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建筑外墙裂缝的特点与应对措施

张建华
  
安家(建筑与工程)
2022年33期
江苏省建设集团有限公司 江苏 南京 210009

摘要:文章首先对建筑外墙裂缝的特点和形成机制进行了论述,以此为基础,提出了应对外墙裂缝的措施,主要在施工管理、温度监控、混凝土配合比和浇筑等施工工序上进行论证,以降低外墙裂缝产生的几率。

关键词:建筑外墙;裂缝;形成机制;防裂措施

1建筑外墙裂缝的特点与形成机制

1.1建筑外墙裂缝的特点

建筑墙体常有裂缝出现,其主要形成的原因有两个,第一是荷载作用引起,表现为不均匀沉降、墙体收缩和温度变形的作用。第二是荷载作用引起的,包括地震荷载、风荷载和墙所承受的重力荷载。通过调查,第二个原因对外墙产生裂缝的占比较小,外墙的裂缝主要通过非荷载作用产生。

非荷载作用下,外墙裂缝的产生原因如下:墙体的变形是引起裂缝产生的原因,在约束的作用下,墙体内部产生剪切或拉压应力,在达到临界点之后,墙体局部产生破坏而出现裂缝,造成墙体应力发生重新分布。在对已建成建筑的外墙开裂的调查发现,其裂缝具有以下特点。首先是出现裂缝的时间较早,一般在混凝土发生终凝以后即会发现外墙上产生早期裂缝;其次裂缝的走向以竖向为主且缝隙较大。竖向裂缝多位于墙体中部,其长度相近且裂缝之间的间距也较接近;第三裂缝的形状一般为梭形,即中间大两端小。裂缝最宽位置可以达到0.1-0.3mm,个别甚至超过0.5mm。在浇筑完成后,随着时间推进,外墙中的裂缝还具有变多变长的特点。

1.2建筑外墙裂缝的形成机制

建筑结构中,外墙与基础和楼板相比,存在刚度差异和混凝土收缩时间不同的情况,造成了相互之间形成了不同的约束,进而在变形上也产生了不同的效应。一般情况下,结构施工中首先进行基础的浇筑,在基础混凝土完成终凝并达到一定条件后方进行墙体混凝土的浇筑。这种施工方式是考虑到混凝土浇筑施工工艺的方便性而形成的。同理墙浇筑完成后也要经过硬化过程才能进行楼板的施工。

因基础和楼板处于地下和结构内部,外界温度变化对其影响较小,但外墙直接承受外界温度的变化,所以更容易发生热胀冷缩的现象造成墙体裂缝的产生;外墙在浇筑初期,混凝

土发生水化反应放出大量的热量,造成内部温度升高而表面温度相对较低,在外界温度急剧变化的情况下,内外温差持续增加,形成了内部膨胀而外部收缩的现象,容易在外墙是产生裂缝;基础和板的变形刚度一般大于外墙,外墙的膨胀和收缩对于基础和板的影响较小,但当后两者发生变形后,墙体也会跟随变形,直至开裂,如基础在发生不均匀沉降后,墙体也会跟随变形,最后形成裂缝。

2建筑外墙裂缝的防裂措施

通过上文的分析,可以发现,外墙裂缝产生主要来自混凝土自身的水化热、外界温度变化和基础变形等因素的作用,对外墙的防裂要从这几个方面采取措施。

2.1优化混凝土配合比

2.1.1使用水化热低的水泥

组成水泥的材料中,除有凝结作用的成分外,还有混合料等不发生水化反应的材料。不同水泥品种中的凝结成分和混合料的比例也不相同。在硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥中,其凝结材料以硅酸三钙和铝酸三钙的含量最多,这两种物质遇水迅速反应并放出大量的热量,在外墙的施工中应慎重选择。在矿渣水泥和中热硅酸盐水泥中,含有较多的混合料,可以降低凝结材料的水化反应速度,进而减缓热量的放出速度,对外墙裂缝的防治效果较好。

2.1.2调整混凝土骨料粒径和颗粒级配

混凝土骨料和集配可以通过影响施工难易程度而影响裂缝的产生[1-3]。要求混凝土骨料在满足泵送的前提下,做到级配连续、粒径较大,这是为了在施工中的振捣充分,细骨料可以充分填满粗骨料之间的孔隙,形成的墙体密实。在选择骨料时还应严格控制其含泥量,作为混凝土中有害物质,在降低了混凝土强度的同时还会造成混凝土的收缩量增大,容易形成孔洞造成应力集中,不利于墙体的抗裂。混凝土粗骨料中的含泥量不应超过1%。细骨料宜选用中砂。

2.1.3掺用粉煤灰

粉煤灰也具有遇水硬化的特点,常作为混凝土的掺合料。其7d水化热约为水泥的1/3,28天水化热约为水泥的1/2,对于降低混凝土外墙的内外温差具有显著的效果。粉煤灰对谁的需求量较水泥小,也可适用于有建水要求的墙体中。掺加粉煤灰的混凝土,可以改善其中的水、泥、石的结构,降低孔隙率,减少墙体开裂的数量,提高墙体的使用年限。

2.2合理分层浇筑

墙体施工中,根据施工的难易程度、工艺要求和控制裂缝的需要,可以进行合理的分层分段施工,在增加散热面积的同时减少基础变形对墙体产生的影响。

2.2.1全面分层

墙体浇筑可以采用全面分层的方法,要求浇筑的混凝土根据施工需要先浇筑到一定高度后停止,等待混凝土水化热的高峰出现后再进行第二层混凝土的浇筑,第二层混凝土应在第一层混凝土凝固前浇筑完毕。依次步骤,逐层向上浇筑直至墙体施工完毕。

2.2.1斜面分层

在墙体长度大于3倍墙厚时,可对墙体采用斜面分层方案浇筑,从斜面下段开始振捣,逐步向上。因混凝土的体量较大,采用纵横接缝有利于施工的同时还可以增加墙体的散热面积,避免了温度的大量聚集,降低了发生裂缝的概率。

2.3加强温度监控

外墙施工中的温度控制主要有温差和应力作为指标。随着施工季节、结构厚度、养护条件、混凝土强度等改变,指标也会发生变化。混凝土浇筑时,需要了解当地的季节温度特点,不同温度采用不同的对策[4-5]。炎热天气,混凝土水分快速挥发,影响用以造成干缩,形成裂缝,对应措施是进行洒水养护,对混凝土补充水分,提供水化反应的条件。在寒冷季节,应选在温度较高的时段进行混凝土施工,并覆盖保温,条件允许时可进行加热保温,避免墙体发生冻酥情况。在浇灌大体积混凝土前,要进行温度裂缝控制计算,包括计算混凝土的内部温度、内外温差、拉伸应力和裂缝安全度等内容,其目的是控制混凝土的施工质量,做到有效、经济地采用裂缝控制措施,避免温度原因造成裂缝大量出现。

2.4加强施工管理

为了避免墙体出现大面积裂缝,需要对施工进行科学有效的管理。在施工过程中应对混凝土的下落高度、振捣时间和振捣方法进行严格管理并需要质量管理人员现场监督。对混凝土浇筑的速度上要做到间歇短、厚度薄,不应一次性大量浇筑。混凝土振捣完成后,应对内部和表面的温差进行严格管理,如果出现温差过大的现象应提高或降低环境温度。应强化养护措施,进行洒水养护,保持表面湿润。

3 结语

建筑外墙出现裂缝的原因有很多,即便是小细节的疏漏,也容易导致重大的问题。所以,应从形成裂缝的各个环节入手,在施工管理、温度监控、混凝土配合比等方面进行控制,提升施工水平,保证工程质量,从根本上避免大面积裂缝的产生。

参考文献

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[2]赵筠,廉慧珍,金建昌.钢-混凝土复合的新模式——超高性能混凝土(UHPC/UHPFRC)  之三:收缩与裂缝,耐高温性能,渗透性与耐久性,设计指南[J].混凝土世界,2013(12):60-71.

[3]郑文忠,解恒燕.与有粘结相协调的无粘结预应力混凝土梁刚度及裂缝宽度计算方法[J].建筑结构学报,2005(03):65-69.DOI:10.14006/j.jzjgxb.2005.03.009.

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[5]单宝华,赵仁孝,马世英,欧进萍.散斑图像相关数字技术在混凝土砌块房屋温度裂缝监测中的应用研究[J].建筑结构,2003(04):19-21.DOI:10.19701/j.jzjg.2003.04.006.

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