陶粒火山渣轻集料砌块在框架结构施工中存在的质量隐患

丁启虎（江苏省建筑工程集团有限公司，江苏 南京210029）

轻集料陶粒火山渣小型混凝土空心砌块(简称陶粒火山渣砌块)是一种新型墙体材料，火山渣是一种廉价的天然建筑材料，表观密度一般为700 ～800kg/m3，具有多孔、软质、导热系数小等特点，尤其是热工性能达到《民用建筑节能标准(采暖居住建筑部分)吉林省实施细则》(DB 22/164-1998)的要求。由于这种砌块的原材料来源广泛，使用方便灵活、施工速度快、工效高，因此被认为是取代红砖最理想的新型墙体材料，是国家确认的新型墙体材料发展的主导产品。

目前，在砌块建筑的发展过程中也存在一些使用功能方面的问题，如保温隔热性能差、墙面易裂易渗、埋没管线和安装设备较难、二次装修不便等。这些问题已阻碍了砌块建筑的发展，原因是多方面的。首先是我国生产和应用砌块建造房屋的时间不长，经验不足；其次为降低砌块建筑造价，一些应该采取的构造措施没有应用；再有我国砌块生产尚处于粗放型生产阶段，没有完善的质量保证体系。高层建筑中大量使用非承重砌块做框架填充墙包括间隔墙，经过一段时间后墙体出现各种各样的裂缝，本文针对陶粒火山渣轻集料砌块墙体裂缝状况进行调查并结合试验研究，从陶粒火山渣轻集料砌块本身质量及其影响墙体变形如温度、干燥收缩等性能和施工方面角度，分析了陶粒火山渣轻集料砌块填充墙裂缝的成因，并采取相应的预防砌块墙体裂缝措施。

1 陶粒火山渣轻集料砌块的性能与特点

1.1 陶粒火山渣小型混凝土空心砌块与烧结粘土砖的力学性能有明显差异

从现行砌体结构设计规范可知，砌块与烧结砖在块体强度和砂浆强度相同的情况下，砌块砌体的抗压强度高，而抗剪和抗拉强度低与同强度等级的砖墙比较，砌块墙体的抗压强度高1.48 ～1.85 倍；砌块砌体沿齿缝截面弯曲抗拉强度仅为砖砌体的30%，沿通缝截面弯曲抗拉强度仅为砖砌体的47%左右，而抗剪强度仅为砖砌体的53%～57%。砌块高度190mm，为普通砖的3 倍，竖缝砂浆不宜饱满；另外，由于砌块空心的存在，砂浆接触面积仅为砖砌体的30%，加上墙体减薄，抗剪能力就更低。如300mm 厚的外墙砌块的抗剪能力是490mm 厚的砖墙的35%；190mm 厚的内墙砌块的抗剪能力也只是240mm 厚砖墙的45%。试验证明，多排孔砌块由于砂浆接触面的增加，抗剪能力比单排孔要大一些。总的来讲，在受力状况相同条件下，砌块建筑墙体，抵抗拉力和剪力的能力要比砖砌体小得多，因此，对产生裂缝的各种因素特别敏感。

表1 砖与砌块砌体设计强度对比表（MPa）

1.2 陶粒火山渣轻集料砌块砌体的线膨胀系数大

烧结砖的线膨胀系数是5×10-6/℃，而陶粒火山渣轻集料砌块砌体的线膨胀系数是10×10-6/℃，比砖砌体大一倍。即温度变化后砌块砌体的胀缩变形量是砖砌体的两倍。砌块建筑对温度变形作用和敏感程度比砖砌体高得多。温度变化引起材料的热胀冷缩，在砌体受到约束条件下，温度变形的应力足够大时，墙体就会出现温度裂缝。寒区的砌块建筑一般南向、西向墙体裂缝多于北向和东向，与温差应力有关。

1.3 陶粒火山渣轻集料砌块坐浆面小，砌块吸水性差

砌块的孔洞率大、坐浆面小。砌块壁厚30mm，是红砖半砖宽的1/4，砌块建筑用砂浆少，只占砌块墙体体积的7%～8%，而砌块要靠砂浆连成整体，砌块单块重16 ～18kg，为红砖的7 倍；砂浆面上铺砌一层砌块，所承受的压力比卧砖时大5 ～8 倍。混凝土砌块还有饱和吸水率低和吸水速度迟缓的特点，一般情况下砌筑时可不浇水。陶粒火山渣轻集料混凝土砌块的吸水率较大，砌块在砌筑和抹灰前宜提前浇水润湿。这些特点决定砌块建筑的砌筑和抹灰砂浆有别于传统砖混建筑用的砂浆，除和易性、保水性要求好外，增加粘附力要求高，强度增长要求快。

1.4 陶粒火山渣轻集料砌块的规格型号多

砖混建筑用的红砖只有一种规格，可以砍成任何尺寸与主规格配合组砌成不同厚度和长度的墙。而用混凝土制成的砌块，难以随意砍凿，割锯也很困难，因此必须用多种规格和型号的砌块组砌，施工前须有墙体砌块排列图，计算出不同砌块的数量，一般主规格占用量的80%～85%，这就为施工备料、砌筑运输增加麻烦。

2 陶粒火山渣轻集料砌块墙裂缝的特点

2.1 裂缝状况

1）房顶四大角的外纵墙有斜向裂缝，上宽下窄，向外延伸，檐板也有开裂。

2）外纵墙两端，顶部窗口下角有斜向裂缝。

3）内纵墙两端顶层墙体开裂。

4）横墙靠外墙侧有斜向裂缝。个别横墙有垂直裂缝，这种裂缝也有是45 度斜向裂缝向下延伸到内外墙交接处形成的。

5）女儿墙底有水平缝。个别工程山墙，在窗台标高处出现水平裂缝。部份工程的顶层山墙和楼梯间墙有沿砌块周边灰缝的裂缝。

2.2 裂缝特点

1）裂缝普遍是沿灰缝开裂，45 度走向，呈阶梯状。从整片墙体看呈八字形，裂缝在墙体两面均有显示，宽度大致相等。

2）横墙裂缝在顶层大多伸展到圈梁底及内外墙交接处告终，呈中间宽两端窄。

3）裂缝一般在交工后头两年的四～六月出现，横墙出现裂缝比纵墙早。裂缝宽度随季节变动，三年后基本稳定。

4）当年竣工，特别是出窑砌块就上墙的工程，裂缝多而宽长；主体完成后第二年再抹灰交工的墙体裂缝明显细少。

5）出现裂缝的横墙大多与阳台连接，有的可以看到有雨水渗漏的痕迹；出现砌块周边裂缝的墙体渗漏更严重。

6）墙体裂缝有一定分布规律；一般是顶层多于底层、两端多于中间、横墙多于纵墙、南向多于北向、西向多于东向。

2.3 砌块墙裂缝的原因分析

陶粒火山渣轻集料砌块的收缩值要比重骨料大，约在0.4 ～0.9mm/m 之间，一般是0.6mm/m。轴线距5 米的横墙就要能产生3mm 的自由变形。当砌块用砂浆砌成墙体后，膨胀和收缩受到相邻构件的约束，不可能产生自由变形，砌体就会逐渐产生应力。当应力超过砌块与砂浆间的粘结力；或灰缝的抗剪强度；或砌块的抗拉强度，墙体就会产生裂缝。砌块的弹性模量要比砖砌体高1.2～1.6 倍，砌块的干缩值又比砖砌体大4 ～9 倍，所以砌块墙体的收缩应力要比砖砌体大得多。吉林市几幢砌块住宅楼填充墙存在的阶梯状裂缝，可以认为大多是干缩或收缩与温度双重作用产生的，其它因素还有渗漏、砂浆、施工质量等。其主要有以下几点原因：

（1）温度的影响

混凝土砌块随着温度的升高其表面水份迅速失去，粘结强度也随之降低，所以建筑砌块墙体同样也随着温度的变化而发生变化，由于建筑工程本身结构的特点，决定了砌块填充墙所处的方向和位置不同而受其温度变化影响也不同且差异很大。总的来说，对建筑物的屋顶以及室内填充墙受其温度影响引起的变形，是从上到下逐渐减弱，而对于同一层外填充墙要比室内温度变形大，而在吉林地区夏季建筑物外露填充墙受太阳光直射，表面温度可达35℃左右，而室内顶层温度也不超过28℃，且往下层逐渐降低，因而建筑的变形产生明显差异，致使其外填充墙及构件要比室内变形大而产生开裂，自下而上开裂现象逐层加大，尤其顶层最为严重。例如某工程在去年7 月下旬至8 月上旬气温在38℃时的高温季节内砌筑混凝土砌块填充墙，其墙砌筑完工后不到7 天就会发现一些砌块表面有很细的裂缝，且竖向灰缝很多都已开裂。

（2） 干燥收缩影响

砌块的含湿量是影响干缩、出现干缩裂缝的主要因素，所以国外对砌块含水量（用相对含水率表示，指与最大吸水量的百分比）有较严格的规定。日本要求各种砌块的相对含水率不超过40%；美国、加拿大则根据使用的地区的湿度环境和砌块本身的干缩率提出不同相对含水率的要求。如砌块干缩率≥0.03%～≤0.045%时中湿地区（年平均相对湿度50%～75%）为35%。砌块含水率的控制要求贯穿于砌块的生产、储存、运输的全过程，上墙砌块及砌成墙体后都必须保持干燥，所以国外和国内外资砌块厂都对出厂砌块用塑料薄膜包装是有其道理的。

经调查分析，建筑用砌块在生产时，为了降低成本掺入了大量的炉（灰）渣，一般达到45%以上，但炉（灰）渣本身经过一段时间或吸水后就会出现粉化变形，而GB15229-2002 中规定，炉渣应符合JGJ51 的要求，其掺入量不应大于轻集料总量的30%左右。大量掺入炉（灰）渣必然导致轻集料砌块吸水率的增加，使砌块上墙后的干燥收缩增大，致使墙体产生裂缝。

砌块运卸工地后，在很多工地露天堆放没有任何防雨措施，砌块受雨淋或砌筑和抹灰时浇水，这样其块含水率过高，由此上墙后产生的收缩应力完全可以使填充墙产生开裂。还有要求当年竣工的建筑，主体一般在6～9 月完成，7、8 月在吉林地区是雨季，屋面防水10 月以后才做，屋面漏水使顶层砌块淋湿，含水率又高于内侧，所以横墙一般在靠近外墙侧出现阶梯裂缝。砌块失水是砌块收缩的主要因素。按照国标规定的要求雨季应有防雨措施，不得使用湿砌块，但实际在砌块的运输、堆放、砌筑过程中均未采取措施，砌块含水率没有控制。

在自然条件下混凝土砌块随着含水率的降低，材料会产生较大的干缩变形。砌块的含水率越大，其干燥收缩变形也就越大，当收缩应力大于其抗拉强度时，将导致墙体开裂，所以砌块出厂时如果养护龄期不足28 天，其含水率和相对含水率偏高，此砌块上墙后干缩，导致墙体产生裂缝。一般情况混凝土砌块成型以后3 ～4 月其收缩趋于稳定，以后逐渐变慢，几年后才能停止干缩，一般砌块线收缩率在0.03%～0.05%之间，对于轻集料砌块更大些，但是干缩后砌块在砌筑时遇水受潮后仍会再次发生干缩变形。这类干缩引起的裂缝在建筑上普遍存在且分布较广，数量多，裂缝较严重，主要出现在内外填充墙与梁、柱连接处，尤其是梁下水平裂缝。

砌块出窑后正值干缩峰值期，如立即上墙易开裂。主体砌筑后第二年抹灰，砌块经多次干湿循环后干缩率明显减小，收缩裂缝分散在砌块灰缝内并已稳定，墙面抹灰便不易开裂。

双层屋面夹层设有高通风孔，天棚保温又没有做好，天棚板温度高于墙体温度，温度变形与干缩变形叠加，顶层横墙出现严重裂缝，还会影响下层墙体。通过计算表明温度和干缩变形双重作用对墙体应力影响很大。顶层不是所有横墙都开裂，这里与天棚保温和墙体含湿量两个因素有关。

当砌块达到气干状态后，相对湿度的变化使砌块含水率发生变化，尤其是砌块表层含水率变化较快，而内部含水率变化缓慢，产生变形差异，同时砌块的抗裂性也逐渐降低，由含水率梯度产生的应力更容易使填充墙开裂。

混凝土本身是亲水材料，特别是轻集料制成的混凝土砌块不抗渗，而砌块墙体又是孔肋相对，孔洞在墙体内上下贯通。如墙面抹灰存在裂缝孔隙，雨水极易渗入墙内，非但阴湿一片，还可能沿孔壁流动，波及下层墙体。砌块建筑的窗台、女儿墙、山墙封檐、阳台和阳台顶板根部都是渗漏的多发部们。这些地方容易渗漏的原因是：

混凝土砌块一般都是半封底，反砌后顶面有孔。窗台和阳台栏板面仅用砂浆抹平后，有沿灰缝和孔洞边缘开裂，也有砂浆掉入孔洞，表面形成孔隙和裂缝，雨水就沿这些地方向墙内流淌，造成窗台下或下层墙体返潮、渗漏；大雨时造成阳台积水。

女儿墙，阳台和阳台顶板是湿度变形最剧烈的部位。女儿墙和山墙封檐也用空心砌块砂浆抹面，湿度变形使表面开裂；屋面板变形还使山墙变位引起泛水裂开，屋面产生严重漏水。如松北胡同3 号楼在屋面翻修时，将女儿内侧和顶面、阳台顶板都铺贴油毡后，顶层就不再渗漏。

渗漏后墙体含水率增大，干湿循环使墙体出现裂缝。说明砌块墙体如历经渗漏是非常有害的。沿江小区一住户反映，开始内墙并无裂缝，3 年后楼上厨房一次冒水，墙体淋湿一片，干后该区始出现裂缝。

还有墙面抹灰分格条有的没有做好，底部裸露砌块表面，遇砌块竖缝不饱满或其它缺陷，暴风雨时引起渗水。有的工程顶层不漏水下层出现重渗漏与此有关。

3）砌筑砂浆影响

砌筑砂浆未按试验室出具的配合比选用，自行调配，其粘度、和易性、保水性难以保证，致使砂浆和砌块不能共同工作，影响了墙体的强度和整体性。一些建筑工程砌筑填充墙时直接使用水泥砂浆，由于水泥砂浆保水性差，而且混凝土砌块吸水性较强，影响了砂浆的水化，降低了填充墙的抗剪强度以及砂浆与砌块的粘结强度，同时在砌筑时竖向灰缝的饱满度往往达不到要求，许多竖向灰缝宽度不到10mm，也会造成砂浆和砌块之间粘结强度降低，墙体容易出现竖向灰缝。水平灰缝的饱满度一般能达到要求，但厚度过大甚至达到30mm，不仅浪费砂浆而且灰缝的收缩也将加大，由于砂浆早期收缩较大，水平灰缝厚度过大必然加剧了填充墙的竖向沉降，会影响砌体与梁或板底的紧密结合，产生结合部位的水平灰缝，而且随着灰缝厚度的增加灰缝内砂浆横向变形加大，加剧了砌块受压后内部弯、剪等复杂应力，使填充墙开裂。而砂浆的和易性、保水性越好越容易铺砌均匀，砌体与砂浆充分粘结，减少砌块的弯、剪等应力，使砌块受力均匀减少裂缝出现，而实际施工单位由于砂浆拌和不均匀造成砂浆和易性较差，砌块墙体整体强度低，一旦受到结构变形，很容易出现受拉而产生裂缝。

（4）工质量影响

有些设计单位对各种砌块性能尚处于认识探索阶段，而对设计技巧、建筑结构做法、裂缝预防措施缺少经验，为此在设计上就忽视了存在的缺欠，还有施工单位一直以烧结红砖为主，而转向砌块砌筑施工经验尚不足，对节点结构的施工缺乏经验，而且认识也不够，造成砌块填充墙在梁、柱、洞口处没按要求施工，导致节点施工缺陷出现裂缝。

对于框架结构墙体、梁板、柱和混凝土墙施工顺序自下而上进行，一般而言承建单位为了赶工期，在主体没封顶的情况下，使自下而上每折完一层梁底模板就开始逐层砌筑砌块填充墙。

（5）其他原因

对于非承重砌块的砌体，除了上述因素外，还有原材料质量不合乎要求、砌块的质量、设计上的忽视、无针对性防裂措施、框架梁挠度大、地基沉降不均引起结构变形过大以及局部受压等，也是造成非承重砌块墙体裂缝的重要原因，尤其是施工时节点处理不当、梁挠度过大，呈现出非承重砌块内外纵横墙出现梁水平裂缝或上下八字裂缝，再者施工人员使用手工在墙体上随意打凿洞槽损坏墙体，引起墙体开裂，还有施工人员未按砌块建筑技术规范进行施工，使施工顺序前后倒置，而引起墙体开裂。

3 防止陶粒火山渣轻集料砌块墙裂缝的措施

提高砌块的质量，特别是陶粒火山渣多孔材料作轻集料砌块成型时要选用级配合理、干净的粗细骨料；严格控制水泥、粗细骨料与水的用量；用强制式搅拌机拌制干硬性混凝土，成型布料时应增加预振，必要时延长砌块成型震动时间，以提高混凝土砌块的密实度和抗压强度。

一般规定混凝土小砌块的自养周期不少于28天；蒸气养护后亦必须停放25 天后方可上墙。陶粒火山渣轻集料砌块的收缩旺盛期是普通混凝土的1 倍以上，因此，陶粒火山渣轻集料砌块的养护期要相应延长。

由于含水率是影响砌块收缩的主要因素，因此有必要使砌块在砌筑前保持干燥，方法是砌块成型后，在砌块堆放场地按批量分垛堆放养护，垛间保持一定距离，便于通风干燥和排水，以保持上墙砌块的干燥，使之符合GB15229-2002 标准要求，以减少干缩裂缝。

多次干湿循环能明显降低砌块的收缩值，应利用此项性能，探讨在养护期采取措施以改善砌块的收缩性能，这是减少砌块建筑裂缝的一项治本措施。

优化设计并试配轻集料混凝土，按科学配合比拌成混凝土拌和料，尤其是炉渣的掺量应控制在30%以内，其最大粒径不宜大于10mm，并控制炉渣烧失量、细粉含量，以利降低吸水率。

砌块堆放、装卸、运输时，避免碰撞、摔扔，缺棱掉角严重的不能用于砌墙。施工现场应采取防雨措施，严禁使用养护龄期不足的砌块上墙。严格限止上墙砌块的含水率。现场砌块应保持干燥，砌筑前严禁将砌块浇水，抹灰前墙面也不要喷水，墙面抹灰等墙体充分干燥后再作业，减少干缩裂缝。

使用与砌块强度相匹配的强度增长快，保水性、和易性较好，分层度不大于30mm 的砂浆来砌筑墙体。砌筑和抹灰用砂宜采用洁净的中粗砂，保证提高砌块与砂浆的粘结力。外墙抹灰应先打底再做面层。

外粉刷坚持屋面封顶半个月后进行，使墙体有一个干缩稳定的过程，以减少顶层温度变形。砌块建筑封顶后，尽快做好屋面防水。注意门窗洞口砌块的排列，绝不允许出现通缝，更不允许用碎砖、砂浆填塞。顶层供热水平串管在山墙处不能用卡子固定，保证其能自由伸缩活动。设置钢筋混凝土构造柱的砌块建筑应先砌块后浇柱的施工顺序进行。墙体与构造柱连续处应砌成马牙花。从多层柱脚开始，先退后进，形成100mm宽，200mm 高的凹凸花口。柱墙间应用2 ∮6拉结筋拉结，间距400mm，每边伸入墙内长度1000mm 或伸至洞口。浇灌构造柱混凝土前，应清除落地灰等杂物并将模板浇水湿润，然后先注入与混凝土配比相同的水泥浆50mm 厚，再分段浇灌，振捣混凝土。构造柱模板必须紧贴墙面，支撑牢靠，严禁板缝漏浆。混凝土坍落度宜为50～70mm。采用科学合理的施工进度，不能盲目抢工期。

砌块建筑应根据砌块主规格390mm×190mm×190mm即2Mo，辅助及配套砌块可扩大1Mo，不应采用小于1Mo 的分模数。墙的分段长度（如窗门墙，填充墙的墙数）也应符合模数，尽可能减少砌块种类和辅助块的数量。方便生产和施工。做好砌块建筑的防水设计。对伸出墙外的雨蓬、开敞或阳台、室外空调各搁格、窗套及水平线脚等部位，都应采取有效的防水措施。室外散水坡顶面以上及室内地面以下的砌块，均应设置防潮层。卫生间等有防水要求的房间，四周墙下部应灌实一皮砌块，或设置200mm 厚的现浇混凝土带。窗台顶面要用实心砌块或配筋带封顶。砌块建筑的伸缩缝间距应比砖混结构短一些，缩短多少应根据砌块干缩值及抗裂措施综合考虑。如无确实把握，住宅建筑不宜超过两个单元，总长35m 左右。对于体型复杂、刚度变化大的建筑，要用伸缩缝将其分成几个独立单元。改进屋面构造，做好屋面保温，是减少屋面板与墙体间温差，避免顶部产生温差裂缝的有效措施，具体办法有：

屋面保温（隔热）层及砂浆找平层应设置分隔层。分隔缝间距不宜大于6m，应与女儿墙隔开，其缝宽不小于30mm。

墙体构造柱和芯柱应延伸至女儿墙顶，并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起。

在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面部位设置水平滑动层，对于长纵墙可在其两端的2～3 个开间内设置，对于横墙可只在两端4／1范围内设置。

现浇钢筋混凝土屋盖，当房屋较长时，宜在屋盖分隔缝，分格缝间距不宜大于20m。

尽量采用予制挑檐，如用现浇则应沿纵墙方向每隔15m 左右或按单元设板缝（板断而梁不断），无论予制或现浇缝均应嵌入防水油膏或沥青麻丝。

挑檐圈梁及各层外墙圈梁的外侧均加保温措施。

优化结构设计，减少结构变形；加强节点构造设计，严格按节点及构造做法施工，对填充墙四周与梁、柱、墙连接必须按要求施工且注意洞口处及两种不同材料连接处构造要求，确保节点施工质量。

4 结语

陶粒火山渣轻集料砌块墙裂缝成因非常复杂，影响因素较多。砌块强度较低也是墙体出现裂缝的主要原因，而且砌块的干缩湿胀变形较大容易造成填充墙裂缝；填充墙早期裂缝主要由砌块的干燥干缩造成，而后期裂缝则主要是砌块在含水率较低时，因相对湿度变化产生的干湿循环变形造成的；施工措施不当也会使砌块填充墙出现裂缝。只有提高施工质量，加强施工管理，并且采取适当的构造措施，才能减少陶粒火山渣轻集料砌块墙裂缝。

[1]郭立凯著，小型混凝土砌块的生产和应用.北京：金盾出版社，2003.2

[2]郭立凯著，实用化工建材产品制造技术.北京:金盾出版社，1999.3

[3]陈永存 郭立凯.砖瓦.2007.10

[4]贾兴文等.建筑砌块与砌块建筑. 2003.6

[5]李志宏等.建筑技术开发.2003.8