轻质条板隔墙开裂原因分析及对策研究

摘 要：目前，装配式建筑愈发常见，随着建设材料的持续发展，轻质隔墙板也广泛运用在许多建筑工程建设中。轻质隔墙板的连接处会在安装后产生裂缝，也成为常见的质量问题之一。因此本文结合轻质条板隔墙实际安装施工过程，通过理论分析得出影响开裂的主要因素，并采用数值模拟的方式探究了轻质条板隔墙安装后受温度、湿度、拼缝强度影响的变形规律，揭示了轻质条板隔墙开裂原因及发生规律，并以此为依据制定了相应的施工防治措施。

关键词：建筑工程；轻质条板隔墙；数值模拟；裂缝防治

中图分类号：TU 74 " 文献标志码：A

裂缝是固体材料中某种不连续的现象，在墙体中，受很多内在因素的影响，墙体内会产生形式多样的内应力，并在墙体中发生变化。当墙体的某处形成较大的内应力集中，且该处的强度无法抗衡时，墙体就会开裂，形成裂缝，逐步释放这股应力。基于此，本文对轻质隔墙板发生裂缝的主要原因进行深入分析，同时按照实际情况制定相应的防治策略，为建筑工程后续施工和建设质量提供保证。

1 裂缝形成机理

1.1 形成机理

轻质条板是由轻质混凝土组成的，可以将其理解为一个小型的轻质混凝土预制构件，了解混凝土裂缝的产品机理有助于分析轻质条板的开裂原因。混凝土常见的早期裂缝按照产生的原因主要分为两类：干缩裂缝和温度裂缝。混凝土干缩裂缝是由于混凝土表面水分蒸发减少产生收缩，而内部对干缩起约束力作用，因此使混凝土表面产生拉应力，当这种拉应力大于混凝土抗拉强度时就会产生干缩裂缝。混凝土温度裂缝是由于混凝土硬化期间水泥放热，内部温度不断上升，导致外部散热比较快，因此内外产生温差，从而产生一定的拉应力，超过本身抗拉强度时就会产生裂缝。后期裂缝主要受外界因素影响，例如结构不合理、模块变形、基础沉降，与混凝土本身的性质无具体关系[]。

1.2 裂缝分类

1.2.1 按客观原因分类

建筑结构在应用过程中都要受到两大类荷载影响，即各种力的荷载和变形荷载，裂缝也由这两类荷载引起，从原因上分为以下两种形式。①受力裂缝：由外荷载应力或自身重力应力引起的裂缝。②变形裂缝：由温度、收缩和湿胀、不均匀沉降因素引起的裂缝。

1.2.2 按裂缝形式分类

根据裂缝在结构的不同组成构件上出现的具体形式将裂缝进行分类，包括垂直裂缝（竖向裂缝），水平裂缝（横向裂缝）、斜裂缝以及由裂缝形成的螺旋装裂缝等。例如对框架梁或楼面梁有与其轴线方向正交的垂直裂缝、平行的水平裂缝、非正交的斜裂缝以及由梁四周斜裂缝组成的螺旋状裂缝。对墙体与地面或楼板正交的垂直裂缝、平行的水平裂缝等。裂缝形态主要是顺着应力释放薄弱点的走向发展，由于构件类型及接缝的多样性，因此裂缝的形态也是多样的。

2 轻质隔墙开裂原因及优化防裂措施分析

2.1 建立轻质隔墙开裂分析模型

由于本文主要是研究轻质隔墙条板的受力情况以及形变情况，为简化建模难度，仅考虑建立建筑混凝土框架与轻质条板间相互作用的模型。将建筑物混凝土框架和轻质条板隔墙构件建模后，再赋予不同的材料属性形成不同的模型单元。后对轻质条板隔墙结构以及建筑混凝土框架结构进行网格划分，为保证模型的分析精度，单元类型采用八节点线性热传递六面体单元。轻质隔墙开裂分析模型如图1所示。

当分析模型时，模型初始条件取值为温度20℃，湿度48%。为分析温度、湿度对轻质隔墙开裂特性的影响，温度变化幅度设定为10℃～30℃，湿度变化幅度设定为24%～60%，并将初始温湿度边界条件赋予轻质条板隔墙模型来进行分析。

2.2 轻质隔墙开裂原因分析

2.2.1 自我干缩

轻质条板隔墙出现干缩裂缝的原因有2个。1）内部水分不断蒸发干燥。2）水泥水化反应是一个长期过程，因此混凝土的收缩量会随着龄期增加而增加，当龄期为一个月时混凝土的收缩量约为50%，3个月后收缩量减少，通常在1～2年后才能完全趋于稳定。随着时间的推移，其他因素导致的裂缝也会出现在薄弱位置，从而导致缝隙越来越宽，进而带动饰面层被拉伸出现裂纹。由于轻质条板拼缝位置的黏结砂浆刚度比混凝土低，因此混凝土收缩后两边轻质条板靠近黏结砂浆处的横向位移较大，从而产生拉应力，拉应力的大小基本与干缩变形量成正比，嵌缝层薄弱、脆性且无变形能力会首先发生开裂现象，如图2所示，严重情况下会导致黏结层拉裂。

轻质条板干燥收缩导致的收缩量与单块隔墙板安装长度L和隔墙板材料干燥收缩Q值成正比例变化关系，单块隔墙板安装长度越长，材料干燥收缩值越大，隔墙板干缩值越大。因为轻质条板隔墙是多块轻质条板通过黏结砂浆粘接组成，所以可以把它看成是一块整体，当轻质条板干燥收缩值一定时，墙体越长，干缩产生的变形量越大，内应力越大，越容易发生开裂，且开裂位置越多以此释放应力，这也说明了客厅长墙开裂情况最严重的原因。

2.2.2 湿度变化

利用有限元模拟软件模拟施工过程中轻质条板隔墙的排布安装形式，并施加温度变化工况，得到因湿度变化引起的轻质条板隔墙变形情况如图3所示。湿度变化会造成轻质条板隔墙材料中的含水率变化。在水分蒸发模拟工况下可以看出，在轻质条板隔墙与梁柱接触部位顶部发生的水平及竖向变形最严重，水平方向变形最大值达到0.34mm，隔墙与水平方向一侧发生收缩变形，一侧发生膨胀变形，且变形量从隔墙底部至顶部逐渐变大，导致轻质条板隔墙与柱接缝部位，一侧收缩拉裂，一侧膨胀压裂。竖直方向沉降变形最大值达到0.44mm，发生在轻质条板隔墙与梁接缝部位顶部中间位置，轻质条板隔墙底部发生轻微膨胀变形，约为0.05mm，其影响可忽略不计，在竖直方向，轻质条板隔墙与梁接缝部位易发生拉裂现象。

2.2.3 温度变化

利用有限元模拟软件模拟分析轻质条板隔墙使用过程中因降温引起的变形情况，分析轻质条板隔墙开裂风险，得到图4所示变形发生规律：由于温度变化会使轻质条板隔墙材料和环境进行热交换，在降温模拟模拟工况下可以看出，在隔墙与梁柱接触部位顶部发生的水平及竖向变形最严重，水平方向变形最大值达到0.08mm，同湿度变化引起的变形规律一致，在水平方向一侧发生收缩变形，一侧发生膨胀变形，变形从隔墙底部至顶部加剧，由于温度变化引起的水平方向变形量整体较小，因此可忽略其影响。竖直方向沉降变形最大值达到0.22mm，发生在轻质条板隔墙与梁接缝部位顶部的整个接触面，底部发生轻微膨胀变形，约为0.01mm，其影响可忽略不计。在竖直方向，轻质条板隔墙与梁接缝部位易发生拉裂现象。

2.2.4 拼缝强度变化

通过设置每榀轻质条板隔墙间不同的连接强度来模拟不同的拼缝强度，分析拼缝强度低于轻质条板强度、拼缝强度和轻质条板强度相同的两种工况下的变形情况，如图5所示。当拼缝强度低于轻质条板强度时，顶部的最大变形约为0.41mm，且由于拼缝强度低于轻质条板强度，每榀轻质条板间的最大变形约为0.052mm。当拼缝强度与轻质条板同强度时，顶部的最大变形约为0.49mm，每榀轻质条板间几乎不发生变形。由此可知，拼缝强度变化对轻质条板与主体结构连接处裂缝影响并不明显，随着拼缝强度的变化，在顶部与两侧接缝处总会发生较大变形，从而形成裂缝。拼缝强度主要对板间变形裂缝造成影响，当拼缝强度与轻质条板强度一致时，每榀轻质条板间几乎不再产生变形，裂缝发生的风险迅速降低。

2.2.5 控制环境湿度变化

环境温度变化会引起轻质条板墙体发生热胀冷缩，同时造成轻质墙板含水率变化，轻质条板的线性热膨胀系数是固定的，当墙体长度一定时，温度变化越大会导致墙体变形量越大，产生的内应力也会越大。在一定条件下，当温度变化产生的应力足够大时，会将轻质条板接缝处拉裂[2]。因此应对轻质条板原材进行防潮处理，同时控制墙体的粉刷时间来控制轻质条板的湿度变化[3]。

2.3 优化柔性嵌缝砂浆防裂措施

嵌缝砂浆会影响每榀轻质条板间的拉伸黏结强度、砂浆的保水性、和易性及饱满度。若嵌缝砂浆保水性较差，则轻质条板会快速吸水，使嵌缝砂浆强度急剧下降[4]。如果嵌缝砂浆和易性差，那么当初期砂浆含水率过大时，会导致嵌缝砂浆下流掉落，也会造成嵌缝砂浆与轻质条板间的拉伸黏结强度降低。普通嵌缝砂浆的主要成分为水泥、砂、少量纤维素醚，采用《陶瓷砖胶黏剂》（JG/T 547—2017）横向变形量测试方法测试横向变形量为0.22mm，基本不具有柔性。基于此，在普通砂浆配方的基础上，掺加适量可分散聚合物胶粉瓦克5044N，掺量为0.6%，用来提高砂浆柔性，采用《陶瓷砖胶黏剂》（JG/T 547—2017）横向变形量测试方法得出横向变形值可达到1.2mm，具有一定抗开裂能力[5]。

3 结论

轻质隔墙板材料在建筑工程建设过程中的应用十分普遍，本文对轻质隔墙板产生裂缝问题的主要原因及其防治措施进行研究，得到以下结论。1）轻质条板材料自我干缩裂缝主要受到条板安装长度的影响，在施工过程中可通过控制每榀条板安装长度来进行控制。2）湿度变化会造成轻质条板隔墙在水平及竖直方向发生收缩拉裂和膨胀压裂两种裂缝，温度变化会造成在顶部接缝处产生收缩拉裂。3）由于板间裂缝控制难度比接缝处裂缝控制难度更高，因此轻质条板隔墙间拼缝强度最好选择与轻质条板同等的强度，以降低板间裂缝发生风险，提高条板隔墙整体性。

参考文献

[1]刘静.混凝土裂缝的产生机理与预防措施[J].黑龙江交通科技，2009，32（2）：55-56.

[2]李轩.新型轻质墙板裂缝机理与防治对策的研究[D].西安：西安理工大学，2002.

[3]高恒.轻质条板隔墙开裂原因分析及对策研究[D].深圳：深圳大学，2019.

[4]易思容.蒸压加气混凝土墙板填充墙裂缝机理及防治措施研究[D].长沙：长沙理工大学，2021.

[5]史长江，周伟，郭辉耀.轻质隔墙裂缝产生原因及防治措施[J].建筑技术开发，2020，47（15）：130-131.