某宿舍樓加氣混凝土砌塊填充墻開裂原因分析與處理

賀康

（中建四局第五建筑工程有限公司，廣東 廣州 510000）

1 工程概況

1.1 結(jié)構(gòu)概況

某學(xué)校中高層宿舍樓為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，基礎(chǔ)采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，地下1層，地上7層。地下室為停車庫，首層架空，2～7層作為學(xué)生宿舍，層高3.2 m，建筑高度23.95 m，總建筑面積11 505 m2，除地下室外，填充墻體均采用加氣混凝土砌塊。

1.2 原材料

填充墻采用規(guī)格600 mm×200 mm×200 mm的A5.0加氣混凝土砌塊及M5砂漿砌筑，抗壓強(qiáng)度平均值≥5.0 MPa（實(shí)測6.2 MPa），抗壓強(qiáng)度最小值≥4.0 MPa（實(shí)測6.1 MPa），干體積密度≤725 kg/m3，干燥收縮值（標(biāo)準(zhǔn)法）≤0.5 mm/m（實(shí)測0.37 mm/m）。

2 開裂狀況及裂縫形態(tài)

2.1 裂縫概況

該宿舍樓于2019年1月開工建設(shè)，同年9月結(jié)構(gòu)封頂，2020年3月完成砌體施工。2020年7月墻面膩?zhàn)油苛鲜┕ね瓿珊?，?jīng)現(xiàn)場巡查，宿舍填充墻大面積開裂，裂縫寬度0.1～0.3 mm，內(nèi)裂縫均為進(jìn)入宿舍后由左向右看墻面裂縫的地面投影，具體畫法如圖1所示。各樓層墻面裂縫分布如圖2所示。

圖1 墻面裂縫平面示意

圖2 2～7層填充墻裂縫投影

2.2 裂縫位置、數(shù)量及形態(tài)統(tǒng)計(jì)

（1）墻體裂縫走向基本為斜向、部分呈豎向，且基本未上下貫通（即上不通頂、下不到底）。

（2）存在少量水平裂縫（僅梁底出現(xiàn)少數(shù)，因頂磚斜砌不密實(shí)造成）。

（3）裂縫分布位置不固定，多數(shù)位于填充墻中部，且靠近電線盒、或沿線盒上下發(fā)展，填充墻與結(jié)構(gòu)柱交接處基本無裂縫。

（4）裂縫貫穿墻體，同一面墻基本只有1條裂縫，僅少部分一面墻有多條裂縫。

各層裂縫數(shù)量如表1所示，現(xiàn)場裂縫照片如圖3所示。

表1 各層裂縫數(shù)量統(tǒng)計(jì)

圖3 墻面裂縫

2.3 裂縫定性

填充墻用于房間布局調(diào)整、空間分隔，兼具保溫隔熱功能等日常使用功能，因其只承受墻體自重，不承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載，且主體結(jié)構(gòu)未發(fā)生沉降，故加氣混凝土砌塊填充墻變形引起的裂縫不影響結(jié)構(gòu)安全。

3 填充墻開裂原因分析

3.1 溫度裂縫

框架結(jié)構(gòu)作為超靜定結(jié)構(gòu)，填充墻受到框架結(jié)構(gòu)約束，當(dāng)溫度變化產(chǎn)生足夠大的變形時(shí)，填充墻內(nèi)部將產(chǎn)生溫度應(yīng)力。由于混凝土和砌體都是單軸抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于單軸抗拉強(qiáng)度的脆性材料，根據(jù)第一強(qiáng)度準(zhǔn)則（主拉應(yīng)力），當(dāng)內(nèi)部主拉應(yīng)力大于單軸抗拉強(qiáng)度時(shí)，伴隨著極小的塑性變形，填充墻將以開裂的形式進(jìn)行應(yīng)力釋放。胡合江[1]基于ANSYS對框架砌體填充墻溫度應(yīng)力分析發(fā)現(xiàn)，最大主拉溫度應(yīng)力發(fā)生在柱頂外側(cè)和柱底內(nèi)側(cè)，說明拉應(yīng)力集中于墻體與四周的接觸面，這與約束條件有關(guān)，而當(dāng)應(yīng)力條件復(fù)雜時(shí)，墻角的墻體處于多向受力狀態(tài)，產(chǎn)生斜向剪應(yīng)力，形成水平裂縫和斜向裂縫。楊丹[2]對砌體結(jié)構(gòu)在日照溫差和季節(jié)性溫差下的溫度應(yīng)力進(jìn)行非線性有限元分析，2種工況溫度取值及熱分析方式均不同，但是其應(yīng)力分布規(guī)律基本相同。

對各樓層（首層架空層除外）4個(gè)角部房間及中間房間室內(nèi)溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，晝夜溫差不大，平均溫度36.2℃，最低溫度35.9℃，最高溫度36.4℃，且根據(jù)圖2可知，裂縫基本位于墻體中部，少量位于墻體邊緣與梁柱接觸面，故填充墻開裂與溫度變化關(guān)系不大。

3.2 干縮裂縫

加氣混凝土砌塊是高分散性多孔結(jié)構(gòu)的混凝土制品，孔隙率高達(dá)70%～80%，即使在自然堆積狀態(tài)下，含水率逐步降低時(shí)砌塊也將產(chǎn)生較大收縮變形，當(dāng)含水率達(dá)到5%時(shí)，干縮變形才趨于穩(wěn)定。且干縮后的砌塊受潮吸水后仍會膨脹，后續(xù)含水率下降產(chǎn)生“二次干縮”，與砌筑后的殘余收縮應(yīng)力形成疊加收縮應(yīng)力，導(dǎo)致墻面繼續(xù)開裂。

岳增國[3]通過現(xiàn)場調(diào)研及有限元分析發(fā)現(xiàn)，對于蒸壓加氣混凝土砌塊框架填充墻體，柱邊與梁下開裂干縮率與墻體長度關(guān)系不大，無論柱邊是否有拉結(jié)筋，墻體中部開裂干縮率與墻體長度成正比。墻體開裂與墻的干縮變形關(guān)系最大，因而可以通過減小墻體干縮率來防止墻體開裂，對于蒸壓加氣混凝土砌塊干縮率應(yīng)控制在0.25 mm/m。

由表1可知，裂縫共90條，其中8.9 m長墻體裂縫占比66.7%，6.2 m長墻體裂縫占比33.3%。2層裂縫較少，為懸挑腳手架工字鋼錨固層，砌體施工階段走廊因懸挑工字鋼錨固無法作為通道使用，遂在室內(nèi)中間無工字鋼位置墻面留置2 m×2 m洞口作為通道進(jìn)行材料運(yùn)輸，洞口的留置利于填充墻收縮應(yīng)力釋放，填補(bǔ)后收縮基本完成，故干縮裂縫較少。

3.3 施工原因

3～7層裂縫數(shù)量較多，基本每間房均有填充墻開裂，且裂縫均位于墻體中部，但開裂的多為8.9 m長填充墻，該墻面積較大、加氣塊齡期不足（加氣混凝土砌塊出廠后即被拉至施工現(xiàn)場砌筑，運(yùn)輸至現(xiàn)場仍冒熱氣）、構(gòu)造柱施工不規(guī)范且墻體開槽布線，導(dǎo)致干燥收縮后薄弱部位開裂。

結(jié)合上述結(jié)論及裂縫實(shí)際情況，可知裂縫主要由干縮及施工不規(guī)范造成。

4 加氣混凝土砌塊填充墻裂縫處理

對宿舍樓墻面裂縫情況進(jìn)行全面檢查后，鑒于開裂數(shù)量較多，且外墻開裂將影響防水、保溫隔熱等使用性能，影響結(jié)構(gòu)耐久，需對存在開裂的外墻及裂縫較大的內(nèi)墻加氣塊進(jìn)行鑿除替換，再重新進(jìn)行抹灰及涂飾工程施工；對于小裂縫，即長度短，寬度小的裂縫，將抹灰層鑿除后粘貼網(wǎng)格布加強(qiáng)修復(fù)即可。

5 結(jié) 語

加氣混凝土砌塊填充墻開裂問題已成為質(zhì)量通病，結(jié)合開裂原因，可采取以下措施控制裂縫產(chǎn)生：

（1）構(gòu)造柱/頂磚待填充墻砌筑完成14 d后澆筑/砌筑，以進(jìn)行短期應(yīng)力釋放。

（2）砌體每日砌筑高度宜控制在1.5 m或一步腳手架高度內(nèi)，避免砌體沉降變形，保證填充墻整體強(qiáng)度。

（3）嚴(yán)格控制加氣塊含水率，提前24 h濕水，上墻砌筑時(shí)含水率宜低于15%，防止砂漿水分流失同時(shí)避免干縮。

（4）水電管線暗敷，溝槽填嵌砂漿強(qiáng)度等級應(yīng)同砌筑砂漿，并沿管道方向鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)加強(qiáng)。