空心砌塊房屋建筑變形裂縫的成因與防治措施

摘 要：由于當(dāng)前的建筑項(xiàng)目非常的關(guān)注節(jié)能活動(dòng)，此時(shí)小面積的空心砌塊不斷的應(yīng)用到建設(shè)之中。文章重點(diǎn)的分析了其導(dǎo)致縫隙的具體緣由以及應(yīng)對(duì)措施等要素。

關(guān)鍵詞：空心砌塊；建筑變形；裂縫

對(duì)于當(dāng)前的建筑行業(yè)來講，小規(guī)模的空心砌塊不斷的應(yīng)用到建設(shè)工作中，其產(chǎn)生為之前的砌體構(gòu)造帶來了很多的利處。因?yàn)樗蟹浅６嗟膬?yōu)勢(shì)特征。此時(shí)已經(jīng)成為了代替以往的建設(shè)材料的關(guān)鍵物質(zhì)。

在豎向孔洞配筋，灌注細(xì)石混凝土形成配筋的組合墻體，能夠顯著的提升砌體之前的脆性特征，確保其有著優(yōu)秀的抗彎水平。合理的布置配筋芯柱，能夠顯著的提升它的抗震性特征，同時(shí)配筋還很合理，能夠結(jié)合受力以及構(gòu)造等合理的布局，適合多種層高以及性質(zhì)的建筑。不過，通過調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)，這種材料比別的材料更加易于導(dǎo)致縫隙，同時(shí)其縫隙的數(shù)量也非常多，受到了整個(gè)行業(yè)的普遍關(guān)注。

1 關(guān)于砌塊建筑的溫度要素

混凝土小型砌塊砌體的線脹系數(shù)為10×10-6/℃，較之于磚砌體要高出一倍之多，所以，它有著非常高的溫度靈敏特征，更加的容易導(dǎo)致分裂現(xiàn)象。因?yàn)闇囟鹊淖冃螌?dǎo)致的縫隙，不論是其形狀亦或是具體的方位等都和磚砌模式很像。

多層砌塊房屋的頂層墻體和磚砌體房屋一樣是最容易出現(xiàn)溫度裂縫的。雖然砌體墻自身的線脹性和頂蓋模式之間不存在差異，不過在高溫的影響下它們是有一些差異的。在夏天的時(shí)候，由于光線的影響，建筑表層氣溫非常的高，可達(dá)40℃～50℃，而頂層外墻平均最高溫度約為30℃～35℃。此時(shí)屋頂和其墻體之間就有顯著的溫度差值。在氣溫較低的區(qū)域，屋蓋構(gòu)造中分別的設(shè)置有隔氣層、保溫層、找平層和防水層。此時(shí)，頂蓋中由于存在保溫機(jī)構(gòu)，其和墻體的溫度差異應(yīng)該是可以降低的。不過，或許是因?yàn)楸貙拥暮穸炔皇呛芎侠恚蛘呤欠浪顒?dòng)沒有開展好，此時(shí)保溫層就存在滲水現(xiàn)象，影響到它的保溫性特征，此時(shí)因?yàn)槠浯嬖跍囟鹊牟町悾匀菀讓?dǎo)致縫隙現(xiàn)象。

此類溫度縫隙有著非常顯著的特征。比如兩頭非常的重，但是中心不是很重，上方很重，但是下方不重，而且向陽的區(qū)域比較的重，向陰的區(qū)域就相對(duì)的較輕。因?yàn)轫斏w的溫度變化容易導(dǎo)致和外墻相連的墻體出現(xiàn)縫隙，一般位于天棚下靠近外墻處出現(xiàn)斜向裂縫。頂層墻體開裂裂縫形態(tài)與圈梁設(shè)置方法有明顯的關(guān)系，不過如果只是靠圈梁布局的話，并不足以應(yīng)對(duì)縫隙現(xiàn)象。頂層圈梁上直接鋪設(shè)屋面板時(shí)，當(dāng)屋面板坐漿與圈梁結(jié)合較好時(shí)，在圈梁的下邊還是會(huì)發(fā)生縫隙。假如結(jié)合的不是很好的話，就容易出現(xiàn)橫向的縫隙。

2 關(guān)于砌塊建筑的收縮變形

眾所周知，粘土磚是經(jīng)由燒制而得到的。其干縮性不是很高，因此對(duì)于這種材料的建筑來講，一般是不用分析其收縮現(xiàn)象的。

對(duì)于文章介紹的這類材料來講，它是指拌合材料經(jīng)由澆筑等處理而得到的。當(dāng)混凝土變硬的時(shí)候，其會(huì)因?yàn)樯⑹侄霈F(xiàn)干縮現(xiàn)象。它的干縮的規(guī)模會(huì)由于材料以及品質(zhì)等而存在一些差異，同時(shí)還會(huì)由于時(shí)間的變化而出現(xiàn)變?nèi)醯奶卣鳌Ｄ贸Ｒ姷牟牧蟻碇v，在自然的養(yǎng)護(hù)背景之中，當(dāng)其成型一個(gè)月之后，它的收縮就不會(huì)顯著地變化了，其干縮率為0.03%～0.035%，含水率在50%～60%左右，當(dāng)成為砌體以后，在合理的運(yùn)用到背景中，其含水量還是會(huì)變?nèi)醯模蛇_(dá)10%左右，其干縮率為0.018%～0.07%左右，而干縮的高低和材料上墻的時(shí)候的水分多少也有著顯著地關(guān)聯(lián)，同時(shí)還和溫度有一定的關(guān)聯(lián)。

針對(duì)那些已經(jīng)干縮的材料來說，它受到水的影響之后，會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)反應(yīng)，此時(shí)叫做是第二干縮現(xiàn)象。一般的材料在經(jīng)由這個(gè)反映以后，它的穩(wěn)定時(shí)間較之于第一次的要短一些，通常只需要半個(gè)月的時(shí)間。

砌塊上墻后的干縮，引起砌體干縮，而在砌體內(nèi)部產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力，當(dāng)砌體的抗拉、抗剪強(qiáng)度不足以抵抗收縮應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

由于材料干縮而導(dǎo)致的縫隙，是其建設(shè)中非常常見的。在內(nèi)外墻等處非常容易發(fā)生。其狀態(tài)很多，比如，在墻的中心位置存在體形的縫隙。在窗下墻處發(fā)生的縫隙，在山墻等大墻面由于收縮還會(huì)出現(xiàn)豎向、有的是水平向裂縫。收縮裂縫一般多表現(xiàn)在下部幾層，這是由于墻面的收縮變形受基礎(chǔ)及橫墻的約束所致。

材料的水分含量是對(duì)其縫隙有影響的重要要素，因此很多國(guó)家對(duì)其有著非常嚴(yán)格的論述。

3 關(guān)于砌塊建筑的氣溫以及收縮力的分析

3.1 溫度應(yīng)力計(jì)算

對(duì)于砌體構(gòu)造來講，其溫應(yīng)力結(jié)合彈性要素來探索的話，十分的繁瑣，此處提出一項(xiàng)非常類似的措施。根據(jù)結(jié)構(gòu)物相互約束的假定，砌體剪應(yīng)力與相對(duì)位移有以下關(guān)系：

τ=Cx·U（1）

式中：-Cx水平阻力系數(shù)，混凝土板與砌塊墻體=0.3MPa/mm～0.6MPa/mm。

在房屋頂層分割出與相應(yīng)外縱墻共同工作的頂板寬度b，頂板厚度為h，墻體厚度為t。把墻體視為半限彈性體，在上端有厚為h寬為b的鋼筋混凝土板條，因?yàn)轫敯搴蛪χg存在溫度的差異，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)溫度變形，導(dǎo)致頂板受到壓力的影響，在接觸區(qū)域就會(huì)存在力。如果頂板和墻體處的變形非常嚴(yán)重的話，經(jīng)由阻力的干擾，導(dǎo)致應(yīng)力上升到設(shè)定的數(shù)值以后，就會(huì)導(dǎo)致縫隙現(xiàn)象。

混凝土小型空心砌塊砌筑的混合結(jié)構(gòu)房屋雖然墻體的線脹系數(shù)與頂板混凝土一樣，均為10×10-6/℃，但前已述及，砌塊砌體的抗拉、抗剪強(qiáng)度要比磚砌體低很多，所以溫度裂縫更是不可忽視。

以外縱墻的溫度應(yīng)力計(jì)算不例，假定屋面板與砌塊墻體的溫差為10℃，則T=10×10-6×10=10×10-5。墻厚t=190mm，頂板寬度取b=2.55m（進(jìn)深5.1m）。

砌塊砌體如使用M5砂漿砌筑，其抗拉強(qiáng)度僅有0.07MPa，抗剪強(qiáng)度僅有0.06MPa，所以它比磚砌體更容易開裂。

3.2 砌塊房屋墻體收縮引起的應(yīng)力計(jì)算

對(duì)于材料收縮導(dǎo)致的縫隙，現(xiàn)在還沒有有效地運(yùn)算措施，本文用Super91有限元程序?qū)ζ鲶w墻片的收縮應(yīng)力進(jìn)行了彈性范圍內(nèi)的計(jì)算。因?yàn)榛A(chǔ)存在很大的約束力，故收縮應(yīng)力在底層比較大，本文所取的算例都取底下兩層為計(jì)算模型。底邊假設(shè)為固接，其余三邊設(shè)為自由邊。因是平面墻片，所以用二維平面應(yīng)力元進(jìn)行計(jì)算。收縮變形在有限元計(jì)算中不能直接作為荷載加在結(jié)構(gòu)上，但可根據(jù)收縮應(yīng)變與溫度應(yīng)變相等，把收縮變形換算成溫度變形：

房屋山墻長(zhǎng)度取房屋寬度L=9.2m，與橫墻共同工作的C20混凝土板寬度取開間尺寸的一半b=1.65m，墻厚t=190mm，砌塊強(qiáng)度為MU10，砂漿為M5，為考慮縱墻對(duì)橫墻的約束作用，把縱墻取為橫墻的翼緣，尺寸取為6倍墻厚。得到的主拉應(yīng)力等應(yīng)力線。可見最大主拉應(yīng)力出現(xiàn)在墻的下邊緣邊，而由于縱墻和混凝土樓板的約束作用，每個(gè)墻片的中心處為高應(yīng)力區(qū)。σmax=0.913MPa，很顯然要高于材料的抗拉力，此時(shí)山墻區(qū)域就容易發(fā)生縫隙。

外縱墻取一個(gè)單元進(jìn)行計(jì)算，L=31.8m，t=0.19m，b=2.4m（進(jìn)深為4.8m），處于精簡(jiǎn)運(yùn)算的意義，此處忽略橫墻帶來的作用。得到的σmax=1.569MPa，出現(xiàn)在一層門洞口的下角處，且每個(gè)門窗洞口的角上都是高應(yīng)力區(qū)，此點(diǎn)內(nèi)容就闡述了維護(hù)在墻角地方會(huì)發(fā)生縫隙。

通過上面的敘述，我們得知，導(dǎo)致其出現(xiàn)縫隙的要素非常多，而且很繁瑣。應(yīng)該進(jìn)行細(xì)致的分析探索，分析它的構(gòu)成機(jī)理以及干擾要素，分析其實(shí)際的弱勢(shì)區(qū)域，這樣就可以采取合理的應(yīng)對(duì)方法。