裂缝出现原因及防治分析

1、1.裂缝的性质砌体最为常见的裂缝有两大类，一是温度裂缝，二是干燥收缩裂缝，简称干缩裂缝，以及由温度和干缩共同产生的裂缝。(1)温度裂缝裂缝分布及表现外纵墙顶部两端的八字缝、包角水平缝、门窗洞口的端角裂缝等。裂缝成因及机理(要点)屋盖与其下墙体的温差：工程实测数据：屋盖温度可达4050c，屋盖墙体温差可达20-30，其产生的温度应力，足以使墙体开裂。温度场分布温度梯度沿纵向越大时，温度应力越大，温度梯度越大，最大应力越靠近墙体的两侧端角部。墙体长度：墙体长度不但影响温度应力大小，还影响其分布。但温度应力与墙长成非线性关系，长度成倍增加，温度应力增加很少。其趋势是墙体越长，最大应力越集中向墙体的两

2、个上部端角。有限元分析：墙长宽比4时，最大温度应力出现在墙体的两个上部端角，长度小于此值，由边向中间靠拢。门窗洞口：门窗洞口会出现应力集中，是墙体薄弱环节。孔洞的存在对温度应力的影响很大，与无洞墙相比，有洞墙体温度应力平均增加70，而孔洞率大小改变带来的温度应力相对较小。孔洞对温度应力的影响很大，最大应力出现在端部第一开间的洞口之角部。房屋进深和开间：房屋进深和开间也影响墙体温度应力的大小。计算表明随进深增大温度应力加大，但成非线性，即随进深越来越大，应力增加越来越小。进深尺寸对墙体温度应力大小也有影响，但对温度应力的分布没有影响。纵横墙的空间作用：纵横墙相互约束，横墙越多，纵墙受到的约束越大

3、，纵墙的刚度越大，墙体对楼板的约束增加，温度作用下墙体的温度应力越大。开间尺寸36m，横墙的存在使纵墙的温度应力增加12，随开间增大，横墙作用减弱，纵墙的温度应力增加开始减少。横墙存在对温度应力的分布影响很大，由于横墙的分隔，纵墙的温度应力分布不再连续，而为以横墙为界分区分布。(2)干缩裂缝裂缝分布及表现山墙及大片墙(无洞)在底部出现的枣核状裂缝；沿建筑物底部12层窗洞下墙体的上大下小的竖缝或沿 窗洞下角部的斜缝，沿墙开间分布比较均匀；沿块体或混凝土构件周边的裂缝。裂缝成因及机理(要点)砌体材料干缩变形：材料在约束条件下产生的干缩变形应力，包括二次干缩应力所致。主要指干缩变形大的混凝土砌块、粉

4、煤灰砖、灰砂砖等块材，其干缩变形可达03。06mmm。砌体干缩率可达02-03mmm(取自IS09652-1国际标准)。成型后养护28天，仅完成收缩40%左右；块体对湿度变化敏感。干缩应力的分布(试验分析)：干缩变形作用下墙体内的应力分布规律是中间大，两侧小，下部大，上部小。墙体中主拉应力值与水平应力几乎相同，说明主拉应力方向就是水平方向。门窗洞口对干缩应力分布和大小影响最大，设洞口墙片远大于无洞墙片。带门窗洞口的墙片的干缩应力会增大40，而横墙和楼板使干缩应力的增加并不多。（3）温度及干缩裂缝多数情况是由两者或多种因素所致，情况较为复杂，引起墙体裂缝是这些因素的共同作用，但体现在建筑物上，仍

5、能呈现出是以温度还是以干缩为主要的裂缝。(4)设计、材料、施工不当引起的裂缝设计方案不合理，现浇混凝土外露或保温不好。施工未按图纸或标准实施。超出规范规定，而无具体处理措施。施工监督执行不到位。2.砌体裂缝的控制1。裂缝的危害和防裂的迫切性(1)降低耐久性、整体性和抗震能力。(2)影响观瞻和使用功能(裂缝、渗漏等)。(3)住房商品化对裂缝提出十分严格的标准，引起官司，影响新材料推广。(4)必须重视墙体裂缝的预防措施。2裂缝宽度的标准问题(1)到目前为止，墙体裂缝不可避免。(2)裂缝宽度标准如何定：混凝土受弯构件主要防止钢筋锈蚀和耐久性要求，有0203mm限值；德国配筋砌体有类似钢筋混凝土构件的

6、规定；无筋砌体无裂缝宽度限制的规定。(3)对砌体结构裂缝多宽无害也无标准裂缝宽度标准很难确定，从感观上涉及到肉眼观察可接受的美学方面的问题，同时取决于观察人的目的和观察的距离。对钢筋混凝土结构，裂缝宽度03mm，通常在美学上是不能接受的。(4)必须认真对待砌体裂缝，虽超过03mm对安全无害，但用户难以接受。三、现有控制裂缝的原则和措施总的情况不太得力，存在问题有二：1设计重视强度而忽略抗裂措施原因住房公有制所致，房子为公和低标准。2我国砌体规范抗裂措施的局限性（1）防裂措施一般化，未考虑地域气候差异。(2)未考虑各种材料变形性能的差异，采用统一温度区段，必须产生严重裂缝。(3)国外标准对此严格

7、区分，对干缩大材料的温度区段短得多，如美国砌体规范(ACl531）规定：标准收缩缝间距6-75m；最大收缩缝间距按表1确定；对配筋率007的砌体，收缩缝间距可取LH和30m较小者。英国规范：对粘土砖为10-15m，对混凝土砌块及硅酸盐砖一般不应大子6m。表l 砌体房屋最大收缩缝间距限值 水平配筋间距(Nn) 房屋单元 无筋砌体 600 400 200 长高比(LH) 2 25 3.0 4.0 最大长度(m) 12 14 15 18 折算配筋率() 0 0.0l 0.015 0.03 (4)砌体抗裂配筋率问题类同混凝土，配筋提高抗裂能力。国外曾有研究，从经济和实用角度，提出和混凝土构件类似的抗裂

8、含钢串，如德国将室内等有利条件允许裂缝宽度为0，3mm，室外等不利条件裂缝宽度为02rani，进行试验计算获得最小抗裂含钢率Pmin，并和有关规范规定列于表2。表2 砌体抗裂最小含钢率Pnlin 最小含钢率Qmin 砂浆等级 flm=0.2MPa flm=0.4MPa DIN EC6 Wm=0.2Wm=0.3Wm=0.2Wm=0.3 M5-M9 0.14 0.11 0.27 0.21 0.10 0.00 M10-M19 0.14 0.09 0.22 0.17 0.03 M20 0.09 0.07 0.18 0.14 0.20 0.15 注：1表中flm、Wm分别为砌体抗拉强度平均值和平均裂缝宽

9、度(mm)；2德国标准DIN，其规定的最小含钢率考虑平均裂缝宽度02mm是足够的。而欧共体标准(EC6)规定的最小含钢率003大小了，根据flm=02MPa计算出裂缝处的钢筋应力Qs=0667MPa，该值巳超过流限。只要在第一个裂缝处的钢筋应力达到流限的情况下，限制裂缝宽度是可行的。从表2可见，除EC6较低外，其余均达到配筋砌体的最小含钢率Pmin007的要求，而与钢筋混凝土最小含钢率接近，有足够抗裂效果。另外提高砂浆等级也增加抗裂能力。作者在砌体结构部分配筋对裂缝控制和伸缩缝间距的讨论一文中的计算结果：常见6m左右间距干缩裂缝，对灰砂砖、粉煤灰砖砌体房屋，在窗台下配3中8，裂缝宽度可控制在0

10、3mm，对混凝土砌块墙需212。这与欧、美规范干缩裂缝控制间距很相近。四、防止墙体开裂的具体构造措施建议综合国内外研究成果，结合国情体现“防”、“放”、“抗”概念的可实施措施。在下面将对这个三字经的概念作简要解释。(一)解决墙体开裂的“防”、“放”、“抗”原则1“防”适当的屋面构造处理，减少屋盖与墙体温差，减少屋盖与墙体的变形，效果最佳。(1)改善屋面保温层性能、防止屋面渗漏。南方加设屋面隔热及通风层。(2)外表浅色处理，外墙、屋盖刷白色，可使其内表面降温，隔热指标9值可提高3倍以上。(3)作蓄水屋面或无土种植屋盖。(4)严格控制块体上墙含水率。国内要求在施工现场停留一段时间方可上墙砌筑(28

11、d)；日本要求各种砌块含水率均不超过40；美国、加拿大根据使用砌块地区湿度环境和砌块收缩系数提出不同要求：如美国当砌块规定收缩率003时，对高湿环境容许相对的含水率为45，中湿为40，干燥为35。并把砌块分为有含水量控制和无含水量控制的两类砌块。2“放”采用适当措施，允许屋盖或墙体在一定程度上自由伸缩。例如：(1)对砂浆的找平层进行分隔，6X6m，用胶泥堵缝防漏，并与女儿墙交接处断开2030mm，设沥青麻刀堵缝。(2)在屋面板下设滑动层，减少屋面推力。(3)设控制缝，使应力重分布，减少应力。(4)选用柔性屋盖。3。“抗”通过构造措施，如设圈梁、构造柱、芯柱插筋，加强墙体整体性和抗裂能力，以达减

12、少墙体变形，减少裂缝。这些措施包括：(1)提高块体与砂浆等级，提高砌体的抗拉强度。(2)设置灰缝水平钢筋，提高砌体抗剪强度。(3)设置构造柱或芯柱，在墙体变形最大部位设置时有明显的效果。砌块墙中设置芯柱也能增强墙体稳定性和整体性。(4)设圈梁、增强整体性，限制墙体变形乙(5)在易开部位采取适当措施，如在外墙两端第一个开间内沿窗洞设置水平配筋带，在窗洞口两侧设芯柱。(二)防裂措施的优化，及实践关键：提高认识、转变观念，把砌体裂缝与强度(承载力)同样对待，善于和敢于将国内外好的抗裂措施和研究成果用于工程设计，并不断总结，解决裂缝不再是难题。1新的防裂措施已纳入到新修订的砌体结构设计规范GB5000

13、3有关章节。(1)调整了干缩变形较大砌体材料房屋的温度区段长度。(2)引入了屋面构造层的分隔缝的规定。(3)引入了对干缩变形较大砌体材料房屋的设置控制缝的原则。(4)增加了对砌体房屋，特别是干缩变形较大砌体房屋易开裂部位的构造措施。2关于在墙体中设控制缝的问题(1)控制缝的效果国外广泛应用控制缝，但多限于少层建筑，尚未见到更多的研究背景。a控制缝对温度应力的影响研究表明，控制缝间距30m时，温度应力几乎无改变，控制缝缩短剩20m、lOm时，温度应力随控制缝间距缩短减少。计算表明，l0m的控制缝间距，对60m长的建筑可减少温度应力16。可见控制缝是行之有效的预防措施。b控制缝对房屋抗震性的影响哈

14、尔滨工业大学控制缝对砌块建筑抗震性能的影响分析的研究报告得出如下结论：7度区的多层砌块房屋，为防止和减少墙体裂缝，在顶层外纵墙每8-12m设置竖向控制缝时，房屋在不同幅值的地震波作用下，最大层间位移与绝对位移较设缝前有所增长，顶层的层间位移增长幅度为20，绝对位移增长幅度为2，其余各层的层间位移及绝对位移增长幅度均很小，在1左右。顶层层间位移的较大幅度增长并未使顶层达到开裂，因而顶层在不同地震波加速度作用下仍处于弹性工作状态。设置控制缝后，各层的最大地震作用与非设缝情况相比，变化幅度在5左右，顶层地震作用较不设缝时增长14，其余各层地震作用较不设缝时减少。房屋整体的震害结果并未因控制缝的设置而

15、严重。结构的整体性及抗震性能的降低程度很小，完全满足抗震要求。因此，多层砌块房屋在顶层设置控制缝的防裂措施可在7度区应用。如外墙为复合保温墙(空腔墙)，顶层设置控制缝后结构仍具有良好的抗震性能，具体结论同上条。(2)控制缝设置的举例根据国外经验及国内的试验研究成果，控制缝的具体设计已反映在东北标办混凝土砌块建筑构造图集中，一般控制缝宜设置在墙体的薄弱部位或应力集中处，或设置在墙的高度或厚度突然变化处。例如：在墙转角的适当部位；在门窗洞口一侧或两侧；控制缝在楼层处可不贯通，可仅在1-2层和顶层的上述位置设置；控制缝宽度不大于12mm，或作装饰竖缝，应用弹性密封材料嵌缝；控制缝的间距对有规则洞口的

16、外墙不大于6m，对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍，在墙的转角部位，控制缝至转角不大于45m。控制缝的功能不同于传统温度缝，既允许墙体伸缩变形，而且应具有封闭或传递水平力的作用。3其它抗裂措施砌体内的配筋能有效地提高抗震能力，这一点它和钢筋混凝土结构是一致的。通常为水平配筋或水平配筋构件。(1)设置水平钢筋网片灰缝抗裂钢筋宜不小于24，横筋间距不大于200mm变形钢筋焊接网片，网片竖向间距不大于600mm。设置位置：在墙洞口上下第一道或第二道灰缝中，伸入洞侧长度600mm；在楼屋盖标高上下第二或第三道灰缝中，及靠近墙顶部位；网片宜通长设置，当不便通长设置时，搭接长度不小于300mm；网片应锚入相交墙或转角墙中，锚长300mm；网片钢筋直径不大于灰缝厚度的二分之一，应埋于砂浆中，砂浆保护层上下不小