理论联系实际,努力治理填充墙裂缝

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  【摘要】 从理论上对填充墙的干缩裂缝和温度裂缝原因进行了分析,并通过理论计算,验证了过去所采取的治理措施的合理性和有效性,并对新的治理方法进行了论述。最后提出了一套填充墙裂缝治理的完整方案。
  【关键词】 填充墙;裂缝;原因分析;治理措施
  【中图分类号】 TU72【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123(2014)01-046-03填充墙裂缝是建筑工程质量通病中最常见也是最难攻克的顽症之一。尽管填充墙裂缝是非结构性裂缝,不影响结构安全,但由于它严重影响建筑工程的观感质量和使用功能,一直以来,人们都在采用各种措施来治理它。到目前为止,虽然有的措施取得了明显效果,但这一顽症仍然存在,只是在开裂的数量上和宽度上减少了、变小了,还没有达到我们所预想的效果,仍然有不少这方面的质量投诉。因此,本文将从理论和实践两个方面对填充墙裂缝的种类、产生原因和治理方法进行阐述,并提出一套治理填充墙裂缝的措施。
  1填充墙裂缝种类及治理目标
  填充墙裂缝主要有不均匀沉降裂缝、干缩裂缝和温度裂缝等。不均匀沉降裂缝主要靠加强地基基础和结构刚度来防治,干缩裂缝和温度裂缝是本文的主要研究和防治对象。
  目前大量存在的填充墙是混凝土结构填充墙。混凝土结构是钢筋和混凝土的组合体,填充墙是由砌块和砂浆砌筑而成。而混凝土、钢筋、砂浆和砌块的表观密度、强度、吸湿性、干缩量、温度膨胀系数以及导热系数等基本性质均存在较大差异,把它们集聚在一起,产生裂缝是不可避免的,想要彻底消除裂缝不符合客观规律。因此我们治理填充墙裂缝的目的就是控制裂缝宽度,把肉眼可见裂缝治理成不可见裂缝,把有害裂缝(即影响观感质量和使用功能的裂缝)治理成无害裂缝。
  2干缩裂缝产生原因及治理措施
  2.1干缩裂缝的定义及原因。由于组成填充墙的砌块和砂浆都具有湿胀干缩的性能,当墙体砌筑完,随着水份的蒸发逐渐干燥后,砌体会出现收缩,由此产生的裂缝叫干缩裂缝。
  2.2控制砌体的干缩量,降低干缩裂缝宽度。砌块、混凝土和砂浆干缩后再吸水只有部分变形可恢复,主要原因是干缩变形中含有不可恢复的化学收缩变形,而化学收缩在前40多天内收缩很快,以后就渐趋稳定。所以,标准规定水泥类砌块的出釜停放时间不宜小于45天,不应小于28天就是基于这个原因。填充墙砌筑时,混凝土结构已浇注成型一个多月,收缩已基本完成,而且钢筋没有湿胀干缩性能,会阻止混凝土的干缩,混凝土结构的实际收量非常小。而砂浆是在砌筑时才成形,因此,减小干缩量的唯一措施就是严格控制砌块的上墙时间,尽量使砌块趋于稳定后再上墙,这样就只有砌筑砂浆的干缩和砌块浇水湿胀造成的后期干缩。
  例如:粉煤灰硅酸盐砌块的干缩量一般为75~90×10-5mm/mm,防雨防潮停放28天后能完成干缩总量的85%以上,剩余干缩量为11.3~13.5×10-5mm/mm,砌筑前将砌块浸水20~26%,取出沥干表面水分,上墙时砌块的含水量控制在10~15%,砌块干缩后浸湿反弹量为干缩量的30~60%,砌块的湿胀量为(90-13.5)×10-5×15%(含水量)×45%(反弹率)=5.2×10-5mm/mm,这时砌块的剩余干缩总量为(13.5+5.2)x10-5=18.7x10-5mm/mm,砂浆的干缩量为30~40x10-5mm/mm,但砌筑后的砂浆在砌块重力作用下相对比较密实,干缩量比自然状态要小,我们取砌筑砂浆的干缩量为30×10-5mm/mm。假定砌块高度250mm,灰缝厚度15mm。若砌块出釜就上墙的砌体干缩量为(90×250+30×15)×10-5÷265=86.6×10-5mm/mm,而砌块放置28天后上墙的砌体干缩量为(18.7×250+30×15)×10-5÷265=19.3×10-5mm/mm=0.19mm/m(接近规范的取值0.2mm/m),占出釜上墙干缩量的1/4.5,裂缝宽度也相应的缩小了4.5倍。这说明严格控制砌块的上墙时间是多么的重要。
  2.3缩小填充墙砌体面积,进一步减小裂缝宽度。上面已计算出砌块放置28天后上墙的砌体干缩量为0.19mm/m,即每米收缩0.19mm。很显然,当砌体越长越高时,填充墙的收缩就越大,裂缝总宽度也就越大。因此,我们可以通过设置构造柱和腰梁将砌体分隔成一个个较小面积的砌体来达到进一步减小裂缝宽度的目的。但砌体面积过小,设置的构造柱和腰梁就过多,施工难度也就过大,不利于工程施工,反而会影响这一措施的实施。所以江苏省《住宅工程质量通病控制标准》规定,轻质填充墙的墙长大于5m时,应增设间距不大于3m的构造柱,每层墙高的中部应增设腰梁。但当墙长3m时,总裂缝宽度将达到0.57mm,墙体两侧与混凝土结构间的裂缝宽度为0.285mm。这样的裂缝宽度在外墙仍然会引起墙体渗水,还需再进一步采取措施。
  2.4采取施工措施,将裂缝宽度降到无害程度。施工措施就是推迟填充墙塞方和抹灰时间,并采取二次嵌缝,使填充墙周边的干缩裂缝进一步缩小到无害的程度。填充墙体砌筑后,由于干缩和重力作用,砌体会向中间和底边收缩,会在墙体两侧和顶部出现裂缝。因此,《通病控制标准》规定,填充墙砌至顶部应留一定的空隙,15天后才能塞方填实;轻质填充墙与框架柱交接处的灰缝两侧宜先留置15×15mm的缝口(图1),在贴抗裂网片前用1:3水泥砂浆嵌实。这样不仅能消除砌体干缩留下的可见裂缝,而且在外墙嵌15mm深的密实砂浆后,还能使因裂缝出现而降低了墙体在该处的防水性能得到一定的加强。从这几年的工程实践来看,只要在该处用防水砂浆二次嵌实后,就很少在该部位发现渗漏。
  墙体基本干缩完成后再抹灰,即使抹灰前表面再喷水湿润,砌体还会有一定的干缩量,但这个干缩量远小于抹灰砂浆的干缩量,不会影响抹灰层的质量。因此,应尽量推迟抹灰时间,抹灰时间应控制在填充墙砌完一个月后进行。
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  图1
  3产生温度裂缝的原因及防治措施
  3.1温度裂缝的定义及原因。建筑材料都具有热胀冷缩的性能,而且不同材料的温度膨胀系数也不一样。所以,不同材料组合体,在相同温度变化下,伸长或缩小的变形差异而产生的裂缝就是温度裂缝。
  3.2协调变形,消除可见温度裂缝。混凝土结构是由钢筋和混凝土浇筑而成,温度膨胀系数大于1.0×10-5mm/mm·℃,而多数砌体的膨胀系数都小于1.0×10-5mm/mm·℃,烧结砖砌体的膨胀系数为0.5×10-5mm/mm·℃,这说明混凝土结构在温度变化下伸长或收缩的变形量大于砌体的变形量。协调变形就是在气温较高的时间砌筑填充墙,待填充墙干缩基本完成后,将顶部预留间缝塞紧,两侧缝隙嵌实。当气温降低时,混凝土结构大于填充墙的那部分收缩量会给砌体施加压应力,由于混凝土结构的刚度和强度远大于填充墙,会压迫填充墙的变形与混凝土结构的收缩变形相一致(图2)。
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  图2
  假定温度变化值为40℃,以烧结砖填充墙为例,取烧结空心砖砌块的强度等级MU为10MPa,砌筑砂浆的强度等级为5 MPa。这时填充墙受压而产生的应变值为(1.0-0.5)×10-5×40℃=2.0×10-4mm/mm=0.2mm/m。而砌体的弹性应变ε砌弹=β[σ]/E(β为弹性变形系数,取值0.43),ε砌弹=0.43x1.5/1600=4x10-4mm/mm=0.4mm/m。通过计算说明混凝土结构施加给填充墙的压应力而产生的变形小于砌体的弹性变形(即可完全恢复的变形)。所以当温度升高到砌筑时的温度时,混凝土结构会恢复到原来的尺寸,填充墙也随温度的升高和压应力的逐渐消失,也会恢复到原来的状态,填充墙周边就会始终与混凝土结构紧密联系在一起,可见的温度裂缝也不会出现,这样就起到了协调变形的目的。如果填充墙干缩留下的缝隙宽度大于混凝土结构与填充墙间的差异变形值,填充墙就受不到混凝土结构的挤压,也不会与混凝土结构产生一样的变形,可见温度裂缝就会产生(因为混凝土结构与填充墙的差异变形已达到0.2mm/m)。
  3.3附加抗裂网,减小温度裂缝宽度。附加抗裂网就是在填充墙和混凝土结构的接触处铺贴钢丝网或耐碱纤维网。当填充墙和混凝土结构之间产生温度裂缝时,网片将处于受拉状态,由于抗裂网片的抗拉强度比较高,不会在网片中间部位产生裂缝。由于网片是编织而成的,网格具有可变形性,应力传递损耗相对较大,加上粘结力的阻碍削减作用,应力从网片中间传递到两端时,应力已很小了或应力为零了(网片足够宽的情况下),见图3。所以江苏省《住宅工程质量通病控制标准》将抗裂网每边粘贴100mm提高到每边150mm,加大了抗裂网的宽度,力争做到网端应力为零,避免出现裂缝。即使网片两侧出现裂缝也就很小了,从而实现减小裂缝宽度,变有害裂缝为无害裂缝的目的。
  
  
  
  
  图3
  4填充墙塞方工艺分析
  4.1斜砌塞方。斜砌塞方就是填充墙顶部预留的间隙采用砌块斜砌塞紧,三角区填塞砂浆(图4)。
  
  
  
  
  
  
  
  图4
  这种方法的缺点是靠楞角与混凝土结构的梁底或板底接触,接触面很小,剩下的三角区又很大,砂浆填塞很难密实。当温度降低时,混凝土结构收缩快,首先压碎不密实的三角砂浆和砌块楞角,填充墙就无法受到混凝土结构传来的压应力,当温度升高时,填充墙被压碎部分的变形无法恢复,墙体顶部和混凝土结构之间就不可避免的产生裂缝。
  4.2水平塞方。水平塞方就是填充墙顶部预留20~30mm的缝隙,用干硬细石混凝土和水泥砂浆分两次填塞(图5)。
  
  
  
  
  
  
  图5
  其特点是填塞质量容易控制,操作十分简便,填塞速度快,省工省料,容易推广。施工工艺如下:
  ①倒画皮数杆,即从梁或板底开始往下画皮数杆;②预留塞方缝口厚度,半砖墙20mm,一砖墙30mm;③干硬细石混凝土拌制。先拌制1:3水泥砂浆,然后掺干瓜子片拌匀后即可获得手握成团,落地就散的干硬细石混凝土;④分两次塞方。先从两侧往中间填塞紧,每侧留出15~20mm深的槽口,待管理人员(含监理)检查验收符合要求后,再用1:2水泥沙浆嵌缝。用抽缝条反复抽压密实、光滑。
  2006年我们在西堤国际进行了水平塞方的试验,凡进行试验的楼栋,交付使用后经过回访,均未发现填充墙顶部裂缝的情况,说明这种塞方方法的防裂效果优于斜砌塞方。因此,只要严格按水平塞方工艺填塞,填充墙与混凝土结构就可以实现协调变形,就能基本消除可见温度裂缝。
  5填充墙裂缝的综合防治措施
  根据以上的分析与探索,我们认为,防止填充墙裂缝应采取如下一系列措施:
  ①大面积填充墙应在间距不大于3m的地方设置构造柱,墙体中部设置一道腰梁;②轻质砌块进场后应堆放在通风干燥场地,露天堆放应有防雨措施,确保砌块充分干缩;③严格控制砌块上墙时间,最好控制在45天以后上墙,也不得早于28天;④轻质砌块应采用薄灰砌筑法组砌,减少填充墙的干缩量;⑤填充墙与混凝土结构之间的两条竖向灰缝两侧,砌筑时应用抽缝条勒出15~20mm深的槽口,待填充墙基本收缩完成后或粉刷前,用1:2水泥砂浆嵌填密实;⑥严格控制顶部塞方时间,砌筑完成后应不少于15天。顶部填塞宜采用水平塞方法;⑦填充墙与混凝土结构连接处,两侧贴抗裂网,抗裂网宽度不小于300mm(每边不小于150mm),耐碱网不少于125克/m2;⑧推迟粉刷时间,宜控制在填充墙砌筑完成一个月后进行。
  6结语
  通过分析与探索,我们已找到了防治填充墙裂缝的方法与措施,也有不少措施已被实践证明是行之有效的,只要我们认真实施和不断总结,填充墙可见裂缝这一顽症终将会在我们的努力下而不复存在。
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