巖土工程師輔導(dǎo)：磚砌體裂縫原因及其防治

　　1前言

　　建筑磚砌體裂縫不僅種類繁多，形態(tài)各異，而且較普遍，輕微者影響建筑物美觀，造成滲漏水，嚴(yán)重者降低建筑結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、穩(wěn)定和整體性、耐久性，甚至還會(huì)導(dǎo)致整體倒塌的重大質(zhì)量事故。因此，正確分析原因、切實(shí)加以防治十分必要，十分迫切。現(xiàn)就筆者多年的工程質(zhì)量監(jiān)督實(shí)踐談幾點(diǎn)本地區(qū)常見(jiàn)建筑磚砌體裂縫查處的體會(huì)。?

　　2溫差變形引發(fā)的磚砌體裂縫?

　　這類裂縫較典型和普遍的是建筑物(特別是那些縱向較長(zhǎng)的)頂層兩端內(nèi)外縱墻上的斜裂縫，其形態(tài)呈“八”字或“X”型，且顯對(duì)稱性，但有時(shí)僅一端有，輕微者僅在兩端1～2個(gè)開(kāi)間內(nèi)出現(xiàn)，嚴(yán)重者會(huì)發(fā)展至房屋兩端1/3縱長(zhǎng)范圍內(nèi)，并由頂層向下幾層發(fā)展。此類型縫對(duì)那種剛性屋面平屋頂、未設(shè)變形縫、隔熱層的房屋，更易發(fā)生。產(chǎn)生的直接原因是混凝土結(jié)構(gòu)屋面的伸縮變形牽引其下磚砌體超過(guò)其材料抗拉強(qiáng)度的結(jié)果。具體的機(jī)理可認(rèn)為是：在陽(yáng)光照射下(特別是南方地區(qū))屋面板溫度可高達(dá)60～70℃，而在其下的磚砌體僅為30～35℃，如此大的溫差，加上混凝土線膨脹系數(shù)比磚砌體近似大一倍，則根據(jù)王鐵夢(mèng)《建筑物的裂縫控制》一書中提出的計(jì)算理論和公式，可計(jì)算出砌體中的主拉應(yīng)力。設(shè)砂漿強(qiáng)度M5.0、磚強(qiáng)度Mu7.5時(shí)，則其沿灰縫截面破壞時(shí)的軸心抗拉、抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值僅為0.14MPa和0.12MPa，而沿齒縫通縫的彎曲抗拉強(qiáng)度僅為0.25MPa和0.12MPa，則溫差引起的砌體主拉應(yīng)力大于砌體本身抵抗力的50%～300%不等。又加上房屋兩端為“自由端”，水平約束力小，上部砌體垂直壓力較小，如無(wú)相應(yīng)措施上述裂縫在所難免。當(dāng)屋面向兩端熱脹時(shí)，致使下部砌體出現(xiàn)正“八”字縫，當(dāng)冷縮時(shí)，就出現(xiàn)倒“八”字縫，一脹一縮則易出現(xiàn)“x”字縫。其防治的主要方法：一是減緩消除熱脹冷縮動(dòng)力源，如設(shè)隔熱層、變形縫;二是增強(qiáng)相關(guān)砌體抗力，如提高砂漿強(qiáng)度，提高飽滿度，空斗改實(shí)砌，加筋砌體，加設(shè)構(gòu)造柱;三是提高抹灰的抗裂能力(對(duì)于不影響結(jié)構(gòu)安全的縫)。?

　　例如本縣長(zhǎng)途運(yùn)輸公司一號(hào)集資樓，磚混7層，面積4901m2，建于1994年10月～1996年4月，縱長(zhǎng)56m，未設(shè)變形縫，屋面為多孔板灌縫找平后加小青瓦坡屋面防水，兩側(cè)縱長(zhǎng)為寬2m現(xiàn)澆屋面板并作排水檐溝使用，當(dāng)年夏季過(guò)后即發(fā)現(xiàn)東西兩端頂層邊套邊間縱墻出現(xiàn)約45°斜裂縫。為此，決定先作石膏試餅觀察，及至1997年夏季后裂縫加劇，并由邊間向內(nèi)二三間發(fā)展、頂層向六、五層發(fā)展。在查明施工、設(shè)計(jì)及現(xiàn)狀后即采取了對(duì)癥措施：①以每套為獨(dú)立元，將屋面板間正對(duì)的每套之間的多孔板端縫，重新切開(kāi)留縫;②將相對(duì)此端縫的現(xiàn)澆檐溝板切縫分開(kāi)(減緩了動(dòng)力源);③將其內(nèi)一道空斗縱墻干脆拆除改實(shí)砌;④在不明顯影響結(jié)構(gòu)安全的縫部位，鏟除原抹灰后加鋼絲網(wǎng)片，再用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿粉刷修補(bǔ)。一年后再檢查未見(jiàn)變化。?

　　又如在此事例教訓(xùn)下的該單位第二幢集資樓，磚混7層，面積6037m2，建于1996年6月～1998年6月，為防治上述裂縫，在六、七層的兩端1/3縱長(zhǎng)上加設(shè)必要的構(gòu)造栓，提高砌筑砂漿強(qiáng)度到M5.0，全部實(shí)砌處理，至今檢查未見(jiàn)此類裂縫出現(xiàn)。?

　　同理，溫差裂縫尚有屋面結(jié)構(gòu)與其下相應(yīng)砌體之間的水平縫，包角水平縫，沿窗上下角水平縫，女兒墻根部水平縫以及出現(xiàn)在靠近外縱墻的橫墻上的內(nèi)高外低斜裂縫等等。對(duì)于出現(xiàn)這類斜裂縫一般為：上幾層多于下幾層，輕微者僅在靠外墻端約0.5～1.0m位置上，有1～2條縫而已，嚴(yán)重者可達(dá)橫墻1/3跨度及各層都有，尤其是那種層層設(shè)混凝土梁(如圈梁)和縱橫墻交角設(shè)混凝土柱(如構(gòu)造柱)的房屋，其產(chǎn)生裂縫的機(jī)理可以認(rèn)為是：由于外墻柱及橫墻(包括填充墻)上下梁均為混凝土結(jié)構(gòu)，其線膨脹系數(shù)大于磚砌體近一倍，再加上溫差效應(yīng)，受熱脹時(shí)，柱向上伸長(zhǎng)(下有地基約束)，梁向外墻伸長(zhǎng)(內(nèi)約束大于外端)，于是在橫墻端部產(chǎn)生豎、橫向拉應(yīng)力σy和σx合力為主拉應(yīng)力σr，約45°(如圖1)，當(dāng)σr超過(guò)砌體抵抗強(qiáng)度時(shí)，裂縫就出現(xiàn)了。與此同理出現(xiàn)的尚有如窗角“八”字縫以及沿窗上下腳的水平縫等。防治這類縫的有效措施是加設(shè)混凝土窗臺(tái)盤(具體做法如圖2)，它不僅可以防裂縫，還可有效地解決鋁合金等窗框安裝配合問(wèn)題，防止窗周滲漏水。

　　典型的例子是本縣一個(gè)縣府干部集資房工程，磚混7層，面積3500m2，于1997年底開(kāi)工到1998年10月完工，1999年上半年就發(fā)現(xiàn)自上而下靠外墻橫墻及窗角斜裂縫和“八”字縫，下半年越烈，2000年后仍在變化，但已趨緩，由于未涉及結(jié)構(gòu)安全，故作加鋼筋網(wǎng)片修補(bǔ)處理。另一例是本縣巨浦中銀教學(xué)樓，磚混4層，面積1300m2，于1995年9月開(kāi)工，1996年3月完工，同年夏季后發(fā)現(xiàn)窗角“八”字縫自上層往下發(fā)展，1997年加劇，排除基礎(chǔ)不均勻沉降后，施工質(zhì)量可作一個(gè)因素考慮，經(jīng)分析，動(dòng)力源認(rèn)為是混凝土梁柱溫差變形。為此，加補(bǔ)混凝土窗臺(tái)盤和補(bǔ)縫處理后，至今未見(jiàn)變化。?

　　3基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫?

　　一般在建筑物下部，由下往上發(fā)展，呈“八”字、倒“八”字、水平及豎縫。當(dāng)長(zhǎng)條形的建筑物中部沉降過(guò)大，則在房屋兩端由下往上形成正“八”字縫，且首先在窗對(duì)角突破;反之，當(dāng)兩端沉降過(guò)大，則形成的兩端由下往上的倒??字縫，也首先在窗對(duì)角突破，還可在底層中部窗臺(tái)處突破形成由上至下豎縫;當(dāng)某一端下沉過(guò)大時(shí)，則在某端形成沉降端高的斜裂縫;當(dāng)縱橫墻交點(diǎn)處沉降過(guò)大，則在窗臺(tái)下角形成上寬下窄的豎縫，有時(shí)還有沿窗臺(tái)下角的水平縫;當(dāng)外縱墻凹凸設(shè)計(jì)時(shí)，由于一側(cè)的不均勻沉降，還可導(dǎo)致在此處產(chǎn)生水平推力而組成力偶，從而導(dǎo)致此交接處的豎縫。?如本縣新建的石門中學(xué)教學(xué)樓，局部地基為粉砂層，下挖一部分換土處理后采用混凝土柱下帶基施工，于1999年9月開(kāi)工至2000年4月基本完工，粉刷之后，在中間檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，一側(cè)外窗臺(tái)下角出現(xiàn)上寬下窄豎縫及窗間墻水平縫，共4層均有發(fā)現(xiàn)，但下層比上層嚴(yán)重，調(diào)查原因中發(fā)現(xiàn)，由于附近山澗水直接沖刷滲透地基土導(dǎo)致在縱橫交點(diǎn)處沉降過(guò)大，再加墻外堆土過(guò)高(超過(guò)原設(shè)計(jì)室外標(biāo)高近2m)，從而增加附加沉降，為此，立即采取攔截澗水和鏟除堆土的措施，近半年后觀測(cè)裂縫已無(wú)變化。?

　　對(duì)于不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫應(yīng)以預(yù)防為主，即無(wú)地質(zhì)勘察資料嚴(yán)禁做施工圖設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按圖施工，不得擅自更改、任意處理，根據(jù)本地區(qū)通病，如能在那些開(kāi)大窗洞的教學(xué)樓底層窗臺(tái)下設(shè)置構(gòu)造圈梁與地梁構(gòu)成剛度較大的復(fù)合墻梁結(jié)構(gòu)，對(duì)防止所述裂縫有明顯效果。治理的原則是，觀測(cè)裂縫發(fā)展的速度、部位、程度，決定是表面處理還是上部加固或基礎(chǔ)加固處理。

　　4特殊砌體材料產(chǎn)生的裂縫?

　　如混凝土小型空心砌塊、灰砂磚等的砌體，前者致裂的主要原因是豎縫砂漿難以飽滿以及特殊的構(gòu)造要求未能跟上。后者一般使用溫州地區(qū)蒸壓灰砂磚，由于其本身對(duì)溫差敏感、表面光滑等特殊性，雖然外觀、尺寸指標(biāo)均較好，但在實(shí)際使用中對(duì)嚴(yán)格的灰砂磚砌體施工規(guī)程不熟悉，缺少使用經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致除存在粘土磚常見(jiàn)裂縫外，還常見(jiàn)在較長(zhǎng)墻段中及外墻窗臺(tái)下的豎斜裂縫。其機(jī)理可以認(rèn)為：①剛出廠的灰砂磚穩(wěn)定性差?；疑按u主要由細(xì)砂和石灰組成，蒸壓養(yǎng)護(hù)后，一般不到一周即已出廠，但根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，灰砂磚在出廠的一月內(nèi)其釋放的熱量較大，存在著反復(fù)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，而且實(shí)際上一時(shí)難以完全反應(yīng)，因此，體積極不穩(wěn)定。②對(duì)含水率有苛刻的要求，據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料和使用經(jīng)驗(yàn)表明，含水率控制在7%～10%之間砌體可獲得較好的粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度，否則影響明顯。③磚體表面太光滑，粘結(jié)性能差，特別是當(dāng)含水率不當(dāng)致使砌體砂漿強(qiáng)度低劣粘結(jié)不良后，直接地導(dǎo)致了在縫間抗拉剪強(qiáng)度低下。預(yù)防的主要方法：①確保使用前的穩(wěn)定期;②嚴(yán)格控制含水率;③嚴(yán)格按溫州地區(qū)有關(guān)灰砂磚操作規(guī)程和構(gòu)造要求施工，如在較長(zhǎng)墻段中部及窗臺(tái)下設(shè)統(tǒng)長(zhǎng)構(gòu)造筋等;④改善磚面造型(如生產(chǎn)糙面灰砂磚)。如能切實(shí)落實(shí)這四類措施，在目前大力推廣使用墻改材料的今天，灰砂磚還是有廣泛的生產(chǎn)和應(yīng)用潛力的。

　　例如本縣公改25幢商品房于1997年4月開(kāi)工，1999年11月完工，采用灰砂磚砌體，由于缺乏使用經(jīng)驗(yàn)，于今年檢查中發(fā)現(xiàn)在較長(zhǎng)墻段(大于5m，包括有交叉墻的直線段)及窗臺(tái)下、上下角等，無(wú)論上下層，普遍有豎、斜縫出現(xiàn)，為此加設(shè)鋼筋網(wǎng)片修補(bǔ)后，未見(jiàn)再現(xiàn)。?

　　5其它裂縫?

　　這些裂縫包括：混凝土構(gòu)件變形導(dǎo)致的砌體裂縫，如當(dāng)挑梁上填充墻、梁相繼同步施工致使撓度過(guò)大，其上砌體產(chǎn)生內(nèi)低外高斜裂及與外縱墻之間的豎縫等;砌體本身承載力不足如磚柱承載不足時(shí)在下部1/3高度處出現(xiàn)的豎縫;砌體構(gòu)造要求不良如施工洞留置和拉結(jié)筋放置不當(dāng)造成的洞邊縫(如我縣2000年6月份完工的綜協(xié)字59幢就是一例，其施工洞留在與內(nèi)縱墻交叉的橫墻上，結(jié)果自下到上各層在這點(diǎn)交角上均出現(xiàn)了豎直縫);施工質(zhì)量差造成的縫，如砌體通縫，灰縫砂漿不飽滿，含水率掌握不當(dāng)，腳手眼設(shè)置不當(dāng)，組砌不當(dāng)?shù)?。這些裂縫形態(tài)各異，必須對(duì)癥防治。?

　　6小結(jié)?

　　綜上分析，砌體裂縫因溫差和磚的材質(zhì)因素產(chǎn)生的較普遍，而以沉降、超載致裂的危害較大，但其危害性和處理方法也不能一概而論，在具體處理時(shí)務(wù)須正確區(qū)分，對(duì)癥防治，且以防為主。治理的原則：凡已涉及結(jié)構(gòu)安全且變化劇烈的，應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷，迅速采取相應(yīng)對(duì)策，排除動(dòng)力源，加固補(bǔ)強(qiáng)或作拆除返工處理;反之，如變化趨緩、穩(wěn)定、僅與外觀和評(píng)定有關(guān)、修復(fù)后不影響使用，則重點(diǎn)放在表面處理上?？傊?，只要堅(jiān)持對(duì)國(guó)家和人民極端負(fù)責(zé)的態(tài)度，認(rèn)真，切實(shí)查明原因，磚砌體裂縫問(wèn)題也是不難處理的。

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