時出現(xiàn)了較大的結(jié)構(gòu)性破壞；墻板施工中嵌縫灰漿不完全，各材質(zhì)連接處沒有加勁鋼筋；在嵌縫之前，沒有對ALC墻板表面進(jìn)行充分的清潔和濕潤、嵌縫間隔的時間不足；外墻面層施工完畢后沒有及時進(jìn)行維護(hù)等，都會造成ALC墻板填充墻出現(xiàn)空洞、龜裂等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致外墻出現(xiàn)裂縫。就開裂時間而言，大部分墻體會在施工1～2年后出現(xiàn)明顯的裂紋移動，并且隨著時間的延長，裂紋移動的幅度逐漸減小，最終達(dá)到一個穩(wěn)定狀態(tài)（微小的裂紋移動）。對裂縫成因、出現(xiàn)時間、產(chǎn)生部位等進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如表4所示。

表4 裂縫成因、出現(xiàn)時間、產(chǎn)生部位

2 免抹灰防裂關(guān)鍵技術(shù)

2.1 ALC墻板材料選擇

在對ALC墻板材料選擇時，首先，必須選擇具有良好的體積穩(wěn)定性和抗裂性[6]。其次，材料必須具備良好的適應(yīng)性，在墻體材料設(shè)計中，應(yīng)選用較低的干縮率，并對墻體的水分含量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。以此確保墻板的各項指標(biāo)均能夠滿足國家規(guī)定要求的條件，具備充足的晾曬時間和干燥度。提出墻板制造企業(yè)應(yīng)改用特殊的水性隔離劑，以替代傳統(tǒng)廢油的要求[7]。廠商須按項目部確定的規(guī)格及數(shù)量進(jìn)行生產(chǎn)，項目部應(yīng)于當(dāng)天通知生產(chǎn)部，并在各墻板上標(biāo)注出相應(yīng)的樓層。不得將質(zhì)量不合格的墻板運至工地。ALC墻板的技術(shù)指標(biāo)如表5所示。

表5 ALC墻板技術(shù)指標(biāo)記錄表

對于墻板的運輸過程也要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在裝車的時候，在墻板的高度方向上，最多可以疊三層，并且要保證綁扎牢固。在下雨天運輸墻體時，為了防止墻體吸收水分，一定要加一塊防水布[8]。墻板進(jìn)入施工現(xiàn)場后，應(yīng)盡量降低運輸量，安裝后不可作大范圍的調(diào)整或移動，以免發(fā)生缺棱掉角現(xiàn)象。圖2為ALC墻板圖樣和實例圖。

圖2 ALC墻板圖樣與實例圖

要求ALC墻板的最大長度不得超過6 000mm，長度模數(shù)不得超過100mm。在上述依托的工程項目當(dāng)中，按照其樓層的實際高度確定ALC墻板的高度[9]。除此之外，要求ALC墻板材料的標(biāo)準(zhǔn)寬度為600mm。與ALC墻板配套的材料包括專用砂漿材料、焊條材料、管卡、勾頭螺栓等。表6和表7中分別記錄了ALC墻板外觀質(zhì)量要求和尺寸偏差要求。

表6 ALC墻板外觀質(zhì)量要求記錄表

表7 ALC墻板尺寸偏差要求記錄表

上述表中，L代表ALC墻板的長度。ALC墻板是一種非易燃材料，普通薄板的墻體耐火極限要大于各類建筑物內(nèi)、外墻的一級耐火極限[10]。300mm規(guī)格的ALC墻板，其耐火極限應(yīng)當(dāng)大于或等于8h，200mm規(guī)格的ALC墻板，其耐火極限為8h。ALC墻板材料與主體結(jié)構(gòu)之間應(yīng)當(dāng)采用柔性方式連接，當(dāng)板與其他墻體、梁、柱相連接時，結(jié)合部位應(yīng)留設(shè)10～20mm的縫隙。板材墻體大面批嵌或粉刷前，墻板板縫間、墻板與不同材質(zhì)材料的連接處金屬件與板或其他材料的連接處等均應(yīng)加貼耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布。本工程因后續(xù)班組會進(jìn)行整墻掛網(wǎng)，為避免材料浪費和工序重復(fù)，故班組不進(jìn)行掛網(wǎng)作業(yè)。

2.2 單塊ALC墻板含水率控制

在對單塊ALC墻板的含水率進(jìn)行控制前，需要明確影響ALC墻板含水率的因素以及含水率的具體計算方式。ALC墻板含水率是指墻板孔隙結(jié)構(gòu)中吸收的水分量，或墻板含水的飽和度，其計算公式為式（1）：

式中：W代表ALC墻板含水率。Gs代表ALC墻板含水時的重量。Ggo代表ALC墻板絕對干重量。通常情況下，而ALC墻板的水分含量越高，那么在干燥和高溫的環(huán)境下，其水分流失的速度就越快，收縮的速度也就越快。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對ALC墻板材料和墻體干縮變形的有效控制，對其含水率給出明確規(guī)定。ALC墻板的線性干縮率越大，或墻板在光環(huán)境中的平均相對濕度越低，其含水率限值也會相對較低。根據(jù)上述分析，可以從以下兩個方面實現(xiàn)對單塊ALC墻板含水率的控制。第一，改進(jìn)ALC墻板的生產(chǎn)工藝。ALC墻板在蒸養(yǎng)時，受蒸汽的作用，使墻體的含水量增加。在這種情況下，如果直接用于安裝上墻，會造成墻體過度變形，從而導(dǎo)致墻體開裂。從目前 ALC墻板的生產(chǎn)規(guī)程要求可以看出，在墻板完成后，一定要經(jīng)歷一個靜置期，靜置期通常不低于28d。由于其對堆場要求很高，所以實際操作起來比較困難，并且由于溫度、濕度等因素的影響，其處理效果并不十分穩(wěn)定。為了能夠在ALC墻板出廠時確保其含水率穩(wěn)定，在生產(chǎn)過程中，增加風(fēng)干裝置，以確保其水分含量不變，使其達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。第二，在施工過程中對現(xiàn)場進(jìn)行保護(hù)也能夠在極大程度上實現(xiàn)對ALC墻板在安裝時含水率的控制。ALC墻板表面的防護(hù)狀態(tài)對墻體的含水率有較大的影響。首先，墻體面板要按計劃進(jìn)場，要達(dá)到進(jìn)場數(shù)量，進(jìn)場時間要適時。其次，墻體板材要在工地上堆放在棚子里，而且要選在地勢較高的地方，墻體板材不能直接堆在地上，下面要做好架設(shè)，或者做好其他的防水處理措施，以免被雨水打濕。第三，在墻板安裝上墻后，對粉刷時間進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保其干燥充分。這一措施也是降低ALC墻板含水率的補(bǔ)救措施，合理實施可以有效克服墻體質(zhì)量通病問題。若墻面貼合前，其水分未達(dá)規(guī)定的控制范圍，則需在貼合墻面后，使其充分失水。由于墻面本身的含水量未達(dá)到施工要求，加之砂漿本身含水量較高，故不能馬上進(jìn)行涂刷操作。ALC墻板上墻后，單面豎向通風(fēng)時，其失水速度最快。根據(jù)工程實踐，墻體的粉刷應(yīng)當(dāng)在墻板出廠后的70d以后進(jìn)行，在進(jìn)行施工中，應(yīng)按墻體的實際含水率來決定最佳粉刷時間。

2.3 不同連接位置防裂設(shè)計構(gòu)造

在ALC墻板安裝調(diào)試完畢后，可選用管卡法進(jìn)行固定，以此有效避免墻體開裂問題產(chǎn)生。在固定時，將ALC墻板上端卡入管卡。使用兩根25mm長的射釘，將管夾緊固于建筑地板。加固完畢后，墻體上端與結(jié)構(gòu)樓板之間的預(yù)留縫隙應(yīng)控制在8 ～15 mm的范圍內(nèi)。圖3為ALC墻板上端與主體連接構(gòu)造示意圖。

圖3 ALC墻板上端與主體連接構(gòu)造示意圖

ALC墻板下部暫時用木楔固定，留出5～15mm空間。在板長小于或等于4m的建筑中，只隔墻轉(zhuǎn)角、較窄門垛及拼裝板材時，被切割成平口的墻板根部要加設(shè)管卡連接，而其他的支架根部則是用1:3水泥砂漿嵌填，不需要設(shè)置管卡連接。當(dāng)板材的長度高大于4m時，每一層的底板都要用管卡法進(jìn)行緊固。圖4為ALC墻板下端與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造圖。

圖4 ALC墻板下端與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造圖

外墻板連接方式選用接縫鋼筋法進(jìn)行固定。在安裝外墻板之前，需要先結(jié)合墻體的尺寸在每一片外墻板上的“C”形凹槽相應(yīng)的建筑物的頂部和底部，打上特殊的膨脹頭，然后在該膨脹頭內(nèi)灌入 L=500的Φ8號鋼筋。外墻安裝好后，要用特殊的工具，將1 : 3的水泥砂漿倒入“C”型凹槽中，以保證砂漿的充填。這時，“C”形凹槽中的砂漿、鋼筋與 ALC墻體結(jié)合在一起，如圖5所示。

圖5 外墻板與主體防裂連接構(gòu)造圖

ALC墻板在安裝之后，應(yīng)該待墻面達(dá)到一定的強(qiáng)度后，才能進(jìn)行開槽開洞。在施工之前，應(yīng)該按照設(shè)計圖在墻板上對管道的位置和走向進(jìn)行彈線定位。在施工過程中，采用小型切削設(shè)備，配合打孔設(shè)備，根據(jù)定位線切割位置，完成打孔。不得任意鉆孔，鑿槽，損壞接頭。墻面上的溝槽應(yīng)沿著墻面的縱長方向進(jìn)行，溝槽的深度不應(yīng)超過板材厚度的1/3。墻體板槽的寬度和深度不得大于板寬和深度的1/2。隔墻內(nèi)的垂直管道宜設(shè)置在兩個面板之間的拼縫處，垂直管道密集處宜采用現(xiàn)場澆筑C20混凝土。管道鋪設(shè)完畢后，應(yīng)以1:3的水泥灰漿填充，使其表面略高于墻面5 mm，并用特殊的修補(bǔ)材料進(jìn)行補(bǔ)平處理。隔斷板角部或“T”形接頭，應(yīng)使用不生銹的φ6螺栓緊固。在頂部以及底部銷釘位置上應(yīng)當(dāng)將其與墻頂之間的間隔控制在650～750mm范圍內(nèi)，兩個銷釘之間的距離應(yīng)當(dāng)設(shè)置為1 500mm。在兩個不同方向的壁板上用銷釘固定，總深度應(yīng)該大于其中一個壁板厚度的加倍100mm。隔板為“十”字形連接，使用M10螺釘及“U”形夾板進(jìn)行緊固。

2.4 ALC墻板填充墻洞口防裂與加固

在洞口上部安裝時，內(nèi)墻門洞口上部應(yīng)當(dāng)在施工條件允許的情況下，盡可能使用單塊橫板或多塊橫板的安裝方法，它支撐在隔墻上的長度不能大于100mm，在支座面上應(yīng)鋪設(shè)專用砂漿。在橫板端部與隔墻板側(cè)面之間應(yīng)當(dāng)預(yù)留一個寬度在8～16mm的空隙，并在空隙當(dāng)中填入PU發(fā)泡劑，同時，每一根橫梁的兩端，都要用螺釘固定。圖6為門洞寬度小于1 500mm時的防裂連接構(gòu)造圖。

圖6 門洞寬度小于1500mm時的防裂連接構(gòu)造圖

內(nèi)隔墻施工完成后，需要開設(shè)洞口，其中包括門窗洞口、風(fēng)管洞口等。沿洞口周圍增設(shè)焊接閉合角鋼框架。要求框架與板結(jié)構(gòu)之間的縫隙選用專業(yè)補(bǔ)修材料進(jìn)行補(bǔ)平，外墻板的外側(cè)應(yīng)當(dāng)使用建筑密封膠進(jìn)行封閉處理。通過洞口的設(shè)施，例如通風(fēng)管道等，不能安裝在鋼筋骨架上，應(yīng)當(dāng)預(yù)留出10～20mm的空隙。利用角鋼，對洞口進(jìn)行加固處理。在開設(shè)洞口之前，在洞口的頂部，首先要開啟一個槽口，將頂部的增強(qiáng)角鋼塞入到槽口中，角鋼的長度每邊要比洞口的寬度為100 mm，然后再開啟一個洞口。開孔后，洞口兩邊的板壁寬度不應(yīng)小于300mm。ALC墻板填充墻施工的過程中，應(yīng)當(dāng)在外墻洞口位置設(shè)置預(yù)留空間，對洞口加固鋼材的選擇，主要取決于門洞口寬度大?。寒?dāng)門洞口寬度小于或等于1 000mm時，應(yīng)選用80×8（豎向）和70×8（橫向）加固鋼材；當(dāng)門洞口寬度在1 000～2 400mm范圍內(nèi)時，應(yīng)選用100×8（豎向）和80×8（橫向）加固鋼材；當(dāng)門洞口寬度在2 400～3 000mm范圍內(nèi)時，應(yīng)選用L90×8（豎向）和L80×8（橫向）加固鋼材。

3 防裂效果分析

為規(guī)范ALC墻板填充墻的施工，避免墻體在施工中出現(xiàn)裂縫，施工前，進(jìn)行現(xiàn)場的機(jī)具準(zhǔn)備工作。墻板施工中的所用機(jī)具如表8所示。

表8 ALC墻板填充墻施工所用機(jī)具

按照規(guī)范，進(jìn)行此工程項目的ALC墻板填充墻施工，施工后，對ALC墻板安裝質(zhì)量進(jìn)行初步驗收，在此過程中，采用觀察、測量等檢查手段，進(jìn)行墻板安裝垂直度、平整度、轉(zhuǎn)角、位置的規(guī)正檢驗，確保相關(guān)工作符合標(biāo)準(zhǔn)后，采用觀察、手摸等檢查手段，進(jìn)行ALC墻板表面光滑程度、接縫順直情況的檢驗，通過上述方式，確保施工后ALC墻板表面無明顯的缺損、裂縫。在此基礎(chǔ)上，按照下述標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行墻板允許偏差、隔墻板安裝允許偏差的設(shè)計與質(zhì)量檢驗，如表9～10所示。

表9 外墻板安裝允許偏差（mm）

表10 隔墻板安裝允許偏差

確保外墻板安裝偏差、隔墻板安裝偏差在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)后，拍攝陜西省富平縣富閻第一小學(xué)項目的ALC墻板填充墻施工效果圖，如圖7所示。

圖7 陜西省富平縣富閻第一小學(xué)項目的ALC墻板填充墻施工效果圖

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)行ALC墻板施工防裂縫效果的檢驗。檢驗過程中，對同一位置ALC墻板防裂施工前與防裂施工后的變形情況進(jìn)行統(tǒng)計。在排除外界相關(guān)因素影響的前提下，進(jìn)行ALC墻板施工后防裂效果的檢驗，為確保檢驗結(jié)果的真實性、可靠性，實驗過程中，應(yīng)安排專門的技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄與審核。記錄實驗結(jié)果，如圖8所示。

圖8 ALC墻板防裂施工前與防裂施工后的變形情況記錄與統(tǒng)計

上圖中，變形量增加表示墻板施工后由于應(yīng)力、溫度、干縮等多種因素的影響發(fā)生了形變，變形量局部減少表示墻板施工后形變發(fā)生了回縮。

4 結(jié)論

因ALC墻板填充墻在工程項目中應(yīng)用具有較強(qiáng)的自材性，且墻板在施工中具有體積大、顯著的收縮性、吸收性、易風(fēng)干、抗剪強(qiáng)度低、抗拉力弱等特點，導(dǎo)致墻體在施工后經(jīng)常會出現(xiàn)開裂等方面的安全隱患。此種現(xiàn)象不僅會影響建成建筑項目的外觀，還在一定程度上影響建筑墻體的使用壽命。因此，如何規(guī)范ALC墻板的施工，分析墻體裂縫的成因，制定專項防治措施，是施工方當(dāng)前迫切需要解決的問題。為落實此項工作，實現(xiàn)對ALC墻板在施工后裂縫的控制，提高建筑墻體結(jié)構(gòu)的使用年限，優(yōu)化其綜合性能，本次研究將陜西省富平縣富閻第一小學(xué)作為研究對象，完成了此次研究。通過此次研究，得到如下結(jié)論：

（1）從圖8所述的內(nèi)容可以看出，無論是防裂技術(shù)應(yīng)用前、還是防裂技術(shù)應(yīng)用后，ALC墻板都存在一定的變形（變形達(dá)到一定程度后將造成墻板結(jié)構(gòu)性裂縫）。但根據(jù)圖中折線的變化趨勢可以看出，防裂技術(shù)應(yīng)用后，在相同的時段內(nèi)，ALC墻板的變形量明顯下降，說明應(yīng)用本文設(shè)計的應(yīng)用進(jìn)行填充墻的施工，可以實現(xiàn)對ALC墻板裂縫的防治與控制，即本次設(shè)計的免抹灰防裂技術(shù)應(yīng)用效果較好，根據(jù)工程實際情況，按照規(guī)范進(jìn)行ALC墻板的施工，可以滿足項目建設(shè)中的防裂縫需求。

（2）為實現(xiàn)對ALC墻板施工作業(yè)技術(shù)方案的進(jìn)一步深化，可以在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，成立以項目經(jīng)理為核心的工程施工質(zhì)量保證體系，安排不同部門技術(shù)人員在工程中的職責(zé)，確保各方人員能夠在項目施工中履行各項管理職責(zé)，保證施工生產(chǎn)的安全有序進(jìn)行。同時，在本工程施工中，成立全方位的質(zhì)量管理體系，確保工程施工過程落實各項質(zhì)量管理制度，保證質(zhì)量合格。通過此種方式，實現(xiàn)對ALC墻板施工技術(shù)方案的完善、優(yōu)化，為新型輕質(zhì)墻板在建筑工程市場內(nèi)的推廣應(yīng)用提供全面的技術(shù)支持與指導(dǎo)。