胡 世 明
(黑龙江省工程咨询评审中心,黑龙江 哈尔滨 150008)
加气混凝土砌块是当前最常用于节能保温建筑墙体的新型轻质混凝土,可用于建筑围护墙、隔墙、填充墙等墙体砌筑,具有重量轻、保温隔热、强度高、抗震性好、耐高温、隔音性好,可钉、可锯、可刨,砌块适用性高、施工效率高的优良性能。但由于材料特性原因,砌块还存在强度等级低、吸水率高、收缩变形大等特性,砌筑墙体容易出现裂缝、空鼓等质量问题,影响加气混凝土工程质量。
根据墙体受力部位、约束条件及施工技术条件的不同,加气混凝土砌块墙体施工后会出现墙体开裂和抹灰层开裂情形。依据裂缝特征及表现形式可分为以下几种。
大多产生在沿框架梁、板与砌体交界部位,如:门窗洞口过梁下方、门窗边角处,墙体与屋面板、地面交界处。大多数水平裂缝沿厚度和长度方向贯穿整个墙体。
多出现在墙体中部、填充墙与框架柱或剪力墙连接处,竖向裂缝一般长度较大而宽度较小,裂缝位置一般距离自由端1.5 m左右,有些填充墙会出现数条间距和宽度接近的裂缝;框架梁相交处的填充墙及框架柱或剪力墙、填充墙连接处出现的竖向裂缝大多会贯穿整个墙体。
大多出现墙面抹灰层,内外墙均会发生,存在于墙体大面积部位,裂缝形式不一,无一定规律,多呈不规则的横、竖、斜交叉或放射状,缝宽度多为1 mm~2 mm,长度多在0.3 m~1.5 m之间,影响面积大。
大多呈正“八”字或倒“八”字裂缝,多出现在梁、柱、墙交接处,主次梁交接处,窗台墙、窗间墙、门窗等洞口处。
加气混凝土砌块墙体裂缝往往是多因素共同导致的,主要致裂因素如下。
加气混凝土砌块与其他砌块最大区别就在于具有大量高分散性孔隙结构,总孔隙率高达70%~85%,体积饱和含水率达45%。这些孔隙使得加气混凝土的吸水能力强、吸水量大、导湿性及解湿性差。环境温度及干湿度变化均会引起材料的胀缩变形,由于加气混凝土属弹塑性材料,线膨胀系数为0.8×10-4/℃;普通砂浆属脆性材料,线膨胀系数小,一般为(1.0~1.5)×10-5/℃,吸水性差,砂浆中水分易被加气混凝土吸收导致强度及粘结力降低,硬化慢。在完全约束条件下,两种材料变形系数不一致,变形很难协调,墙体内部易产生拉应力,当内部应力超过混凝土砌体的抗剪强度时,就会导致墙体开裂。
加气混凝土的体积安定性受干湿度变化影响较大,它吸湿膨胀,干燥收缩,且收缩比一般砂浆大很多,其收缩变形值一般介于0.5 mm/m~0.8 mm/m,而一般抹灰砂浆收缩约为0.03 mm/m。当其收缩应力超过制品抗拉强度或粘结强度时,砌块本身或砌块与抹灰层之间就会出现裂缝来释放内部应力。湿度改变,引起的干缩变形具有早期发展迅速,持续时间长的特点,砌块成型后28 d能完成约50%的变形,之后变形逐渐趋缓,并长时期延续,使砌块处于徐变状态,甚至持续几年后才能完全停止变形。
加气混凝土的表观密度约为500 kg/m3,导热系数约为0.08 W/(m2·K)~0.29 W/(m2·K);砌筑砂浆大多为水泥砂浆或普通砂浆,表观密度约为1 800 kg/m3,导热系数约为0.93 W/(m2·K)。当环境温度发生较大变化时,由于两种材料的导热系数差别较大,会导致砌体结构出现“热桥”,在墙面形成结露现象,这会大大降低加气混凝土的保温节能效果,结露还会对墙体以及整体建筑结构的耐久性产生不利影响。当导热系数差异引起的热胀冷缩产生的温度应力超过砂浆强度后,便会造成砂浆层的收缩,从而引起裂缝,甚至产生大面积开裂及脱落现象。
加气混凝土砌块强度较低,抗压强度一般在5 MPa左右,弹性模量一般为(1.5~2.3)×103MPa,是一种弹塑性材料,受力后适应变形的能力较强;普通抹灰砂浆强度一般在几十兆帕以上,弹性模量一般为(2.3~2.6)×104MPa,适应变形的能力较弱。当在相同荷载作用下,加气混凝土砌块的形变量会远大于抹灰砂浆的形变量,这种变形会导致在应力集中处产生墙面裂缝及引起空鼓;抹灰强度越高,抹灰层越厚,刚性越大,越易形成裂缝。
在实际施工中,往往还存在一些可以避免或难以避免的原因引起裂缝的产生,如:材料生产的原因,砌块生产批次不同,砌块质量不稳定,生产运输过程产生裂缝等;施工前对墙体表面未做预处理或处理不当原因;施工过程中砌筑砂浆竖向灰缝欠饱满、不均匀等原因;施工后抹灰面层养护不及时,养护时间不够等原因;墙体不均匀沉降引起裂缝等。
治理加气混凝土砌块墙面裂缝应采用预防为主,防治结合措施。从施工原材料、施工设计、施工工艺与管理等方面加以控制。
加气混凝土砌块应符合GB 11968—2006蒸压加气混凝士砌块标准的相关规定。砌块需具备产品合格证、产品性能检测报告及进场复验报告。进场后应按不同生产日期、规格品种、强度等级分别堆放于通风干燥处,堆垛高度不应超过2 m,露天堆放的砌块要有防潮防雨淋措施。砌块出厂后需放置28 d,方可上墙使用。加气混凝土砌块可选用加入硬脂酸钙等外加剂的砌块。砌筑砂浆应采用粘结力强、保水性好的专用砂浆。
在设计方面,应充分考虑不同材料的特性,建筑的使用功能,合理设置构造措施。砌块砌筑前应根据墙面尺寸设计砌块排列图,考虑砌块搭接错缝,搭接长度应不小于150 mm,同时不小于1/3砌块长度;或在水平灰缝中设置拉结钢筋或钢筋网片,加强筋长度应不小于500 mm。围护墙或间隔墙长度大于4.5 m或超过层高的两倍且端部没有混凝土柱时,应在墙端或中间加设构造柱。柱与墙间应设置拉结钢筋或钢筋网片。砌体与梁、柱或墙结合的界面处,应设置不小于500 mm宽,且沿界面缝宽各延伸250 mm的钢丝网片。门窗洞口上砌体可采用配筋砌体过梁或钢筋混凝土过梁,过梁入墙长度不小于300 mm。女儿墙应设置间距不大于4 m的构造柱。墙体抹面砂浆找平层上应满铺钢丝网或满挂玻纤网格布。
加气混凝土砌块裂缝与施工工艺、方法及管理有直接关系,通过质量控制、正确施工、科学管理能够预防控制裂缝产生与发展。砌筑前应对砌块、砌筑表面进行洒水润湿,以水浸润砌块表面8 mm~10 mm为宜,砌块砌筑过程中含水率保持在15%~20%之间。施工前可对砌块表面进行憎水处理,如涂刷憎水剂,降低界面含水率梯度,使砌块保持较高含水率状态,降低因干湿循环产生的应力。应避免在高温条件下施工,减小因温度引起的变形。每次砌筑高度不大于1.8 m,当日砌筑高度不大于2.8 m,不可一次砌筑至梁、板底,梁、板底部应预留塞缝,待砌体沉实稳定后补砌。砌筑灰缝应均匀、饱满密实,水平灰缝厚度应控制在(15±2)mm,灰缝饱满度不小于90%,竖向灰缝宽度应控制在(20±2)mm,灰缝饱满度不小于80%。抹灰前要对砌块墙面的灰缝、孔洞、凹槽进行填补,抹灰完成后应及时进行洒水养护,养护时间应不少于7 d。
加气混凝土砌块是一种适应当前社会经济持续发展的新型墙体材料,探求加气混凝土砌块墙体裂缝产生的成因,防治好加气混凝土砌块墙体产生的裂缝,才能够切实提高加气混凝土砌块墙体工程质量。