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試論蒸壓加氣混凝土砌塊墻體開裂機理

發布時間:2012-4-28 12:14:07 
來源:論文天下論文網
   論文摘要:蒸壓加氣混凝土砌塊是以水泥、石灰、礦渣、砂、粉煤灰、鋁粉等為原料經磨細、攪拌澆注、發氣膨脹、蒸壓養護等工序制造而成的多孔混凝土。具有質輕、保溫、防火、可鋸、可刨加工等優點。用于框架結構及高層建筑填充墻、隔斷墻;節能建筑外圍護墻的復合保溫層及自保溫外墻、屋面保溫層等部位。本文通過比較蒸壓加氣混凝土砌塊與傳統紅磚的特性,分析新墻材開裂的機理。 
  蒸壓加氣混凝土砌塊是近年來使用較多的新型墻體材料,但使用后會遇到墻體開裂、滲水,抹灰脫落從而污染、損壞室內裝修等問題。但并不是只有使用蒸壓加氣混凝土砌塊的框架或框剪結構的填充墻會出現開裂或滲漏現象,使用紅磚的也會出現,只不過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出現裂漏,而且出現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問題的機率大,**頂層的外墻出現裂漏的情況比其它位置較為嚴重。實際上,墻體出現裂漏的根本原因并不是因為使用了蒸壓加氣混凝土砌塊,而是由于把新墻材錯誤地理解成是一種比紅磚輕的“輕質磚”,按照使用紅磚的方法來管理和砌筑,而沒有按照新工藝進行施工。   
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特性與紅磚有著本質上的區別: 
 (一)干燥收縮值   紅磚的標態干縮值在0.1mm/m以下,且實際干縮值一般只是比標態干縮值稍小,但任何狀態下都非常接近。對蒸壓加氣混凝土砌塊,它們的標態干縮值一般為紅磚的3~6倍。若要將它們的實際干縮值控制在0.1mm/m,則它們的相應含水率分別約在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%,這說明,當硅酸鹽制品的實際含水率與平衡含水率接近時,其實際干縮值與紅磚相差不大。在實際應用中,只要經過一定的干燥期,我們一般可以把它們的實際干縮值控制在0.1~0.3mm/m的范圍,這充分表明嚴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,如果在下雨天氣沒有很好的防雨措施,它們的實際含水率可接近各自的吸水率。如前所述,紅磚的實際含水率對其實際干縮值影響極小,而硅酸鹽制品的實際干縮值卻隨制品實際含水率的變化而發生很大的變化。   
  (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,同時它們蒸發含水的速度也比紅磚要慢得多,也**是說它們在大量吸水后在很長時間內都會具有一個很大的實際干縮值。有關試驗數據表明,在溫度為20±1℃、相對濕度60±10%的條件下進行測試,紅磚在3天內干縮完成約90%,水分去掉約60%,而灰砂磚在3天內干縮完成約15%,水分去掉約50%,在7天內干縮完成約35%,水分去掉約60%,在16天內干縮完成約60%,水分去掉約70%。     
二、蒸壓加氣混凝土砌塊墻體開裂的機理分析   
  對于框架結構和框剪結構來說,每一堵墻包括梁、柱、門窗洞口和填充墻、抹灰層、外墻裝飾層等,都是一個有機結合的 “整體墻”。在這個“整體墻”中,由于許多的內在因素的影響,從而產生多樣的內應力,這些內應力從墻體砌筑完成便已開始形成并慢慢在墻體中發生變化。當變化過程中較大的內應力集中在墻體的某一部位,而該處的抗拉強度不足以抗衡的情況下,則會產生裂縫從而釋放應力。   引起“整體墻”產生內應力的因素很多,其中主要表現在以下幾方面:   
(一)墻體材料及砂漿等產品(材料)的干縮變形而產生的內應力   內應力的大小與實際干縮值成正比,而實際干縮值的大小則與新墻材的標態干縮值、實際含水率是同方向變化,與產品的齡期是反方向變化。   
(二)砌體的沉縮而產生內應力    砌體在砌筑過程及砌筑完成后都會形成沉降收縮,它包括砌體在自重作用下產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。其內應力的大小與砌體的沉縮量成正比。   
(三)溫度應力而產生的內應力   溫度的變化會引起材料的熱脹、冷縮,鋼筋混凝土的溫度線膨脹系數為砌體溫度線膨脹系數的兩倍。當溫度變化時,鋼筋混凝土與砌體的變形不同步,由于建筑物是超靜定結構,約束條件下溫度變化引起足夠大的變形時,建筑物將產生溫度應力,即在“整體墻”產生內應力。內應力的大小與溫度的變化成正比,這種溫度應力在紅磚墻體中同樣會形成。   當作用于構件的溫度應力超過鋼筋混凝土與砌體的抗拉強度時,將出現裂縫。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。   對于墻體來說,門、窗洞口**是應力集中的部位。當溫度變化時,混凝土和砌體產生溫度應力,而頂層砌體門、窗洞口的角部又是正應力、溫度應力都比較大的部位,這樣,**出現了頂層砌體門、窗洞口的八字裂縫。   
(四)建筑物構造不合理引起的內應力
建筑物某些部位如果設計時剛性不足,則由于其自身的變形而產生內應力,而這些內應力**終作用在墻體上。     
三、墻體出現開裂的原因分析    
  墻體出現開裂都必然有它的內在原因,根據“整體墻”開裂的機理,墻體要產生較大的開裂則會經過下面三個步驟:   
(一)“整體墻”內部形成了較大的內應力;   
(二)內應力在墻體的某一部位出現應力集中;   
(三)在應力集中的部位,砌體的抗拉強度不足以抗衡集中應力的作用,以產生裂縫的形式表現,同時并將這部份的集中應力不斷釋放,逐步形成較大的裂縫。     
四、防開裂的措施分析     
  要減少墻體開裂問題,**應該從這幾方面去研究相應的預防和解決的辦法,現簡述如下:  
 (一)減少“整體墻”中的內應力   
1、盡量減少墻體材料等產品的實際干縮值   
2、讓砌體大部分的沉縮變形發生在墻體壓頂及抹灰之前   
3、從設計方面減少溫度應力。如在頂層砌體中配置一定數量的抗裂鋼筋,與拉結筋搭接,其配筋率從0.03%~0.2%,該配筋率既能抗裂,又能****砌體具有一定的延性,其中一道應設在窗洞底部的窗臺壓頂處。屋面設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(設伸縮縫),屋面應設置分割縫。頂層砌體門、窗洞口加小構造柱、小圈梁,與建筑物構造柱、圈梁連接為整體;同時增加配筋,鋼筋間距為250~300mm,通長放置,并在洞口內外粘貼L形鋼筋網片,加強墻體的整體性。    
   (二)盡量避免在墻體的某一部位出現應力集中,并在有可能出現應力集中的部位,采取有效的技術措施以增加砌體的抗拉強度。   
1、采用粘結性好的砂漿砌筑墻體。   
2、抹灰砂漿強度應與墻體材料強度相適應,外墻、廚廁等有防水要求的位置應采用防水砂漿。墻體與混凝土交界處宜加掛防裂網,對高層建筑八層以上外墻或要求較高的外墻宜滿掛網。也可以在外(內)墻抹灰砂漿中加入杜拉纖維等材料,改善砂漿的抗裂、抗滲性能。   
3、外墻面設計應包括:基體處理、找平層、結合層、粘結層和面層。當外墻鑲貼飾面磚時,砂漿的粘結強度應滿足有關強制性條文的要求。  
4、墻體長度超過5m應設置構造柱,墻體高度超過4m,應設置腰梁,其梁高不小于1/30梁長,且不小于120mm。女兒墻、陽臺欄桿及較長的窗臺下砌體,應加設現澆鋼筋混凝土構造柱及壓頂,構造柱間距不宜大于4m,構造柱應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可以盡量分散集中應力的完整結構,同時也是提高墻體自身抗拉能力的技術措施。
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