框架结构墙体裂缝预防和治理技术研究.docx

内蒙古鲁新能源有限责任公司
科 技 进 步 成 果 奖 励 申 报 表
成果名称
框架结构墙体裂缝预防和治理技术研究
起止时间
2010.1 -2010.4
完成部门
土建部
协作部门

成果的主要内容（应包括项目提出的理由、解决问题的方法）
食堂于2009年10月份建成投用，2010年1月份在内墙和外墙内侧发现多处裂缝，经过观察，裂缝形态表现为以下三种形式：①裂缝出现于框架梁界面处时为水平裂缝，②框架柱、构造柱与填充墙交界处时为垂直裂缝，③填充墙中的直裂缝和斜裂缝。
食堂砌块砌体裂缝就是由于受干缩和温度变形的共同影响而产生的。由于食堂砌体砌筑恰逢7、8月份雨季，在砌块墙体上墙前含湿率大，收缩未趋于稳定，在砌块上墙后发生第一次干缩，第一次干缩发生在抹灰前。第一次干缩还未完成，接着进行抹灰施工。在抹灰前对砌块墙体进行浇水湿润，形成了第二次干缩的含湿率条件，抹灰完成后经过装修10月份投入使用，其时食堂已经供暖，在室内温暖干燥的条件下，砌块墙体失水发生第二次干缩，干缩在抹灰面层上非常明显的表现出来就是各种形态的裂缝。
在裂缝原因已经查清的基础上，采取有效措施补强。对于不致于危及安全的裂缝采用灌缝、封闭的办法。对不危及安全的裂缝采用灌浆法处理。当裂缝较细，裂缝数量较多，发展已基本稳定时可用压力灌浆法补强。这种方法是用灰浆泵将含有胶合材料的水泥砂浆或化学砂浆灌入裂缝内使之粘成整体，砂浆的配合比可参考表。表中稀浆用于0.3-1mm的裂缝，稠浆用于1-5mm的裂缝；砂浆则用于宽度大于5mm的裂缝。此外，也有仅用纯水泥浆，或掺有矿渣料和氟硅酸钠的水玻璃浆体，也还有用环氧树脂灌浆材料，可视具体工程的实际情况而选用。当裂缝较宽时，还可在灰缝内嵌上钢筋或钢丝网，然后再砂浆填缝。
取得的效益（应 用 效 果）
工程实践证明砌块墙体裂缝在发展稳定后，经过灌浆补强措施后，裂缝一般不会再出现，效果良好。
部门审核意见
专业领导审核意见

年 月 日

年 月 日
矿鉴定委员会意见

成果主要完成人员
亓荣强、张伟、张秀永、李悦

框架结构墙体裂缝预防和治理技术研究
一、课题的提出
（一）工程概况
1、工程概况
鲁新矿井由新汶矿业集团有限责任公司内蒙古鲁新能源开发有限公司投资兴建，工程地点位于内蒙古自治区锡林郭勒盟乌拉盖开发区境内。由煤炭工业济南设计研究院有限公司设计；建设工期为2008年1月至2011年12月31日。地面土建工程中食堂、110kv变电所、锅炉房均为框架结构，墙体为填充墙。
填充墙体材料为外墙：250、300厚MU5砼空心砌块（容重不大于10KN/ m³）Mb5混合砂浆砌筑。地面以下采用240厚MU10烧结普通砖，M7.5水泥砂浆砌筑。内墙:200厚MU5砼空心砌块（容重不大于10KN/ m³）Mb5混合砂浆砌筑。地面以下采用240厚MU10烧结普通砖，M7.5水泥砂浆砌筑。
2、场地自然地理、水文、气候条件
鲁新矿井位于内蒙古自治区锡林郭勒盟乌拉盖开发区境内，行政区划隶属锡林郭勒盟乌拉盖管理区管辖。本区位于锡盟、兴安盟和通辽市结合部，井田位于丘陵间宽谷，地面标高最大值873.78米，最小值869.90米，地表相对高差3.88米。
境内地表水、地下水资源丰富，乌拉盖河、吉尔吉斯河纵贯全境。地下水丰富，埋藏较浅，总储量约78.557亿m³。
本区属北温带大陆性半湿润、半干旱气候，其特点是冬季漫长而严寒，夏季短促而温热，春、秋季干燥多风，昼夜温差大。当地气象部门以日平均气温低于10摄氏度为冬季标志，高于20摄氏度为夏季标志，10-20摄氏度为春、秋季标志划分，本区冬季多年平均249天，夏季多年平均仅有8天。冰冻期从11月至次年4月，长达6个月，冻土层厚度最大可达3.19米，历史最低气温-42.1摄氏度（1987年1月9日）。
3、问题的提出
食堂于2009年10月份建成投用，2010年1月份在内墙和外墙内侧发现多处裂缝，经过观察，裂缝形态表现为以下三种形式：①裂缝出现于框架梁界面处时为水平裂缝，②框架柱、构造柱与填充墙交界处时为垂直裂缝，③填充墙中的裂缝。虽然墙体裂缝不影响结构安全和使用功能，但是影响食堂美观和实际使用，给人一种不安全的感觉。如何在框架结构工程中经过有效的技术手段来预防或减少裂缝的出现，对出现的裂缝进行有效的根治是一个课题。
二、成因分析
砼小型空心砌块是一种新型的建筑材料，它的出现给古老的砌体结构注入了新的生命力。由于它的诸多优点，已经成为替代传统的粘土砖最有竞争力的墙体材料。
但是，小型砌块房屋的裂缝比砖砌体房屋多而且更为普遍。砌块房屋建成和使用后，由于种种原因可能出现各种各样的墙体裂缝。从大的方面来说墙体裂缝可分为受力裂缝与非受力裂缝两大类。在各种荷载直接作用下墙体产生的相应形式的裂缝成为受力裂缝。而由于砌体收缩、温湿度变化、地基沉降不均匀等引起的裂缝则为非受力裂缝，又称变形裂缝。
1、 小型砌块砌体的力学性能特点
小型砌块砌体与砖砌体相比，力学性能有着明显的差异。在相同的块体和砂浆强度等级下，小型砌块砌体的抗压强度比砖砌体高许多（表1）。这是因为砌块高度比砖大3倍，不象砖砌体那样受到块材抗折指标的制约。
砌体抗压强度设计值（MPa） 表1
砌体种类
块体强度等级
砂浆强度等级
M10
M7.5
M5
M2.5
砖砌体
MU15
MU10
MU7.5
2.44
1.99
1.73
2.19
1.79
1.55
1.94
1.58
1.37
1.69
1.38
1.19
小型空心砌块砌体
MU15
MU10
MU7.5
MU5
4.29
2.98
2.30
_
3.85
2.67
2.06
1.43
3.41
2.37
1.83
1.27
2.97
2.06
1.59
1.10
但是，相同砂浆强度等级下小砌块砌体的抗拉、抗剪强度却比砖砌体小了很多。沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的30%，沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的45%-50%，抗剪强度仅为砖砌体的50%-55%（表2）。因此，在相同受力状态下，小型砌块砌体抵抗拉力和剪力的能力要比砖砌体小很多，所以更容易开裂。此外，小型砌块砌体的竖缝比砖砌体大3倍，加大了其薄弱环节更容易产生应力集中。
砌体抗拉、抗剪强度设计值（MPa） 表2
受力形式
砌体种类
砂浆强度等级
M10
M7.5
M5
M2.5
轴拉
砖砌体
砌块砌体
0.20
0.10
0.17
0.08
0.14
0.07
0.10
0.05
齿缝弯拉
砖砌体
砌块砌体
0.36
0.12
0.31
0.10
0.25
0.08
0.18
0.06
通缝弯拉
砖砌体
砌块砌体
0.18
0.08
0.15
0.07
0.12
0.06
0.09
0．04
抗剪
砖砌体
砌块砌体
0.18
0.10
0.15
0.08
0.12
0.07
0.09
0.05
2、 砌块房屋裂缝的特点
粘土砖是烧结而成的，成品后干缩性极小，所以砖砌体房屋的收缩问题一般可不予考虑。
小型空心砌块是砼拌合料经浇注、振捣、养护而成。砼在硬化过程中逐渐失水而干缩，其干缩量因材料的和成型质量而异，并随时间增长而逐渐减小。以普通砼砌块为例，在自然养护条件下，成型28天后，其干缩率为0.03%-0.035%，含水率在50%-60%左右。砌成砌体后，在正常使用条件，含水率继续下降，可达10%左右，其干缩率为0.018%-0.027%左右，干缩率的大小与砌块上墙时含水率有关，也与温度有关。
对于干缩已趋稳定的普通砼砌块；如再次被水浸湿后，会再次发生干缩，通常称为第二干缩。普通砼砌块在含水饱和后的第二干缩，其稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短，一般约为15d左右，第二干缩的收缩率约为第一干缩的80%左右。
砌块上墙后的干缩，引起砌体干缩，而在砌体内部产生一定的收缩应力，当砌体的抗拉、抗剪强度不足以抵抗收缩应力时，就会产生裂缝。
因砌块干缩而引起的墙体裂缝，在小型砌块房屋是比较普遍的。在内、外墙，在房屋各层均可能出现。干缩裂缝形态一般有两种，即在墙体中部出现的阶梯形裂缝和环块材周边灰缝的裂缝。
由于砌筑砂浆的强度等级不高，灰缝不饱满，干缩引起的裂缝往往呈发丝状而分散在灰缝隙中，清水墙时不易被发现，当有粉刷抹面时便显得比较明显。干缩引起的裂缝宽度不大，且裂缝宽度较均匀。
砌块上墙时如含水率较大，经过一段时间后，砌体含水率降低，便可能出现干缩裂缝。即使已砌筑完成的砌体无干缩裂缝，但当砌块因某种原因再次被水浸湿后，出现第二干缩，砌体仍可能产生裂缝。
砌块的含湿量是影响干缩裂缝的主要因素，所以，对于应用于建筑工程中的砌筑用砌块在上墙前必须保持干燥。
砼小型砌块的线胀系数为0.00001，比粘土砖砌体大一倍，因此，小型块砌体对温度的敏感性比砖砌体高很多，从而更容易因温度变形而引起裂缝。
食堂砌块砌体裂缝就是由于受干缩和温度变形的共同影响而产生的。由于食堂砌体砌筑恰逢7、8月份雨季，工期紧张，所使用的普通砼空心砌块成型时间不满28天，在砌块墙体上墙前含湿率大，收缩未趋于稳定，在砌块上墙后发生第一次干缩，第一次干缩发生在抹灰前。第一次干缩还未完成，接着进行抹灰施工。在抹灰前对砌块墙体进行浇水湿润，形成了第二次干缩的含湿率条件，抹灰完成后经过装修10月份投入使用，其时食堂已经供暖，在室内温暖干燥的条件下，砌块墙体失水发生第二次干缩，干缩在抹灰面层上非常明显的表现出来就是各种形态的裂缝。①裂缝出现于框架梁界面处时为水平裂缝，②框架柱、构造柱与填充墙交界处时为垂直裂缝，此两种裂缝是由于墙体材料构成不同，干缩率差异大而导致的干缩裂缝。③填充墙中的裂缝是由于砌块上墙后的干缩，引起砌体干缩，而在砌体内部产生一定的收缩应力，当砌体的抗拉、抗剪强度不足以抵抗收缩应力时，就会产生裂缝。
三、砌块房屋裂缝防治
（一）砌块房屋裂缝预防
1、由于砌块及其砌体的温度变形和干缩变形均比较大，而抗拉和抗剪强度又比较低，所以伸缩缝间距限制理应比砖砌体严格。
2、在砌块生产方面应加强质量控制。砌块成型后采用自然养护必须达到28d,采用蒸汽养护达到规定强度后，必须停放14d后方可出厂。
3、砌块房屋施工方面也要加强管理。
砌块进入施工现场后，要分类分型号堆放，并要加遮盖，不被雨淋，不受水浸，如砌块受湿，应再增加15d的停放期，方可使用。
4、增强基础圈梁刚度，适当增加平面上圈梁布置的密度。
5、确保屋面保温层的隔热效果，防止屋面防水层失效、渗漏。
6、在屋盖上设分割缝。分割缝位置纵向在房屋两端第一开间处，横向在屋脊分水线处。
7、由于砼砌块和框架梁、柱的干缩率差异比较大，在砼砌块和框架梁、框架柱交接处加设钢丝网后再抹灰，可以有效的减少裂缝。
8、加强顶层内、外纵墙开间门窗洞口周边的刚度。对于砖砌体房屋可局部采取钢筋砼条带加强。对于砌块房屋可在顶层端开间门窗洞边设置钢筋砼芯柱，窗台下设置水平钢筋网片或钢筋砼窗台板带，芯柱与圈梁及水平钢筋网片之间要有可靠的构造连结。
（二）裂缝处理方法
一旦砌体出现了裂缝，首先要分析裂缝的原因，并观察其发展状态。这可以从构件受力的特点，建筑物所处的环境条件，以及裂缝所处的位置，出现的时间及形态综合加以判断。在裂缝原因已经查清的基础上，采取有效措施补强。对于不致于危及安全的裂缝可用灌缝、封闭的办法。对不危及安全的裂缝最常用的是灌浆法处理。
当裂缝较细，裂缝数量较多，发展已基本稳定时可用压力灌浆法补强。这种方法是用灰浆泵将含有胶合材料的水泥砂浆或化学砂浆灌入裂缝内使之粘成整体，砂浆的配合比可参考表。表中稀浆用于0.3-1mm的裂缝，稠浆用于1-5mm的裂缝；砂浆则用于宽度大于5mm的裂缝。
灌浆浆液配合比 表3
胶结料
灰浆种类
水泥
水
砂
107胶
二元乳液
水玻璃
聚醋酸乙烯
107胶
稀浆
稠浆
砂浆
1
1
1
0.9
0.6
0.6

1
0.2
0.2
0.2

二元乳液
稀浆
稠浆
砂浆
1
1
1
0.9
0.6
0.6-0.7

1

0.2
0.15
0.15

水玻璃
稀浆
稠浆
砂浆
1
1
1
0.9
0.7
0.6

1

0.01-0.02
0.01-0.02
0.01

聚醋酸乙烯
稀浆
稠浆
砂浆
1
1
1
1.2
0.74
0.4-0.7

1

0.06
0.055
0.06
此外，也有仅用纯水泥浆，或掺有矿渣料和氟硅酸钠的水玻璃浆体，也还有用环氧树脂灌浆材料，可视具体工程的实际情况而选用。当裂缝较宽时，还可在灰缝内嵌上钢筋或钢丝网，然后再砂浆填缝。
四、实施效果
工程实践证明砌块墙体裂缝在发展稳定后，经过灌浆补强措施后，裂缝一般不会再出现，效果良好。