■陳長晞 ■福建建工集團總公司,福建 福州 350001
建筑磚砌體,又稱磚石結構,是用石砌體或磚砌體為材料進行建造,其種類繁多,應用廣泛,但是由于連接方式和建筑材料的特殊性,建筑磚砌體結構變形能力差,易產生裂縫,進而會影響建筑的外觀,引起墻體滲水或漏水,同時還會影響建筑使用的耐久性,降低承重能力、剛度、穩定性,甚至導致建筑坍塌,產生較大經濟損失,由建筑磚砌體裂縫引發的安全隱患較多且不易發現,直到發展成為可見的裂縫,此時維修工作難以開展,因此需要對建筑磚砌體裂縫的形成過程和原因進行必要的探討,本文對建筑磚砌體裂縫原因及其防治進行闡述。
建筑磚砌體裂縫對建筑墻體的安全性危害巨大,不僅影響了整體美觀,還影響了建筑的承重等安全性能,同時建筑磚砌體裂縫多種多樣,不同建筑磚砌體裂縫其產生原因也不盡相同。
溫度變化引發的磚砌體裂縫,多發生在剛性屋面平屋頂、未設變形縫、隔熱層的房屋,大多分布在建筑物的頂層兩端內外縱墻上,形態為“八”或“X”形,且具有明顯的對稱性,嚴重的有房屋兩端1/2 縱長,并向下發展。
由于屋面板與墻體使用不同材料,兩種材料的線膨脹系數差異大,溫差變化下造成的的伸縮變形牽引,使磚砌體超過其材料抗拉強度,具體分析為屋面板在陽光照射下,溫度可達60~70 攝氏度,而磚砌體僅有30~35 攝氏度,巨大的溫差作用,不同材料膨脹系數不一樣,導致屋面向兩端熱脹,出現正“八”形縫;冷縮時出現倒“八”形縫;一脹一縮出現“X”形縫[1]。
承載力不足引起的裂縫主要是因為材料的選配不合理,通常出現在以磚砌體為受力構件的建筑中,,由于磚砌體脆性高,抗拉強度低,承載力不足,進而產生裂縫。原因是多種,柱和窗間墻高厚、軸心受拉、偏心受拉、磚平拱的豎向彎矩、墻柱的較大偏心受壓等都會引起磚砌體裂縫。
1.3.1 設計失誤
采用截面過小是設計失誤的主要體現,同時在設計上磚、砂漿強度偏低、在釧筋混凝土人梁支點處未設置梁墊以及砌體的高厚比等構件構造不符合規范要求等都會造成磚砌體承載力不夠。
1.3.2 施工錯誤
首先是磚的質量不合格,由于磚砌體強度與磚和砂漿的強度成正比,如果施工中使用的磚是未能按國家規定,可能造成磚的強度等級低于設計要求,砌體的強度就必然會降低,進而影響承載能力。
其次是砂漿強度等級偏低,也會降低砌體強度。如果使用的水泥不合格、存放時間過長或工地保管不善造成受潮、結塊,存在活性降低、強度不穩定等問題;在攪拌砂漿過程中未能按配比或攪拌不均勻也會影響砂漿強度;如果常溫施工過程中未淋水潤濕磚塊,砌筑過程中砂漿的水分被磚吸干,進而水泥脫水,不能達到水化要求,也影響砂漿質量;同時如果使用的摻合料不合格,例如砂粒粒徑不夠、含泥量大等,均會影響砂漿強度[2]。
再次是灰縫砂漿飽滿度不夠,滿度偏低。主要原因有:一是磚塊幾何尺寸不達標,灰縫厚度不工整,在砌磚時,灰縫未得到擠實;二是砂漿和易性不好,如果砂漿攪拌時間不夠或不均勻,未加足塑化材料,造成砂漿太干或骨料太粗,進而導致砂漿和易性差,擠壓不密實;三是施工時磚未淋水潤濕,砌筑時砂漿中的水分被磚塊快速吸走,砂漿失去和易性。
第四還有砌體組合不合理,在建筑過程中磚墻轉角處及縱橫墻交叉處不能同時砌筑,需要預留接槎,如果在接槎時咬槎不嚴,部位具有通縫,縱橫墻不能形成整體,降低了砌體的穩定性,如果將半節磚、碎磚用于砌體上,用量大,過于集中,也會降低砌體的整體性和承載能力。
第五是在建筑過程中打洞隨意或預留洞位置不適當,在水電氣的安裝過程中需要在已砌磚墻、磚柱上打洞開槽,如果操作不當或者在不允許開槽的位置打洞,又或隨意預留腳手架眼,都會嚴重地破壞砌體結構,大大降低承載能力和耐久性[1]。
建筑體的沉降由上而下,表現成“八”字和倒“八”字形成,由下而上發展,沉降部位不同,所形成的磚砌體裂縫也不一樣,當沉降部位在矩形建筑中部,且沉降較為顯著的話,則“八”字形縫在房屋兩端由南下而上發展,突破點在窗戶的對角,當沉降部位在矩形建筑的兩端,則在兩端有由下往上的倒縫,突破點也在窗對角;當矩形建筑某一端下沉顯著時,在沉降端形成高的斜裂縫;當沉降處在縱橫墻交點時,則在窗臺下角形成上寬下窄的豎縫,或者在沿窗臺下角形成水平縫。
在縫的形態上有斜裂縫、豎向裂縫和水平裂縫,斜裂縫因為建筑物地基局部軟弱,與相鄰建筑物間距小等原因造成的,豎向裂縫是窗間墻下基礎沉降大于窗下基礎沉降,多出現底層大窗臺下,水平裂縫比較少見,多表現為窗間墻上水平裂縫。
在建筑過程中磚砌體需要使用到混凝土小型空心砌塊和灰砂磚等材料,在使用混凝土小型空心砌塊過程中如果豎縫砂漿難以飽滿以揮著特殊的構造不達要求會造成磚砌體裂縫。而灰砂磚具有溫差敏感、表面光滑等特點,在灰砂磚砌體施工過程中常會在長墻段中、外墻窗臺下形成豎斜裂縫。原因有一是剛出廠的灰砂磚穩定性不好,在出廠的一月內釋放大量熱量,發生反復化學反應,體積不穩定;二是對含水率要求高,含水率在7%~10%砌體具有較好粘結力和抗剪強度;三是磚體表面光滑,粘結性差,當含水率不當,砌體砂漿強度低,劣粘結不良,進而導致縫間抗托剪強度低下[2]。
地震在烈度為6 度時會對建筑物產生破壞性,但破壞較輕;當達到7~8 度是,對建筑物的破壞較大,若無抗震設防,大部分磚砌體結構可能被震裂;9 度以上地震,所有砌體結構都會出現裂縫。
地震引起的裂縫,是在地震波沖擊下磚墻受反復剪切力作用產生“x”形裂縫和水平裂縫。由于墻整體作用弱,地震時墻體自身擺動導致裂縫從縱橫墻交接處豎向拉裂,墻體外傾。對于地震引起的裂縫只有提前預防,需要在設計施工過程中考慮抗震要求,嚴格按照相關設計施工、規范施工,圈梁的布置、拉結情況及構造合理。
如果墻砌體裂縫設計不合理,很大程度上會造成磚砌體裂縫,因此設計人員在設計過程中充分考察當地實際情況,精確計算砌體結構的荷載,并充分考慮砌體結構的間接作用,并對砌體強度進行分析、準確計算,以避免溫差造成墻砌體變形裂縫[3]。
同時在建筑物的平面布置設計過程中中,結構應力求規則,如難以避免,平面形狀有存在不規則現象,應采用“伸縮縫”將其分成獨立規則單元,避免墻體因溫度變化產生豎向開縫,一旦發現應先加固結構,后處理裂縫,必要時可在處理前采取臨時加固措施,以防墻體突然性破壞。
為避免因地基不均產生裂縫,需要在建筑物施工前認真做好地質勘查,將地質情況徹底整理清楚,確定地基處理方法,認真控制施工質量,合理設置沉降縫、承重墻體,并提高上部結構的剛度和整體性能,地基不良的應進行有效處理。
在沉降縫的設置上,應充分考慮地基因素,將房屋劃分成剛度好的單元,盡量不轉折或少轉折,并隔一定距離設置一道橫墻,加強空間剛度。同時在上部結構的剛度、整體性上要加強,盡量減少頂端的門、窗等洞口,并且房屋體形力求簡單,間距合適。
溫度裂縫多是因為不同材料的線膨脹系數差異大引起的,因此在安排屋面保溫層過程中設置保溫層,減小溫度形變,屋面施工的時間挑選上應避開高溫季節,并縮短工期。在屋面挑檐設計上,可采取分塊預制或頂層圈梁,并與墻體間設置滑動層。對房屋屋面長、平面形狀復雜或構造不規整的房屋,可隔一定距離將樓蓋、墻體有關構件斷開,設置成若干小單元,大大減小每個單元因溫度變形產生的拉力,防止產生裂縫[2]。此外,按規定還要留置伸縮縫,減少溫度變化對墻體影響,保持伸縮縫內清潔,避免碎磚或砂漿等雜物填人縫內。
磚砌體裂縫多種多樣,產生機理也不同,同時對其防治方法也不一樣,需要具體問題具體分析,找出產生裂縫的根本原因,消除產生裂縫的原因。從而減少裂縫的產生或者削弱其影響。在處理上凡涉及結構安全、裂縫變化劇烈的,應迅速加固補強;若變化緩慢,僅對外觀有一定損害,修復后不影響使用,注重表面修復。
[1]陳鵬.常見建筑磚砌體裂縫原因及其防治研究[J].科技與企業,2012(22):192.
[2]劉明昆,于杰.建筑磚砌體裂縫原因及其防治[J].科技信息,2010,14:615.
[3]程偉鵬.關于砌體結構裂縫控制措施的建議[J].中國新技術新產品,2010,20:5.