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          鑒定常識

          墻體裂縫的分析研究及控制措施
          2021-01-06 14:21:20    0

          墻體裂縫在各種結構型式的建筑墻體上都有出現。裂縫的種類(lèi)可分為三種:靜止裂縫,活動(dòng)裂縫和正在發(fā)展的裂縫。靜止裂縫由過(guò)去的事件引起的如干燥收縮,并且不會(huì )再發(fā)生,它們的寬度保持穩定,而且可以通過(guò)填入剛性材料來(lái)修補?;顒?dòng)裂縫的寬度不能保持穩定,隨著(zhù)結構的荷載或者溫度、干濕的變化時(shí)開(kāi)時(shí)合,比裂縫一般不貫穿墻體,僅在墻面抹灰層上,外墻面裂縫比內墻面多,裂縫開(kāi)展方向、數量沒(méi)有規律,危害性不大,主要影響美觀(guān),造成使用者心理上的不安全感,嚴重的會(huì )引起墻體返潮、滲水等從而影響建筑物的使用功能。正在發(fā)展的裂縫的寬度在時(shí)時(shí)增加,因為促使裂縫產(chǎn)生的原因一直存在,如建筑物基礎的不均勻沉降,比裂縫一般貫穿墻體,比較有規律,危害性很大,引起墻體嚴重滲水、灌風(fēng)等以至 影響建筑物的使用功能,更為嚴重的會(huì )引起建筑物突然破壞、倒塌,造成嚴重事故和財產(chǎn)損失,必須加以控制盡快修復。

          1  墻體裂縫的成因分析
          建筑物墻體一般由三部分組成:一是磚砌體或鋼筋砼墻;二是建筑砂漿抹灰層;三是涂料飾面層或面磚飾面層或花崗巖裝飾面層。本文研究的對象為磚砌體,建筑砂漿抹灰,涂料飾面層外墻體。

          1.1 墻體裂縫的成因分析
          產(chǎn)生墻體結構裂縫的外部荷載為風(fēng)荷載、地震動(dòng)荷載、溫度變形應力、不均勻沉降、人為荷載等。
          建筑物(本文指地面上建筑物)可以認為是固結在地面上的垂直懸臂結構,或者是凸出地面上的水平懸臂斜拉結構或者是簡(jiǎn)支梁,外墻體即為組成以上結構的面層材料。

          建筑物受水平荷載,如受風(fēng)荷載和地震動(dòng)荷載作用時(shí),我們可以把它們?yōu)榇怪睉冶劢Y構來(lái)分析。為了進(jìn)一步清楚分析,當C1≤B時(shí)(C1為水平集中荷載距地面高度,B為建筑物寬度),可視其為牛腿,當C1>B時(shí),可視其為懸臂梁,這樣簡(jiǎn)化后,不難看出,由水平荷載作用產(chǎn)生的墻體結構裂縫現象就不難分析了。借鑒已有的對牛腿、懸臂梁受力產(chǎn)生的裂縫實(shí)驗分析成果,可以較清楚地分析受此種力而產(chǎn)生墻體裂縫。

          建筑物受垂直荷(如自重、層面結構溫度變形應力)作用時(shí),可視其為一端固定,另一端為自由端的柱。當建筑物由于地質(zhì)條件和荷載作用產(chǎn)生非均勻沉降時(shí),可視其為水平懸臂斜拉結構,沉降少的一端(或者不沉降的一端)為固定端,沉降大的一端為懸臂結構,這種懸臂結構可視為牛腿,如果中間沉降較大,可視其為簡(jiǎn)支梁,同樣可借鑒已有的對牛腿、柱、簡(jiǎn)支梁受力產(chǎn)生的裂縫實(shí)驗分析成果,較清楚地分析受此種荷載而產(chǎn)生的墻體裂縫。

          由此可以看出,墻體結構裂縫的產(chǎn)生本質(zhì)上是由于建筑物抗彎、抗剪、抗壓、抗拉能力不足引起的。是一個(gè)力學(xué)問(wèn)題。換句話(huà)說(shuō),墻體結構裂縫產(chǎn)生,一是受外部荷載作用,二是自身抵抗外部荷載能力不足;這兩者結合是導致不可避免產(chǎn)生結構裂縫的根本原因。

          1.2 表面裂縫成因分析  
          本部分主要是研究建筑砂漿抹灰層的墻體表面裂縫。建筑砂漿包括水泥砂漿和混合砂漿兩類(lèi)。一般由水泥、水、砂,或者石灰(包括摻和料等)按一定配合比組成。水泥和水在凝結硬化過(guò)程中,硬化成水泥石把砂粘結在一起。

          (1)建筑砂漿的應力——應變曲線(xiàn)及破壞機理
          建筑砂漿在強度除與原材料本身強度有關(guān)系外,還與水泥、水及砂之間配合比有關(guān),特別是水泥用量及水灰比的大小具有重要的影響。

          建筑耗資是非勻質(zhì)的合成材料,它的應力應變關(guān)系及破壞過(guò)程是很復雜的,建筑耗資應力應變關(guān)系為曲線(xiàn)(在一定應力的范圍內,約極限強度60%范圍內為直線(xiàn))。硬化了的水泥漿其應力應變關(guān)系近似直線(xiàn)。建筑砂漿具有非彈性性質(zhì)。

          建筑砂漿由于水泥石的收縮作用,在砂和水泥石結合面上就形成了局部的微細裂縫(結合面裂縫),在受力以后,這些裂縫的兩端形成拉應力集中,裂縫就能進(jìn)一步擴展延伸。裂縫的護展延伸可用斷裂力學(xué)理論定性地加以解釋。同等應力條件下,建筑砂漿比硬化的水泥漿應變要小。裂縫首先在大粒徑砂料面上擴展延伸。開(kāi)始時(shí),擴展延伸進(jìn)行比較緩慢,當應力達到一個(gè)臨界值時(shí),裂縫開(kāi)始快速擴展,并由結合面延伸入水泥石,然后這些裂縫就逐步連續起來(lái)。裂縫全部連續就形成了平行于受力方向的裂縫。建筑砂漿的非彈性應變,實(shí)際上主要就是這些內部裂縫的逐步增加和擴展所致。實(shí)際施工的建筑砂漿由于砂的含泥量客觀(guān)存在,在砂和水泥石的結合面就形成了較弱面層,自然產(chǎn)生了結合面裂縫,并成為加劇表現裂縫快速形成的原因。

          (2)建筑砂漿的變形。
          建筑砂漿面層的變形有兩種。一種是由外部荷載產(chǎn)生的變形;一種是由溫度、干濕引起的變形。建筑砂漿的應力應變關(guān)系為曲線(xiàn),屬于彈塑材料。加載卸去后可恢復部分為彈性應變,不可恢復部分為塑性應變。建筑砂漿在重復荷載作用下,循環(huán)一定次數后應力應變曲線(xiàn)接近為直線(xiàn),但應力超過(guò)某一限值時(shí),又會(huì )重新變彎,而且應變越來(lái)越大,很快就破壞,這個(gè)最大應和值稱(chēng)為疲勞強度。

          建筑砂漿在荷載長(cháng)期持續作用下,應力不變,變形也會(huì )隨著(zhù)時(shí)間而增長(cháng),稱(chēng)為徐變。建筑砂漿的變形由于受外界約束面保持不變,則其內部將會(huì )隨時(shí)間的增長(cháng)降低,稱(chēng)為應力松馳。徐變與應力松馳是一個(gè)事物的兩種不同表現方式。
          建筑砂漿受拉比受壓極限應變更小得多。影響建筑砂漿極限拉伸值因素很多,養護條件就是一個(gè)有較大影響的因素,潮濕養護的受拉極限應變可比干燥存放的要大,采用高標號水泥可提高極限拉伸值,水泥用量不變時(shí),增大水灰比,會(huì )減少受拉極限應變。
          應該注意,建筑砂漿的抗裂性并非只取決于極限拉伸值一種性能,還與其收縮,徐變等其它因素有關(guān)。因此需從各方面綜合考慮。

          溫度變形引起開(kāi)裂,由于面層薄,傳熱快,溫度變形一般引起建筑砂漿和磚砌體面上開(kāi)裂、空鼓,可能形成抹灰面層貫穿的裂縫。外界溫度變化時(shí),建筑砂漿會(huì )產(chǎn)生干縮與濕脹,濕脹系數比干縮系數要小得多,而且濕脹常產(chǎn)生有利的影響,但干縮會(huì )引起表面裂縫,并成為裂縫進(jìn)一步開(kāi)展的原因。養護條件及相對溫度是影響干縮的主要因素。水泥用量越多,收縮也越大;水灰比大,收縮也就越大。因此應盡可能加強養護不使其過(guò)快。根據裂縫成因機理,干縮表面裂縫一般來(lái)說(shuō),較細密,不會(huì )貫穿墻體。綜上所述,經(jīng)現場(chǎng)調查分析表面無(wú)規則裂縫主要為干縮裂縫,面層貫穿且較粗的縫為溫度縫,墻體貫穿縫為結構裂縫。

          2 墻體裂縫形成的實(shí)際原因

          2.1 設計方面的原因
          (1)高低形建筑物未設沉降縫,并因地基發(fā)生不均勻沉降而使墻體產(chǎn)生受剪和斜拉作用;(2)建筑物荷載在基礎平面上分布不均勻,或者樁基受載大小不均勻,引起結構變形和地基發(fā)生非均勻沉降;(3)基礎型式和結構設計不當,結構本身強度和剛度較低;(4)建筑物高寬比太大,即長(cháng)細比太大,整體剛度不足;(5)建筑物過(guò)長(cháng)未設伸縮變形縫;(6)底層和頂層結構整體強度和剛度差;(7)框架結構構件聯(lián)系不當。如陽(yáng)臺(或挑臺)砼壓頂(或扶手)錨入加氣塊墻體內不當。此處應設構造柱使之聯(lián)系;(8)框架結構柱距過(guò)大,按規范兩柱之間應設構造柱而未設,填充墻層高過(guò)大應設拉結梁等而未設;(9)建筑材料組合設計不當;(10)荷載分析不全,設計把關(guān)不嚴,構件強度和剛度不足或局部失穩。

          2.2 施工方面的原因
          (1)未按規范規程施工,施工程序方法和工藝不當且施工質(zhì)量差;(2)基礎地質(zhì)條件不均勻,施工處理不當,引起建筑物非均勻沉降;(3)混凝土早期強度受損;(4)砂漿標號太低,粘結力差,墻體整體性不強;(5)磚砌體組砌方法不正確,如通縫接槎不合要求等,使建筑物整體性較差;(6)施工時(shí)應設拉結筋或鋼絲網(wǎng)片而未設,或設置時(shí)不合規范化,或者錨固不牢,使墻體不能形成整體,成為各塊分離的獨立式墻體;(7)混凝土施工質(zhì)量和維護保養差,使混凝土實(shí)際強度等級降低。

          2.3 環(huán)境材料和管理方面的原因

          (1)鄰近建筑物的基礎施工或其設備機械振動(dòng)引起建筑物基礎沉降而開(kāi)裂或使結合面裂縫(包括收縮縫等缺陷裂縫)擴展延伸;(2)地下水位變化,引起地基下沉而使墻體開(kāi)裂;(3)環(huán)境溫差引起墻面開(kāi)裂;(4)因建筑物群體引起氣流或者是大風(fēng)挾雨水對墻體經(jīng)常性沖擊荷載;(7)柔性好的結構,因局部受壓過(guò)大,使梁和柱某處或多處出現鉸結,造成結構特性發(fā)生變化(或者超靜定次數減少)結構變形很大;(8)施工過(guò)程中設計變更不當,尤其是改變建筑物使用功能,顧此失彼而引起的墻體開(kāi)裂;(9)未嚴格對項目進(jìn)行全面質(zhì)量管理,交底不明,把關(guān)不嚴,措施不力引起施工質(zhì)量差。

          3 墻體裂縫的控制措施
          影響墻體開(kāi)裂因素很多,以成因機理可分為兩類(lèi):一類(lèi)為結構裂縫;另一類(lèi)為表面裂縫??刂妻k法是針對這兩類(lèi)裂縫產(chǎn)生原因,業(yè)主從設計角度,施工角度,對工程建設全過(guò)程用系統過(guò)程管理方法進(jìn)行予控。

          3.1 從設計角度予控
          設計單位應主要解決結構裂縫,這種外力產(chǎn)生結構裂縫一般可通過(guò)設計單位精心設計較好地解決。
          (1)增強建筑物結構強度與剛度,使之整體堅固、抵抗外力,即使有外力作用也應控制其應力,通過(guò)結構徐變,達到應力盡可能消除,使墻體因外力產(chǎn)生的應力在墻體材料允許應力范圍內或是因應力松馳使產(chǎn)生裂縫閉合,然后修復。重點(diǎn)解決非均勻沉降產(chǎn)生的應力和溫度變形引起的變形應力。增強底層結構強度與剛度,抵抗沉降變形應力,重點(diǎn)解決出墻端頭兩個(gè)單元窗周45度斜裂縫,建議窗臺處設置通長(cháng)(60厚×墻體寬度)抗裂變形鋼筋混凝土梁,此梁通長(cháng)至兩端框架柱或者構造柱,配筋4Φ8分布筋為Φ6@250或2Φ8通長(cháng)鋼。
          (2)增強頂層結構強度與剛度,抵抗溫度筋網(wǎng)片。變形應力,重點(diǎn)解決山墻端頭兩個(gè)單元窗用45度斜裂縫。建議窗頂過(guò)梁拉通伸至兩框架柱或構造柱內?;蛘叽岸磧蓚燃訕嬙熘?。
          (3)基礎受力應均勻,建筑物重心和基礎形心應重合。樁基每根樁受力應一致。地質(zhì)水文條件和周邊環(huán)境應調查研究透,基礎形式和結構形式要合理。
          (4)高低形建筑應設沉降縫,建筑物過(guò)長(cháng)應設溫度變形縫。
          (5)防止外墻部分懸挑構件,因與主體結構聯(lián)系不當,而產(chǎn)生細小裂縫。
          (6)框架結構陽(yáng)臺混凝土壓頂或鋼扶手與墻體聯(lián)系處應設構造柱。
          (7)框架結構無(wú)煙灶臺、窗懸挑板或雨蓬等墻體懸挑構件應通過(guò)梁(或柱)與主體結構聯(lián)系在一起。如果聯(lián)系構件是梁,則梁兩端必須與框架柱或構造柱聯(lián)系在一起。
          (8)懸挑處屋頂山花(高出屋面較高)結構設計應既考慮滿(mǎn)足平穩要求,又要考慮與主體結構聯(lián)系,防止因為水平力引起的墻體開(kāi)裂。
          (9)框架柱距過(guò)大,尤其山墻處,應在兩柱中設構造柱。
          (10)應控制建筑物高度和寬度之比,即建筑物長(cháng)細比不能太大。
          (11)磚混結構構造柱設置應合理,數量不應太少。
          (12)選用涂料飾面應選用延展好的涂料。

          3.2 從施工角度予控把關(guān)
          從施工角度解決墻體裂縫是最直接也是最有效和最終的解決方法,費用相對比較經(jīng)濟。
          (1)墻體施工均應按規范、規程和設計要求精心施工,達到質(zhì)量標準要求。
          磚和砂漿標號應滿(mǎn)足設計要求。磚在砌筑前要濕水,磚體轉角處和交接處,尤其內外墻體的交接處,應同時(shí)砌筑。對不能同時(shí)砌筑的,對必須留置的臨時(shí)間斷處,應砌成斜槎,斜槎的長(cháng)度不應小于高度的2/3。對留置斜槎有困難且要留置直搓以及構造柱兩側應加設拉結筋,拉結筋必須按規范和設計要求設置,錨固必須牢靠。磚墻砂漿飽滿(mǎn)度要高。據唐山地震調查表明,房屋的破壞一般發(fā)生在內外墻的接槎處,而這些破壞多由于施工時(shí)留置直槎而且施工質(zhì)量很差,砌筑砂漿不飽滿(mǎn)所引致的。
          (2)確保面層與砌體的結合牢固。消除結合面縫。砌體抹灰前要清理,并且墻面澆水要透和勻;加氣塊砌體還應刷107膠。
          面層施工工藝、方法要當,工期不能搶?zhuān)|(zhì)量要好。首先要選用好水泥和砂,外墻應選普通硅酸鹽水泥,砂的雜質(zhì)和含泥量要少,顆粒應符合要求,力求消除砂漿自身結合面縫。磚混結構墻體面層可以二道成活,但框架結構宜三遍成活,厚度25為宜,每層抹灰施工完成后應澆水養護,并間隔一定時(shí)間(不少于7天)再抹下一層灰,且抹灰前,其上面一層要澆水濕潤,為消除結合層裂縫,應刮水泥漿(水灰比0.37~0.4)一遍,刷107膠也可,并應修復封閉已產(chǎn)生的干縮裂縫,以使兩層結合牢固,面層施工完后應養護不少于3天。抹灰建筑砂漿宜摻加杜拉纖維等增強材料。
          (3)基礎施工質(zhì)量符合規范和設計要求?;A施工程序、方案,要進(jìn)行論證。土方堆放,或臨時(shí)建筑物與材料設備要盡可能離基坑遠些,減少其對基底產(chǎn)生的附加應力?;A驗槽、驗樁應仔細認真。嚴格控制基礎施工質(zhì)量。隱蔽工程刻錄要真實(shí)、準確?;A結構混凝土強度等級應達到設計強度70%后,再進(jìn)行上部結構施工,防止其早強受損產(chǎn)生細小裂縫,影響其抵抗荷載變形能力。
          (4)上部結構施工質(zhì)量應符合規范和設計要求。樓板、過(guò)梁、連系梁支座處應座漿。座漿采用1:3水泥砂漿,厚取20mm,這樣可增強建筑物整體剛度。
          (5)對鋼筋混凝土梁板,施工時(shí)要防止踩陷負筋。鋼筋搭接長(cháng)度、錨固長(cháng)度應符合規范要求。
          (6)混凝土施工質(zhì)量要嚴格控制,確保達到設計要求。模板要清理、修整或更新,并且支撐牢固,嚴格控制水灰比和骨料級配。防止早強受損并注意維護保養,且拆模不宜過(guò)早。拆模時(shí)間應以其同條件養護的試塊試驗結果為依據。
          4 結束語(yǔ)
            綜上所述,要解決墻體裂縫必須要分類(lèi)進(jìn)行綜合分析,找出裂縫發(fā)生的成因,從而在設計和施工全過(guò)程中,系統地加以予控把關(guān),方能有效地減少或消除墻體裂縫的產(chǎn)生,才能真正保證建筑物的質(zhì)量。


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