墻體裂縫分析

裴麗萍

摘 要:文章通過對裂縫產(chǎn)生的危害、產(chǎn)生原因及分類等幾方面對建筑物的裂縫進行了闡述,并就地基不均勻沉降及溫度應力產(chǎn)生的裂紋進行了分析,提出了解決措施。

關(guān)鍵詞:裂縫;分析;沉降;溫度應力;措施

1 概述

1.1 建筑物裂縫產(chǎn)生的危害性

建筑物的裂縫,特別是磚混結(jié)構(gòu)住宅樓的現(xiàn)澆板裂縫、墻體裂縫、多層現(xiàn)澆框架填充墻裂縫,屬于當前建筑物多發(fā)性、普遍性的質(zhì)量頑癥。許多混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等建筑物在建設和使用的過程中出現(xiàn)了不同程度、不同形式的裂縫。它不僅影響建筑物的美觀和使用功能要求,還會破壞建筑的整體性,影響結(jié)構(gòu)安全,甚至會降低結(jié)構(gòu)的耐久性。

建筑工程的質(zhì)量直接關(guān)系到人民生命財產(chǎn)安全、人身健康和公眾利益等諸多方面,在關(guān)于商品房的質(zhì)量投訴案件中,由于墻體裂縫、滲漏等涉及的糾紛或官司越來越多。因此分析建筑物裂縫產(chǎn)生的原因,并制定相應的防治措施,減少和防止裂縫的發(fā)生,已成為國家行政主管部門、房屋開發(fā)商及業(yè)主共同關(guān)注的課題。根據(jù)近幾年對市民投訴的統(tǒng)計資料來看,與建筑物裂縫有關(guān)的占90%以上。因此,無論是從經(jīng)濟角度、觀感角度及正常使用角度來說,建筑物的裂縫問題均是一個需要迫切解決的問題。

1.2 裂縫產(chǎn)生的主要原因

建筑物在實際使用過程中承受兩大類荷載,有各種外荷載和非荷載作用(溫度、收縮、不均勻沉降等),統(tǒng)稱廣義荷載。其中靜荷載、動荷載和其它荷載,稱為第一類荷載;而非荷載作用,稱為第二類荷載。宏觀上講,裂縫的主要成因不外乎以下三種:

外荷載(如靜、動荷載)作用產(chǎn)生的直接應力,即按常規(guī)計算的主要應力引起的裂縫;外荷載作用下結(jié)構(gòu)次應力引起的裂縫;由非荷載作用引起的裂縫(又稱之為第二類“荷載”。如:結(jié)構(gòu)由溫度、收縮、膨脹及不均勻沉降等因素引起的裂縫。

根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查資料,工程實踐中建筑物的裂縫原因,屬于由非荷載作用(溫度、收縮、不均勻沉降)引起的約占80%以上;屬于由荷載引起的約占20%左右。前述80%的裂縫也包括變形變化與荷載共同作用,但以變形變化為主引起的裂縫;在20%的裂縫中也包括變形變化與荷載共同作用,但以荷載為主所引起的裂縫。

1.3 建筑工程中常見裂縫的分類

按照不同的分類標準,裂縫可以有很多的分類方法,一般有:

按照裂縫生成原因分為:受力裂縫和非受力裂縫兩大類。如:在各類直接荷載作用下,砌體產(chǎn)生的裂縫為受力裂縫;而因收縮、溫度及濕度變化,地基不均勻沉降等引起的裂縫為非受力裂縫,又稱變形裂縫;按照裂縫的危害性分為:有害裂縫和無害裂縫;按照材料、構(gòu)件分類:磚砌體裂縫、砌塊墻體裂縫及混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

2 墻體裂縫分析

在混合結(jié)構(gòu)中墻體裂縫是常見的質(zhì)量問題,引起裂縫的原因有地基不均勻沉降、溫度應力、地震力、膨脹力、凍脹力、荷載和施工質(zhì)量等。現(xiàn)就地基不均勻沉降、溫度應力和施工因素引起墻體裂縫特征分析如下:

2.1 地基不均勻沉降引起墻體裂縫分析

原因分析。房屋的全部荷載最終通過基礎傳給地基,而地基在荷載作用下,其應力是隨深度而擴散,深度大,擴散愈大,應力愈小;在同一深處,也總是中間最大,向兩端逐漸減小。也正是由于土壤這種應力的擴散作用,即使地基地層非常均勻,房屋地基應力分布仍然是不均勻的,從而使房屋地基產(chǎn)生不均勻沉降,即房屋中部沉降多,兩端沉降少,形成微向下凹的盆狀曲面的沉降分布。在地質(zhì)較好、較均勻,且房屋的長高比不大的情況下,房屋地基不均勻沉降的差值是比較小的,一般對房屋的安全使用不會產(chǎn)生多大的影響。

a)斜裂縫主要是由于地基不均勻下沉,使墻體承受較大的剪切力,當結(jié)構(gòu)剛度較差、施工質(zhì)量和材料強度不能滿足要求時,導致墻體開裂。

b)窗間墻水平裂縫是因沉降單元上部受到阻力,使窗間墻受到較大的水平剪力,而發(fā)生上下位置的水平裂縫。

c)底層窗臺下豎向裂縫是由于窗間墻承受荷載后,窗臺墻起反梁作用,特別是大窗或受較大集中荷載窗間墻、窗臺墻因反向變形過大而開裂。

2.2 預防措施

加強地質(zhì)勘探工作。工程建設前期,必須嚴格按照地勘規(guī)范進行地質(zhì)勘探,以作為基礎設計的依據(jù)。對復雜地基,在挖槽后應進行普遍釬探,發(fā)現(xiàn)軟弱部位應采取有效措施妥善處理后,方可進行基礎施工,以確保基礎結(jié)構(gòu)的安全性。

精心設計。

a)合理進行結(jié)構(gòu)布置。控制軟土地基上房屋的長高比,長度與高度之比L/H不宜大于2.5;平面形狀力求簡單,體形較復雜時宜用沉降縫將其劃分為幾個平面形狀規(guī)則且剛度較好的單元;合理布置承重墻體,應盡量將縱墻拉通,并隔一定距離(不大于房屋寬度的1.5倍)設置一道橫墻且與縱墻可靠連接。

b)加強上部結(jié)構(gòu)剛度,提高墻體抗剪強度。應在基礎頂面處及各樓層門窗口上部設圈梁,圈梁具有增強縱、橫墻連接、提高墻柱穩(wěn)定性、增強房屋的空間剛度和整體性、調(diào)整房屋不均勻沉降的顯著作用。

c)合理設置沉降縫。沉降縫一般設置于地基土壓縮性能有顯著差異處、房屋高度或荷載差異較大的交接處,凡高差懸殊、長度過大、平面復雜、不同地基、分期施工的建筑物,都應根據(jù)不同條件設置沉降縫,沉降縫應自屋頂?shù)交A把房屋完全分開,形成若干長高比小、體形規(guī)則、整體剛度較好的獨立沉降單元,且要有足夠的寬度使其各自沉降。

d)合理選用建筑材料。砌筑墻體的材料必須符合國家標準,其強度必須符合設計要求。

2.3 治理方法

一般性裂縫,如若干年后不發(fā)展,則可以認為不影響結(jié)構(gòu)安全使用,可采用填縫修補或灌漿修補。

對于影響安全使用的裂縫,應進行加固處理。因墻體強度不夠而發(fā)生的裂縫,墻面可敷貼鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)片用中Ф6@100-300雙向或中Ф4@100-200雙向鋼筋網(wǎng),并配置穿墻拉筋加以固定,然后灌細石混凝土或分層抹水泥砂漿加固。

加強上部結(jié)構(gòu)剛度,可采用鋼筋、型鋼拉桿或在墻體上增設鋼筋混凝土圈梁,圈梁用強度等級為C15-C20的混凝土,截面不小于120×180,配筋可采用縱向Ф4@10-14箍筋Ф6@200-250,每隔1.5-2m應有牛腿(或螺栓、錨固件等)伸進墻體與墻體拉結(jié)好。

3 混凝土的溫度裂縫

混凝土在現(xiàn)代工程建設中占有重要地位。而在今天,混凝土的裂縫較為普遍,盡管我們在施工中采取各種措施,小心謹慎,但裂縫仍然時有出現(xiàn)。究其原因,我們對混凝土溫度應力的變化注意不夠是其中之一。

在大體積混凝土中,溫度應力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先,在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫,影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次,在運轉(zhuǎn)過程中,溫度變化對結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。

3.1 裂縫的原因

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎或老混凝上的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫。

3.2 溫度的控制和防止裂縫的措施

為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。控制溫度的措施如下:

采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施;

3.3 改善約束條件的措施是:合理地分縫分塊;避免基礎過大起伏;合理的安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露;此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養(yǎng)護,防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要,應特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。