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非承重混凝土小型砌塊墻體防裂問題研究

發布時間:2018-10-24點擊數:667

非承重混凝土小型砌塊墻體防裂問題研究

一、前言

在工業民用建筑工程中,特別是框架、框剪結構中采用砼小型砌塊作為非承重填充墻的應用十分普遍,其應用技術也日趨成熟,已有相應的技術規程和標準,例如GB 50203-98 《砌體工程施工及驗收規范》,DBJ/T 15-18-97 《非承重小型砼砌塊砌體工程技術規程》等。在這些規范、規程中,均已對墻體防裂問題作出了較詳細的規定,特別是DBJ/T 15-18-97規程在附錄中列出了墻體開裂的部位、原因及防治措施,這在其它的技術規程中并不多見,說明該規程將防治裂縫作為重點問題對待。在實際工程中,嚴格按規程實施者,工程質量均較好,可以避免裂縫發生或減少裂縫的出現,但也有些工程技術人員未掌握規程的要求,或理解得不夠,未完全按規程的規定進行操作,致使工程中仍有開裂的問題發生,影響工程質量,該問題也引起了建設主管部門的重視。本課題組在總結以往經驗和廣泛調查的基礎上,對該類墻體開裂及防治問題進行了系統的研究,對墻體開裂的原因、影響因素和防治機理進行了系統的分析、研究,并提出了防治措施,以供有關工程技術人員參考。本文屬1999年廣州市建委及廣州市墻改辦下達的課題“新墻材應用技術研究”編號9909的內容。

二、墻體防裂研究的技術路線

長期以來,“開裂”、“滲漏”被認為是墻體工程的通病。開裂和滲漏是兩個問題,但也有聯系。開裂是滲漏的主要原因之一,本文重點研究墻體的防裂問題。在研究防裂問題之前,我們應對裂紋的判斷有一個共同的標準,以便對問題展開討論。一般的“開裂”有裂紋和裂縫之分,但兩者并無嚴格的介定,習慣上稱較細的為“裂紋”,較粗的為“裂縫”。在建筑工程中,完全消除砼砌塊墻體的開裂是較難的,甚至是不可能的(詳見《墻面抹灰開裂、防裂機理探討》一文)。這里所指的墻體防裂主要針對肉眼所能看見的、縫寬大于0.1mm的裂紋或裂縫。通過本專題組現場的認真調查、試驗研究、分析歸納,并通過廣州市環市西苑富力廣場、奧林匹克體育場館等工程的實踐,我們認為非承重砼小型砌塊填充墻體開裂的影響因素較復雜,但只要人們認識了開裂的原因,掌握了控制的原理,嚴格按規程實施,從技術上是可以解決墻體“開裂”問題和保證墻體工程質量的。 本研究的技術路線如下:將墻體開裂問題分成三個層次、三個方面進行研究。即首先將墻體分成設計、材料和施工三類主要因素分別進行探討,從而將防裂措施歸納成構造防裂、材料防裂和施工防裂三種類型,分別探明墻體開裂的影響機制并提出控制開裂的有效措施;然后進一步將墻體分成墻體基層——砌體、墻體面層——抹灰層以及兩者的粘結界面這三個層次,分別而又有聯系地進行研究。按以上技術路線去分析研究,可層次清析、系統全面地認識墻體開裂的影響因素,并能因地制宜地提出防治墻體開裂的有效措施。

三、砼小型砌塊填充墻體開裂的影響因素分析

在研究墻體開裂問題之前,應充分了解墻體的構造、組成狀況,它是分析問題的基礎。本研究的內容重點在非承重小型砼砌塊墻體,即目前工程中常見的框架、框剪結構的填充墻。以常見的框架結構填充墻為例,其墻體構造見圖1:

(一)砌體開裂的影響因素

1.墻體構造因素與砌體開裂的關系

1)從設計的角度提出有關防裂的保證措施

要做到砌體本身結構應密實、穩定,并與主體結構連接緊密,接縫處應填充密實,同時應保證在施工和使用過程中不會因材料的的變形和結構的應力而引起墻體開裂。因而,只有在設計時事先考慮周到,控制可能引起開裂的各種因素,才能做到無開裂。在設計時應考慮選擇合適的材料、合理的構造以及施工的可行性,以做到:

(1)墻底與樓地面結合處應滿鋪砂漿,使墻與樓地面結合成整體;

(2)墻側與柱面結合處應滿鋪砂漿,否則易出現沿結合處的裂縫,見圖2;

(3)墻頂與梁、板底部的結合處應用小磚壓頂,頂緊并用砂漿密實;

(4)砌體本身灰縫均勻飽滿一致。

(5)選用與砌體材料相適應的砌筑、抹灰砂漿材料。

2)從結構構造的角度提出防裂保證措施:

圖2 墻體轉角處的裂縫圖

為了保證墻體本身的整體性及與建筑結構之間的整體性,防止墻體產生裂縫,構造上要求:

 

 

圖3 結構中預留拉接鋼筋

(1)在結構中預留拉接鋼筋在砌墻時將其埋入墻內,見圖3。該拉筋除了保證墻體的穩定性、抗震性外,還具有一定的防裂作用。也可在砌體內埋入拉接鋼網片,見圖4。

 

圖4 砌體內埋入拉接鋼網片

 

在試點工程中,將墻體兩端預埋的拉筋在1200mm的基礎上加長,使之在墻體的中部搭接形成加筋砂漿帶,證實其防裂效果更好。

(2)對過高的墻體加設圈梁或配筋砂漿帶,見圖5。圈梁、配筋砂帶除了增加墻體的整體性、穩定性和抗震性外,還可減少因墻體過高而產生的沉降或干燥收縮,從而避免墻體開裂。

(3)對過長的墻體設置構造柱,見圖5。這將減少因墻體過長所產生的干燥收縮,從而避免墻體開裂。

5 較高較長的墻體中加設構造柱與配筋砂漿帶

①拉接鋼筋 ②砼梁面刷水泥膠漿 ③墻端剪力墻 ①T形墻體 ②拉接鋼網片 ③勾(壓)縫

 

①構造柱 ②配筋砂漿帶 ③預埋管線 ①轉折墻體第一皮砌塊 ②拉接鋼筋

 

4)砌筑時,對有轉折的砌塊墻體,一般應在轉折處每隔3皮砌塊設置長度不小于1200mm的拉接鋼筋,以防止墻體的轉角處產生縱向的開裂,見圖6。

6 轉折墻體轉折處設置拉接鋼筋

(5)有門、窗洞口的部位應加強。洞口周邊200mm左右采用實心砌塊或加設配筋水泥砂漿邊框、立柱等。洞口的上部加設門、窗過梁等,特別是洞寬大于1m時,必須采用鋼筋砼過梁加強,且過梁埋入長度不小于390mm,以防止門、窗洞口的上角和周邊的墻體在干燥收縮及受到外力撞擊時產生開裂。

(6)控制好主體結構變形。當梁的跨度大,撓度過大,在墻體完成后,形成對墻體的壓力,導致墻體產生開裂。在住宅商品房中,梁的跨度較小,這種情況不多見。在大開間等框架結構中,梁的跨度較大,則應注意這一問題。 在建筑的頂層,由于屋蓋的溫度變化引起結構的變形,對柱形成橫向推力,從而對墻體產生拉、剪應力,導致墻體開裂。此外,由于砼結構與墻砌體的溫度線膨脹系數不同,長尺寸的連續框架或現澆砼挑檐由于產生較大的溫差變形積累而引起墻體開裂,因此,必須處理好屋蓋(屋頂)保溫隔熱層及其與主體結構的連接構造(詳見“建筑物頂層墻面開裂問題探討”一文)。

7 隙砌塊含水率過高造成的垂直穿透縫

8 砌體表面灑水用花灑式噴頭示意圖

所以必須必須控制好砌塊砌筑時的含水率和抹灰時砌體基層的表面含水率,如控制砌塊的出廠含水率、砌塊運輸和儲存中的防水、上墻砌筑時的灑水、雨季施工等方面。在干燥條件下砌體表面需灑水時,可采用等工具均勻灑水,不宜用皮管沖淋,見圖8。

 

 

(3)性能未穩定的砌塊材料不能使用。當砌塊材料性能未穩定時,如普通砼砌塊齡期未夠時,其內部的水化硬化反應、收縮變形均尚未完成,強度偏低,含水率和體積變形均不穩定;如蒸壓加氣砼砌塊,出釜的含水率較大時,將導致其體積變形不穩定。例如蒸壓混硅加氣砼砌塊(2001年1月12日摩天建材實業公司提供的測試結果,砌塊的抗壓強度為5.2MPa)在試驗條件下的含水率與收縮值測試數據及關系曲線分別見表2和圖9。

 

蒸壓加氣砼砌塊含水率與收縮值測試數據 表2

 

時間(h)

名稱

初級

6

12

18

24

32

40

48

72

96

干縮值(mm/m)

0

0.007

0.108

0.196

0.405

0.418

0.425

0.425

0.472

0.493

含水率(%)

66.6

55.9

48.7

40.2

26.0

22.2

17.4

10.6

3.3

3.2

 

其結果說明砌塊的干縮值隨含水率的減少而增加,最后趨于穩定。

 

 

因此,必須使用達到一定齡期、性能穩定的砌塊進行砌筑。GB/T 11968-1997規定:蒸壓加氣砼砌塊應存放5天以上方可出廠。因為在較干燥的條件下(如北方)一般砌塊的含水率、強度和收縮值已趨于穩定。

 

9 蒸壓混硅加氣砼砌塊含水率與收縮值關系曲線圖

 

10 不同材料混砌造成墻面開裂

 

4)采用了本身有缺陷的或有裂紋或斷裂的的砌塊,將在墻體上形成薄弱環節,在墻體產生變形或內應力時,易在薄弱區形成裂紋。因此,應選用達到技術性能要求的合格砌塊。

5)砌塊的表面狀況差,如有浮灰、表面強度低、表面過于光滑、微密、表面被污染等情況,均不利于墻材與砂漿的粘結。因此,應選用外觀質量合格的砌塊。

6)采用了不同材料如砌塊和磚,或不同材質的砌塊如加氣砼砌塊和陶粒砌塊混砌造成的裂縫見圖10(在裂縫處將墻面鑿開,經觀察發現墻體混砌)。由于不同材料的性能不同,在相同的條件下,產生不同的干縮值而引起內應力,最終導致墻體開裂。因此,不應在同一樓層砌體采用不同墻材混砌。

7)砌筑砂漿的選材、配比不當,將造成砂漿的強度等級偏低,干縮值大,工作性和粘結性差。砌筑時應選用與砌塊強度等級相適應的砂漿。

3.施工因素對砌體開裂的影響及控制

工程施工的好壞是決定設計的目的能否實現的關鍵,只有施工質量達到設計的要求,才能保證建筑工程的質量。因此施工因素對墻體開裂的影響較大,在施工過程中,必須掌握好以下的正確操作方法和進行嚴格的技術控制。

1)施工操作:

(1)正確的鋪灰、抹灰工法。鋪灰必須均勻、致密,保證在砌塊平面上鋪滿砂漿,砌塊兩端砂漿量應充足,滿足擠漿的要求。留有空隙或缺陷,均會成為應力集中和裂紋的起源地。

(2)正確地擺放砌塊和就位的固定方法。準確就位、壓移、敲擊固定。可采用帶控制卡的工具“砌夾”,形狀如碼磚夾進行砌筑,在水平方向鋪好砂漿后,在固定砌塊的凹槽端刮抹較厚的砂漿層,用“砌夾”一只手提起砌塊,另一只手扶持并適當用力將砌塊一次擺放到位,并擠出砂漿,隨后勾縫。砌塊就位固定后不宜再移動,因為砂漿一接觸砌塊易失去水分,會影響粘結性。

(3)正確地控制灰縫并及時壓縫。在砌塊就位的同時,做到擠漿,保證灰縫飽滿密實,且橫平豎直,厚度一致。砌塊固定后及時隨手用灰刀尖壓實灰縫和填補灰縫,并可勾成凹槽以利于抹灰層的粘結。勾(壓)縫處理的實例見圖4。

(4)墻體接合處的施工控制

墻體作為一個整體填充于主體結構體系中,形成兩者共同工作的狀態。墻體與梁、板、柱的結合處是構造中的薄弱環節,最容易出現開裂的問題。因為兩個體系的受力變形均集中于薄弱的接合處,為保證墻體的質量,施工時在接合處應加強控制。

① 控制墻體與結構梁、板、柱等接合部位的砂漿的密實性;

② 控制拉接鋼筋的數量、布置及在墻內的粘結狀況(施工完成后檢查拉接鋼筋的位置見圖11,圖中人員手持處為綁在拉筋上的細帶)。拉筋應拉直、展平埋入砂漿層中。對于砼空心砌塊砌體的拉筋部位可采用正反“對砌”或使用配套小磚砌筑,使拉筋與砂漿層充分粘結;

③ 控制墻體表面防裂鋼網的鋪設,施工時鋼網應釘牢、拉直并展平,保證鋼網的鋪設寬度和搭接寬度。鋼網與砌體基面應留有3~5mm的間隙,以保證抹灰時砂漿可以充分包裹鋼網;

④ 墻體在有接槎連接時,應做好接槎處的砌筑,在丁字墻體的平接處(無接槎),應做好拉接鋼筋的埋設及鋼網防裂等;

⑤ 在不同墻材的接合處,表面上應做好防裂處理,如加設防裂鋼網或采用纖維砂漿抹灰。

(5)墻體埋設暗管、線的施工控制

通常在砌塊墻體上埋設暗管、線都需要打洞、切槽,若施工不當將直接影響墻體質量,破壞墻體的整體性,甚至引起墻體開裂,從而降低墻體的防水、隔聲、抗震等性能,這也是影響墻面開裂的重要因素之一。因此,墻體埋設管暗、線施工時應控制以下方面:

當墻體邊砌筑邊埋設暗管、線時,應按設計要求配合進行(施工和管線埋設配合見圖12);

②當墻體砌筑完成后再埋設暗管、線時,應采用專用機具鉆洞、切槽,避免直接的錘擊和打鑿造成裂紋;埋設安裝應按規程操作;槽口及孔洞的回填應采用恰當的材料,保證密實、牢固;表面加設防裂材料覆蓋。
有關的內容可參見《砼空心砌塊墻體暗管、線埋設安裝技術研究》一文。 

                       

圖11 墻內拉筋埋設檢查示意圖           圖12 墻體施工與管線埋設配合進行示意圖           

2)施工技術控制:

(1)控制施工日砌高度,讓墻體充分完成沉縮變形。因為砌筑砂漿有較大的塑性變形,當未達到硬化齡期之前均有較大的徐變,在上層砌體的壓力作用下,砂漿發生較大的壓縮變形,特別是在潮濕低溫的情況下,砂漿干燥速度慢,強度增長慢,特別是氣硬性的石灰砂漿,干燥后才會產生強度,因此在砂漿干燥前上部砌筑過快,砌體本身將承受過大的壓力,將引起砂漿產生過大的塑性變形,而砌體兩端有拉接鋼筋與結構柱相連接對墻體形成約束,一旦墻體的縱橫向均產生收縮,將會沿灰縫出現階梯形的裂縫,該類裂縫多出現在墻體的中上部。在門洞上部的兩角,因砌體沉縮也可能出現八字形裂紋。

在江門的試點工程中發現,在日砌高度的最上一皮加氣砼砌塊下的灰縫粘結不夠緊密,如在其上部加壓一皮干砌塊后,灰縫的粘結效果得到改善。這種水平灰縫粘結性較差的現象,可能是在墻體高度約1.31.6米處出現水平、通長、對穿裂縫的原因之一。

因此,分段砌筑是砌體防裂的重要措施,施工時必須注意遵守。一旦砌體內部產生了裂縫,在將來的抹灰層上也易在裂縫處出現裂紋。這種裂紋也較難修復,因為日后產生的收縮應力均會集中于墻體上最薄弱的部位,直至大部分的收縮完成為止。

(2)控制“壓頂”施工日期和施工質量:

填充墻的頂部采用斜砌壓頂,必須控制好施工時間間隔和施工質量,因為這個部位最容易出現如梁下水平縫等的開裂情況。控制壓頂施工時間的目的是使已砌筑好的墻體的干濕收縮、塑性變形等引起的沉降收縮基本穩定,因過大的沉縮集中在梁下必然會形成較大的水平裂縫。

進行壓頂施工時,應控制好以下幾點:

① 預留的壓頂空間高度應適當,并選用尺寸合適的實心輔助小磚斜砌。

② 輔助小磚的在水平方向上的傾斜角度以不小于60°為佳(廣州協安建設工程公司的“百順臺”工程在蒸壓灰砂磚的壓頂時,施工技術人員提出壓頂小磚的傾角應不小于60°,傾角過小將不利于小磚的頂緊和受力意見。該工程證明他們的施工效果滿意)。

③ 壓頂的輔助小磚應頂緊,磚與磚之間、上下空隙之間的砂漿應填充密實,大的也洞應用碎磚填塞后再用砂漿填實。

④ 必要時,壓頂部位的表面采用掛網防裂或纖維砂漿抹灰防裂的措施。

(3)控制灰縫

一般說灰縫是砌體的一個組成,它起粘結連系作用,將砌塊相互粘結連成整體,同時也起到緩沖作用。砌體本身不可避免地因干濕、溫度等變化而產生應力和變形,由于灰縫的抗拉、剪強度較低,在較大應力作用下將形成部分微裂縫,以分散和消除較大的應力。當砌體灰縫的厚度較一致時,所產生的微裂縫將較均勻地分布于灰縫中,還會因過分集中而導致較大的裂縫出現。由此可見,砌體的灰縫具有儲存和分散由于環境因素影響而產生的微裂縫的作用。

在砌筑的過程中,控制灰縫的質量十分重要。灰縫的厚度應一致,一般控制在在10~15mm左右,同時要確保灰縫的砂漿飽滿,水平灰縫應達到90%以上的飽滿度,豎向灰縫也不得低于80%。為了使灰縫密實,在砌筑的同時還應做好壓縫、勾縫等工作,使砌體灰縫表面無孔洞,如將灰縫表面勾縫成凹槽,則將更有利于墻體抹灰層的粘結。不應采用先干砌后灌縫的做法。實踐證明,這種方法不能保證豎縫的質量,且加大了豎縫的厚度。

如果砂漿用量過大,令灰縫過厚,或灰縫厚薄不一致,或灰縫不飽滿,都將會給墻體帶來不利的影響。其一是砂漿本身干縮值較大,過厚的砂漿層產生的總收縮值大。其二是砂漿的塑性變形大,特別是石灰水泥混合砌筑砂漿,其硬化比水泥砂漿慢,當灰縫的厚薄不一致時,砌筑過程中將產生較大的沉降收縮和不均勻的收縮變形,致使砌體內部出現裂縫。其三是砌體形成了內部缺陷,埋下了抹灰層開裂的隱患。

在砌筑過程中,隨手進行壓縫或勾縫,不僅不會增加工序,還會取得較好的質量效果。

(4)抹灰時間的控制

墻體抹灰宜在砌筑完成一星期后進行,干燥時間長對防止抹灰開裂更有利。由于砌筑砂漿的塑性變形,以及砌體的干縮變形均需要足夠的時間,這些變形是無法避免的,應在抹灰前讓其充分完成(即將由變形所引起的裂紋將分散于砌體砌筑的灰縫),再進行抹灰。這是抹灰層防裂的重要措施之一。

影響砌體開裂的因素除上述幾個方面外,在砌體砌筑過程中,所有隱藏工程均應設計要求控制好質量,否則存在的問題均是導致墻體開裂的隱患。

(二)墻體抹灰層開裂的影響因素

1.抹灰層的構造與組成

砌體表面的抹灰層是墻體的重要組成,它除了將砌體連成整體、保護砌體、遮蓋砌體的缺陷、調整墻體的厚度尺寸外,同時還賦予墻體更高的隔聲、隔熱、防火、防水、整齊美觀等一系列性能。根據建筑工程的要求、操作經驗、地方習俗的不同,其選用的材料各不相同,做法各異。按JGJ 73-91規范,抹灰按質量的要求分為普通、中級和高級三類。抹灰層的平均總厚度不得超過以下要求:內墻普通抹灰為18mm,中級抹灰為20mm,高級抹灰為25mm;外墻抹灰為20mm,勒腳及突出墻面部分為25mm。
常見墻體抹灰層做法見圖13。

圖13 常見墻體抹灰層做法示意圖

 

廣州各工地抹灰層的做法并不盡一樣,但通常包括找平層、底層、中層、罩面層、飾面層等,其中:

找平層:主要針對砌體表面不平整或有缺陷時,先用砂漿進行找平處理。可采用砌筑砂漿、水泥砂漿、聚合物水泥砂漿或石灰水泥砂漿,據墻體設計抹灰等級的要求及砌體表面的狀況而定,厚度一般在0~15mm的范圍,當砌體表面基本光潔平整時,也可不設找平層。當找平層較厚時,必須分層施工,每層厚以不超過7~9mm為宜。

底層(或中層):是砌體(或找平層)和罩面層的過渡層,為抹灰層的主體,使抹灰層具有防水、保溫、隔熱、隔聲功能。常采用普通的石灰水泥混合砂漿,或摻纖維材料、輕質保溫材料及聚合物成份等使其具有防裂、防水等功能的砂漿。底層砂漿的厚度視抹灰等級和建筑功能要求而定,一般宜為10~15mm。其強度一般不超過找平層或砌體材料的強度。其干燥收縮值應較小。骨料應采用中、粗砂。常用普通的石灰水泥混合砂漿體積配比為水泥∶石灰∶中砂=1∶1∶6。

罩面層:傳統多用石灰膏、紙筋、麻刀灰漿,也有在其中摻入細砂的灰漿。目前,也有使用摻入短切人造有機纖維(常用聚丙烯束狀單絲)取代天然植物纖維的灰漿。面層是底層和飾面層的過渡層。面層灰漿要求質地均勻、細膩,和易性、粘附性、分散性、遮蓋性、抗裂性好,常用厚度為1~2mm。

飾面層:普通墻體的飾面層,有涂料、“扇灰”、石灰石膏漿涂刷等飾面,或根據設計要求選用其它的飾面層。一般,飾面層應具有好的遮蓋性、粘附性、抗裂性、防水、耐洗刷、防污染、耐久、色澤一致、不起皮、不剝落、不粉化等性能。

按以上要求選擇好抹灰層的材料、配比,在前一層基本硬化、完成了大部分干燥收縮、形成穩定的基層后,再做后一層的抹灰,則效果更好。

2.抹灰層的構造與開裂的關系

1)從抹灰層的總厚度

抹灰層總厚度的控制,除了保證結構尺寸、墻體厚度、滿足墻體防火、隔聲等要求外,過厚的抹灰層會有較大的總干縮變形,均不利于防止由于墻面在施工前期塑化變形和使用后期的干濕變形而引起的墻體開裂。

2)不同材料的抹灰層組成的層數、各層的厚度

各層厚度的控制可保證抹灰層材質均勻,減少墻體開裂的可能。

3)抹灰層中防裂層的選擇和布置

提高抹灰層的抗裂性的做法:在底層砂漿中摻入防裂增韌纖維或摻入彈性聚合物膠料,使底層具有抗裂性和防水等性能;或在底層中鋪設防裂玻纖網格布、鋼絲網布等。

砌體基層上鋪設鋼筋(絲)網,主要是防止基層的開裂或砂漿的剝落,同時對抹灰層也有防裂的作用。鋪沒鋼網時,應考慮砂漿對鋼網的包裹。鋼網與基層間應留有5 mm左右的間隙

3.抹灰層的材料與開裂的關系

廣州市建筑工地常用的抹灰材料有水泥砂漿、水泥混合砂漿、聚合物水泥砂漿、杜拉纖維水泥砂漿、石灰砂漿、紙筋石灰漿、麻刀石灰漿、石灰石膏灰漿和膨脹珍珠巖水泥砂漿等。

1)砂漿、灰漿的配比:一般說,水泥混凝土材料、水泥砂漿與水泥凈漿三類材料,當水灰比相同時,其干燥收縮值的比例大約在1∶2∶8的范圍。砂漿中由于砂石起骨架作用,可以減少收縮值。當砂的比例越大、水泥凝膠體越小、用水量較少、灰砂比較小時,總體的收縮值將減小。因此,砂漿和灰漿的配比與抹灰的開裂有密切的關系。在上述抹灰材料中,灰漿的收縮值大于砂漿的收縮值,因此灰漿層不宜過厚。控制好砂漿的配比是防止墻面開裂的基本條件。

2)砂漿的工作性能:砂漿應具有符合要求的稠度、分層度指標和具有較好的飽水性、和易性、流動性等。通常砂漿的工作性差,太干或太稀,在砌筑或抹灰時不易施工,且很難與基層粘結牢固。所以應根據基層的干濕情況、表面孔結構狀況、吸水速率與吸水率的大小,調整配比,控制好砂漿的工作性。

3)砂漿的種類與選用:采用了不相適應的材料,如抹灰底層砂漿強度低、干縮小,而表層砂漿的強度高、收縮值大,表層干燥時會產生較大的內應力,從而引起墻體抹灰層開裂剝落。因此,JGJ 73-91規范中規定:水泥砂漿不得涂抹在石灰砂漿層上。

4)工程現場取樣進行的吹風干燥收縮試驗

采用相同體積的試樣(抹灰砂漿),鋪設在表面光滑、不吸水的底板上,用刮刀抹平形成約10mm和3mm厚的抹灰層試件。試件的周邊設有拉緊的構造,采用24m3/min的吹風裝置對試件的表面進行吹風。當試件表面因快速失水而干燥收縮時,由于四周均被約束,中部的砂漿或灰漿層就可以不受底板約束而自由變形而產生開裂。吹風干燥試驗及裂縫觀察見圖14,1~4號試件裂縫放大示意圖見圖15,試驗的結果見表3:


圖14 砂漿(或灰漿)試件吹風干燥試驗及裂縫觀察示意圖

圖15 1-4號試樣裂縫放大示意圖

試驗結果說明:摻入纖維明顯地減少了砂漿層的開裂。

砂漿試件吹風干燥收縮試驗結果表 表3

 

試樣

編號

材料組成

及配比

試樣厚度

mm

有無摻

改性材料

吹風試驗結果

備注

1

1∶1∶6

石灰水泥混合砂漿

10

自然養護7d后出現0.2mm寬、20mm長的裂紋一處

2

石灰細砂灰漿

3~5

2h后出現肉眼可見裂紋,24h后裂紋發展為連通網狀的裂縫,最大縫寬達5mm

 

3

石灰紙筋灰漿

3~5

摻入紙筋

裂縫出現、發展及最大縫寬基本同上,但數量較2號少

 

4

1∶1∶6

石灰水泥混合砂漿

10

2h后出現肉眼可見第一道長50mm、寬0.6mm的裂縫;6h后又出現5條長30~50mm、寬0.25~0.3mm的裂縫;2h后裂縫變化不大

28d抗壓強度為5.1MPa

5

1∶1∶6

石灰水泥混合砂漿

10

摻入微沫

外加劑

24h后無肉眼可見裂紋,但表面有少量小孔

28d抗壓強度為3.0MPa

6

1∶2.5

水泥砂漿

10

摻入杜拉

纖維

24h后無肉眼可見裂紋

28d抗壓強度為11.7MPa

7

1∶1∶6

石灰水泥混合砂漿

10

摻入杜拉

纖維

24h后無肉眼可見裂紋

同4號

 

 

4.抹灰層施工與開裂的關系

1)抹灰均勻性、緊密性的控制

抹灰操作時,將抹灰材料均勻地分布于墻面,應趕平壓實,使之與基層緊密粘結,抹灰材料本身及與基層的連接處均不得有空洞、疏松等缺陷。

2)抹灰層分層涂抹的厚度控制

對于厚10mm以上的抹灰層,不得一次成抹,必須分層抹灰,對于水泥砂漿,每遍厚度宜為5~7mm,對于石灰砂漿和水泥混合砂漿,每遍厚度宜為7~9mm。對于面層抹灰,經趕平壓實后的厚度,麻刀石灰不得大于3mm,紙筋石灰、石膏灰不得大于2mm。

3)分層抹灰的間隔時間控制

水泥砂漿和水泥石灰混合砂漿的抹灰層,應待前一層抹灰層凝結硬化后,方可涂抹后一層;石灰砂漿的抹灰層,應待前一層7~8成干后,方可涂抹后一層。

4)抹灰層養護及干燥時間的控制

水泥砂漿抹灰層宜灑水養護,控制濕度,保證硬化和強度正常的發展。混合砂漿和石灰砂漿等,應控制干燥速度和濕度梯度,防止抹灰層塑性干縮開裂。在抹灰完成后,應避免局部的快速干燥。要注意在大風、干燥的氣候條件下,抹灰層易出現裂紋,因為在墻體的干燥過程中,墻體表面先失水,沿墻體的厚度形成濕度梯度,由于墻體的內外層濕度不一致,所產生的干燥收縮值也不一致,外層的干燥收縮值大,內層對外層產生約束,外層中形成拉應力。當外層材料的抗拉極限強度小于該拉應力時,外層應力集中的薄弱處將首先出現拉斷,產生裂紋。從墻體斷面濕度梯和應力分布示意圖圖16中的應力分布曲線可見,拉應力分布于墻體的外層,因此墻體的抹灰的防裂層應置于受拉區緊靠墻體的表面為合理,但考慮到施工及防裂層應有足夠的保護層,同時還要保證防裂材料與基層應有足夠的粘結握裹力,因此防裂層外還應有一定的厚度。

圖16 墻斷面濕度梯度和應力分布示意圖

 

 

(三)砌體與抹灰層界面狀況對墻面抹灰層開裂、剝落的影響

 

 

砌體基層與抹灰層界面的性質取決于砌塊的表面與抹灰材料的性質,但通常是在抹灰材料一定的條件下進行討論。

施工中,砌體基層的表面的性質與狀況對抹灰層的不利影響如下:

1.基層不穩定,存在持續的變形,形成界面的不穩定而引起開裂。

2.基層表面過于致密、光滑,將造成漿體無法深入基層表面,砂漿與基層不能形成咬合(鍥合)作用,大大降低了界面的粘結力。

3.基層過于干燥,將造成基層的吸水率過大,使抹灰層過快失去流動性和失去凝結硬化所需的水分,使抹灰砂漿失去粘結力。

4.基層過于潮濕,含水率過大,由于基層的孔隙被水充滿,灰漿不能深入基層的孔隙,將造成抹灰層無法粘附,或基層的水分向外滲出將抹灰層稀釋產生流漿。

5.基層表面有浮灰、油污等隔離層,將造成砂漿粘結力下降,形成開裂和剝落的薄弱環節。

6.基層有開裂或空洞等缺陷,當受力時,由于這些缺陷形成應力集中而引起裂紋。

以上的不利影響容易造成抹灰層的開裂、空鼓與剝落,因此在工程中應注意對基層表面進行各種處理,例如:

1.基層必須穩定才能進行抹灰層施工;

2.對粘結力差的表面進行基層處理,涂刷打底用聚合物膠料或水泥膠料(如圖2),增加基層與抹灰層的粘附性;

3.對過干的基層進行適當的灑水潤濕;

4.潮濕的基層需干燥后方能抹灰;

5.清洗基層表面浮灰、油污,清除表面的薄弱環節;

6.對有缺陷的部位進行修補、找平;

7.對砌筑灰縫的空隙等進行處理、勾縫及壓實。

四、防裂技術

本課題組對墻體防裂技術進行了比較深入的研究,并對以下幾方面提出了專題報告:

1.采用耐堿涂覆玻纖網格布防裂技術,詳見《玻纖網格布在墻面抹灰防裂中的應用研究》等文。

2.采用短切纖維砂漿防裂技術,詳見《纖維砂漿在墻面抹灰防裂中的應用研究》等文。

3.采用鋼碼防裂技術,詳見《墻面鋼碼防裂、防空鼓剝落技術》一文。

4.關于鋼絲網防裂應用的調查報告。

5.關于聚合物砂漿防裂技術分析。

五、防裂技術路線的分析

以上涉及的非承重填充墻體的防裂問題,雖然沒有象建筑結構的裂縫控制問題那么復雜,但也必須從建筑主體結構(例如框架)本身的受力、變形、對墻體施加的應力和約束,以及墻體本身的變形和周邊的被約束各方面去控制和考慮防止墻體開裂的問題,也有從“抗裂”和讓其充分“放裂”的角度去采取“防裂”措施的。

一般說,防止墻體的開裂關鍵是要按產品標準、設計施工規范和規程選用性能好的優質產品,并通過合理的設計、精心的施工來保證工程質量。這些規范、規程中已在不同的條款中考慮了防止墻體開裂的問題,只要嚴格按照條款執行是可以取得較好的效果。

實際工程中還必須根據具體情況的需要采取一些相應的防裂措施。如在墻體內加設拉筋、墻面加設鋼網、抹灰加纖維或加聚合物、抹灰加掛玻纖網格布等,來提高墻體或抹灰材料的抗裂能力,以達到防止墻面開裂的目的。這些措施均是一種“抗裂”的技術路線,它對防止墻體由于內外濕度梯度和塑性階段的變形所引起的開裂是非常有效的,這一點已被我們的試驗證實。

但當墻體的變形較大時,這種做法也解決不了問題。例如在主體結構與墻體連接處局部采用掛鋼絲網防裂,當墻體的干縮變形大時,裂縫仍然會出現,只是裂縫位移到鋼絲網的邊緣處出現。在這種情況下,如果仍堅持采用“抗裂”的技術路線,就只有全墻面掛更強有力的鋼筋網。但這既增加了鋼材的用量、提高了施工成本,又增加了施工工序,而且不一定產生好的效果。因此,這時應考慮采取其它有效的防開裂措施,即常采用“放裂”的技術路線,就是讓墻體的變形、開裂充分完成,再進行后一道的施工工序;或有目的地消除某些約束,而達到墻面不產生開裂的目的。例如選用基本上完成了收縮變形、體積穩定的墻材,限制日砌高度,延長分段砌筑的間隔時間,限制“壓頂”最小間隔時間及限制抹灰間隔時間等,其目的是減少變形,讓新砌筑的墻體充分完成沉縮、干縮等變形;又如選用強度低于墻材強度等級的砌筑砂漿,使墻體干縮變形分散成微小裂紋,均勻分布于砌體灰縫中,不致出現較大的有害裂縫;也有采用設置伸縮縫的做法來消除約束,以達到讓墻體變形的目的。也有將外墻大面積抹灰層分塊、設分隔縫的做法,以防止溫度與濕度差等的影響引起墻面變形開裂。這些“放裂”的做法有的需要較長的時間和一定的條件,而實際工程中往往難以完全做到,因此工程中這兩類做法常常是相互補充,靈活選用。例如氣候潮濕、工期短,不可能做到充分完成“放裂”,為了保證工程質量,還應當采用一些“抗裂”措施,或其它的綜合防裂措施以保證工程質量。

六、結語

近幾年來,在廣州市市建委和市墻改辦的領導下,墻體材料的改革工作正全面鋪開并日漸深入。在此期間,各墻材生產廠家及時地把握商機,不斷推出符合環保要求、性能日益完善的新產品以滿足市場的需要;各建筑設計和建設施工單位為了充分保證墻體的工程質量,也主動鉆研墻體的設計、選材和施工技術,使新墻材的應用技術水平不斷提高。

本研究是在充分調查已有工程中材料、設計、施工等方面存在問題的基礎上,并根據最新頒布的新墻材及其配套產品有關標準、規程和規范,課題組系統地分析、研究了墻體常見質量通病如開裂、滲漏等的影響因素及埋設暗管線等難題,提出了相關的產品企業標準(如墻面掛網用玻纖網格布企業標準:)、施工細則(如小型砼空心砌塊、蒸壓灰砂磚、耐堿涂覆玻纖網格布、杜拉纖維砂漿等施工細則),并充分結合現有的施工工藝和施工水平,對新墻材的應用技術問題展開討論和研究,提出了有關的研究報告、解決問題的思路和具體措施。

通過本研究,希望能夠為有關工程技術人員提供解決新墻材應用中存在問題的參考資料。但由于新墻材產品在不斷地出現,國家和各行業也正在完善和制訂各種標準、規程和規范,國外引進的新技術也在不斷擴大人們的眼界,新墻材的應用技術正處于發展之中,再加上時間和條件所限,本研究提交的報告還有一些未涉及的問題(例如墻面掛網用防裂材料,尤其是各種網材產品的材質、規格、性能和使用技術等目前尚無統一的國家標準、規范可以遵循)和未完善的部分,有的試點工程還在進一步考核之中,本課題組將繼續努力,結合材料、設計和施工等方面進行深入的探討和研究。

各類砌塊干縮值測試結果 表1

 

編號

砌塊類型

密度(kg/m3

干縮值(mm/m)

含水率(%)

材料

表觀

飽和狀態

干縮結束后

1

珍珠巖砌塊

1030

1030

0.78

38.3

3.6

2

珍珠巖砌塊

1302

753

0.32

29.1

0.8

3

珍珠巖砌塊

1350

780

0.40

27.5

0.9

4

珍珠巖砌塊

1339

1042

0.88

22.3

2.2

5

珍珠巖砌塊

1309

1055

0.81

24.3

0.9

6

陶粒砌塊

1149

636

0.57

21.2

1.1

7

陶粒砌塊

1289

848

0.37

23.4

1.0

8

煤渣砌塊

1429

807

0.31

20.6

1.2

9

煤渣砌塊

1548

1018

0.33

17.4

1.7

10

水泥砂砌塊

1685

949

0.45

16.5

0.8

11

水泥砂砌塊

1739

1379

0.42

14.7

0.8

12

粉煤灰加氣砼砌塊

698

698

0.99

56.4

14.1

13

粉煤灰加氣砼砌塊

690

690

1.05

57.1

9.3

14

粉煤灰加氣砼砌塊

685

685

0.69

53.6

4.5

15

粉煤灰加氣砼砌塊

651

651

0.63

80.4

6.3

16

灰砂加氣砼砌塊

632

632

0.48

58.2

3.8

17

灰砂加氣砼砌塊

690

690

0.62

52.6

1.2

18

灰砂加氣砼砌塊

683

683

0.51

53.8

2.6

19

灰砂加氣砼砌塊

688

688

0.26

52.7

0.4

20

泡沫砼砌塊

922

922

0.99

21.8

1.7

21

泡沫砼砌塊

1174

1174

0.94

16.7

1.3

22

泡沫砼砌塊

835

835

2.23

22.1

2.3

 

*本表數據摘自廣州市建材研究所研究資料

參加單位及人員:

廣州大學工程材料研究所:張傳鎂、劉啟華、呂澍、鄧湘舟

廣州大學土木工程學院:張春梅、童華煒

廣州市墻體材料革新辦公室:楊樹榮、李振炯、肖宇東

廣州市穗華房產開發有限公司:伍之迅

廣州市城建開發設計院:董斌、吳國翔、余琪

廣州天力房地產開發公司:佟學文、李龍

廣州南海中安華達輕質磚廠:湯振和、吳洪禮

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