關(guān)于蒸壓加氣混凝土砌塊墻體開(kāi)裂機(jī)理的探討

　　 摘要：蒸壓加氣混凝土砌塊是以水泥、石灰、礦渣、砂、粉煤灰、鋁粉等為原料經(jīng)磨細(xì)、攪拌澆注、發(fā)氣膨脹、蒸壓養(yǎng)護(hù)等工序制造而成的多孔混凝土。具有質(zhì)輕、保溫、防火、可鋸、可刨加工等優(yōu)點(diǎn)。用于框架結(jié)構(gòu)及高層建筑填充墻、隔斷墻;節(jié)能建筑外圍護(hù)墻的復(fù)合保溫層及自保溫外墻、屋面保溫層等部位。本文通過(guò)比較蒸壓加氣混凝土砌塊與傳統(tǒng)紅磚的特性，分析新墻材開(kāi)裂的機(jī)理。 
　　 關(guān)鍵詞：蒸壓加氣混凝土砌塊；開(kāi)裂；機(jī)理；措施 
　　 
　　蒸壓加氣混凝土砌塊是近年來(lái)使用較多的新型墻體材料，但使用后會(huì)遇到墻體開(kāi)裂、滲水，抹灰脫落從而污染、損壞室內(nèi)裝修等問(wèn)題。但并不是只有使用蒸壓加氣混凝土砌塊的框架或框剪結(jié)構(gòu)的填充墻會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂或滲漏現(xiàn)象，使用紅磚的也會(huì)出現(xiàn)，只不過(guò)使用新墻材的比使用紅磚的多一些；并不是每一堵使用新墻材的墻都會(huì)出現(xiàn)裂漏，而且出現(xiàn)的位置和方式各不相同，向西方向的外墻比其它方向的外墻出現(xiàn)問(wèn)題的機(jī)率大，最頂層的外墻出現(xiàn)裂漏的情況比其它位置較為嚴(yán)重。實(shí)際上，墻體出現(xiàn)裂漏的根本原因并不是因?yàn)槭褂昧苏魤杭託饣炷疗鰤K，而是由于把新墻材錯(cuò)誤地理解成是一種比紅磚輕的“輕質(zhì)磚”，按照使用紅磚的方法來(lái)管理和砌筑，而沒(méi)有按照新工藝進(jìn)行施工。 
　　 
　　一、蒸壓加氣混凝土砌塊與紅磚的差異分析 
　　 
　　蒸壓加氣混凝土砌塊屬于硅酸鹽制品，因此，它們的物理特性和化學(xué)特性與紅磚有著本質(zhì)上的區(qū)別： 
　?。ㄒ唬└稍锸湛s值 
　　紅磚的標(biāo)態(tài)干縮值在0.1mm/m以下，且實(shí)際干縮值一般只是比標(biāo)態(tài)干縮值稍小，但任何狀態(tài)下都非常接近。對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊，它們的標(biāo)態(tài)干縮值一般為紅磚的3～6倍。若要將它們的實(shí)際干縮值控制在0.1mm/m，則它們的相應(yīng)含水率分別約在3.4％和9.8～13.6％。而蒸壓加氣混凝土砌塊的平衡含水率約在3.6～3.8％，這說(shuō)明，當(dāng)硅酸鹽制品的實(shí)際含水率與平衡含水率接近時(shí)，其實(shí)際干縮值與紅磚相差不大。在實(shí)際應(yīng)用中，只要經(jīng)過(guò)一定的干燥期，我們一般可以把它們的實(shí)際干縮值控制在0.1～0.3mm/m的范圍，這充分表明嚴(yán)格控制新墻材上墻含水率是非常重要的。 

　　（二）吸水性能 

　　紅磚的吸水性能要求小于23％，一般在20％以下。蒸壓加氣混凝土砌塊的吸水率一般在65％以下，兩者都與平衡含水率相差很大，如果在下雨天氣沒(méi)有很好的防雨措施，它們的實(shí)際含水率可接近各自的吸水率。如前所述，紅磚的實(shí)際含水率對(duì)其實(shí)際干縮值影響極小，而硅酸鹽制品的實(shí)際干縮值卻隨制品實(shí)際含水率的變化而發(fā)生很大的變化。 

　　（三）干燥和收縮的速度 

　　蒸壓加氣混凝土砌塊的吸水速度比紅磚要慢得多，同時(shí)它們蒸發(fā)含水的速度也比紅磚要慢得多，也就是說(shuō)它們?cè)诖罅课笤诤荛L(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都會(huì)具有一個(gè)很大的實(shí)際干縮值。有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在溫度為20±1℃、相對(duì)濕度60±10％的條件下進(jìn)行測(cè)試，紅磚在3天內(nèi)干縮完成約90％，水分去掉約60％，而灰砂磚在3天內(nèi)干縮完成約15％，水分去掉約50％，在7天內(nèi)干縮完成約35％，水分去掉約60％，在16天內(nèi)干縮完成約60％，水分去掉約70％。 
　　 
　　二、蒸壓加氣混凝土砌塊墻體開(kāi)裂的機(jī)理分析 
　　 
　　對(duì)于框架結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，每一堵墻包括梁、柱、門(mén)窗洞口和填充墻、抹灰層、外墻裝飾層等，都是一個(gè)有機(jī)結(jié)合的 “整體墻”。在這個(gè)“整體墻”中，由于許多的內(nèi)在因素的影響，從而產(chǎn)生多樣的內(nèi)應(yīng)力，這些內(nèi)應(yīng)力從墻體砌筑完成便已開(kāi)始形成并慢慢在墻體中發(fā)生變化。當(dāng)變化過(guò)程中較大的內(nèi)應(yīng)力集中在墻體的某一部位，而該處的抗拉強(qiáng)度不足以抗衡的情況下，則會(huì)產(chǎn)生裂縫從而釋放應(yīng)力。 

　　引起“整體墻”產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的因素很多，其中主要表現(xiàn)在以下幾方面： 

　?。ㄒ唬w材料及砂漿等產(chǎn)品（材料）的干縮變形而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力

　　內(nèi)應(yīng)力的大小與實(shí)際干縮值成正比，而實(shí)際干縮值的大小則與新墻材的標(biāo)態(tài)干縮值、實(shí)際含水率是同方向變化，與產(chǎn)品的齡期是反方向變化。 

　?。ǘ┢鲶w的沉縮而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 

　　 砌體在砌筑過(guò)程及砌筑完成后都會(huì)形成沉降收縮，它包括砌體在自重作用下產(chǎn)生的砂漿塑性變形而下沉，也包括墻體材料和砂漿的干燥收縮。其內(nèi)應(yīng)力的大小與砌體的沉縮量成正比。 

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　?。ㄈ囟葢?yīng)力而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 

　　溫度的變化會(huì)引起材料的熱脹、冷縮，鋼筋混凝土的溫度線膨脹系數(shù)為砌體溫度線膨脹系數(shù)的兩倍。當(dāng)溫度變化時(shí)，鋼筋混凝土與砌體的變形不同步，由于建筑物是超靜定結(jié)構(gòu)，約束條件下溫度變化引起足夠大的變形時(shí)，建筑物將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，即在“整體墻”產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的大小與溫度的變化成正比，這種溫度應(yīng)力在紅磚墻體中同樣會(huì)形成。 

　　當(dāng)作用于構(gòu)件的溫度應(yīng)力超過(guò)鋼筋混凝土與砌體的抗拉強(qiáng)度時(shí)，將出現(xiàn)裂縫。所以，在樓梯間圈梁與砌體交接處、混凝土屋蓋與墻體交接處，水平裂縫比較多。 

　　對(duì)于墻體來(lái)說(shuō)，門(mén)、窗洞口就是應(yīng)力集中的部位。當(dāng)溫度變化時(shí)，混凝土和砌體產(chǎn)生溫度應(yīng)力，而頂層砌體門(mén)、窗洞口的角部又是正應(yīng)力、溫度應(yīng)力都比較大的部位，這樣，就出現(xiàn)了頂層砌體門(mén)、窗洞口的八字裂縫。 

　?。ㄋ模┙ㄖ飿?gòu)造不合理引起的內(nèi)應(yīng)力 

　　建筑物某些部位如果設(shè)計(jì)時(shí)剛性不足，則由于其自身的變形而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而這些內(nèi)應(yīng)力最終作用在墻體上。 
　　 
　　 三、墻體出現(xiàn)開(kāi)裂的原因分析 
　　 
　　墻體出現(xiàn)開(kāi)裂都必然有它的內(nèi)在原因，根據(jù)“整體墻”開(kāi)裂的機(jī)理，墻體要產(chǎn)生較大的開(kāi)裂則會(huì)經(jīng)過(guò)下面三個(gè)步驟： 

　?。ㄒ唬罢w墻”內(nèi)部形成了較大的內(nèi)應(yīng)力； 

　?。ǘ﹥?nèi)應(yīng)力在墻體的某一部位出現(xiàn)應(yīng)力集中； 

　?。ㄈ┰趹?yīng)力集中的部位，砌體的抗拉強(qiáng)度不足以抗衡集中應(yīng)力的作用，以產(chǎn)生裂縫的形式表現(xiàn)，同時(shí)并將這部份的集中應(yīng)力不斷釋放，逐步形成較大的裂縫。 
　　 
　　四、防開(kāi)裂的措施分析 
　　 
　　 要減少墻體開(kāi)裂問(wèn)題，就應(yīng)該從這幾方面去研究相應(yīng)的預(yù)防和解決的辦法，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下： 

　　（一）減少“整體墻”中的內(nèi)應(yīng)力 

　　1、盡量減少墻體材料等產(chǎn)品的實(shí)際干縮值 

　　2、讓砌體大部分的沉縮變形發(fā)生在墻體壓頂及抹灰之前 

　　3、從設(shè)計(jì)方面減少溫度應(yīng)力。如在頂層砌體中配置一定數(shù)量的抗裂鋼筋，與拉結(jié)筋搭接，其配筋率從0.03％～0.2％，該配筋率既能抗裂，又能保證砌體具有一定的延性，其中一道應(yīng)設(shè)在窗洞底部的窗臺(tái)壓頂處。屋面設(shè)置具有防水性能的保溫隔熱層，女兒墻與保溫隔熱層宜軟連接（設(shè)伸縮縫），屋面應(yīng)設(shè)置分割縫。頂層砌體門(mén)、窗洞口加小構(gòu)造柱、小圈梁，與建筑物構(gòu)造柱、圈梁連接為整體；同時(shí)增加配筋，鋼筋間距為250～300mm，通長(zhǎng)放置，并在洞口內(nèi)外粘貼L形鋼筋網(wǎng)片，加強(qiáng)墻體的整體性。 

　　 （二）盡量避免在墻體的某一部位出現(xiàn)應(yīng)力集中，并在有可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位，采取有效的技術(shù)措施以增加砌體的抗拉強(qiáng)度。 

　　1、采用粘結(jié)性好的砂漿砌筑墻體。 

　　2、抹灰砂漿強(qiáng)度應(yīng)與墻體材料強(qiáng)度相適應(yīng)，外墻、廚廁等有防水要求的位置應(yīng)采用防水砂漿。墻體與混凝土交界處宜加掛防裂網(wǎng)，對(duì)高層建筑八層以上外墻或要求較高的外墻宜滿掛網(wǎng)。也可以在外（內(nèi)）墻抹灰砂漿中加入杜拉纖維等材料，改善砂漿的抗裂、抗?jié)B性能。 

　　3、外墻面設(shè)計(jì)應(yīng)包括：基體處理、找平層、結(jié)合層、粘結(jié)層和面層。當(dāng)外墻鑲貼飾面磚時(shí)，砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)滿足有關(guān)強(qiáng)制性條文的要求。 

　　4、墻體長(zhǎng)度超過(guò)5m應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，墻體高度超過(guò)4m，應(yīng)設(shè)置腰梁，其梁高不小于1/30梁長(zhǎng)，且不小于120mm。女兒墻、陽(yáng)臺(tái)欄桿及較長(zhǎng)的窗臺(tái)下砌體，應(yīng)加設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造柱及壓頂，構(gòu)造柱間距不宜大于4m，構(gòu)造柱應(yīng)伸入壓頂并與鋼筋混凝土壓頂整體澆在一起。 

　　以上這些方法主要是為了讓墻體成為一個(gè)可以盡量分散集中應(yīng)力的完整結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是提高墻體自身抗拉能力的技術(shù)措施。