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1、浅谈砌体结构墙体裂缝的成因与防治 摘要：砌体结构是指由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。特点是整体性较差，抗拉和抗剪强度较低，比较容易产生裂缝。但砌体结构裂缝有一定原因和客观规律。通过对砌体结构裂缝和变形的分析，可以提出有针对性的预防和处理措施。 关键字：砌体结构 裂缝产生 原因分析 防治 一、 裂缝对砌体结构建筑物的危害 砌体结构出现裂缝和产生变形对建筑物的危害主意表现在结构安全性和房屋使用功能两个方面，砌体结构受力裂缝的出现预示着结构承载力可能不足，结构变形的出现虽然对砌体抗压承载力没有直接影响，但贯穿性裂缝的形成会降低结构的整体稳定性和抗震性能。外墙、楼板和屋面结构
2、裂缝会影响结构防水，造成房屋渗漏，明显的结构裂缝或较大的变形会影响建筑物的美观。 二、 裂缝的类型及其产生的原因分析 砌体结构的房屋的裂缝一般是单因素典型裂缝，而这种裂缝的形态与产生的原因有较强的对应关系。大致分为温度收缩裂缝、地基沉降差异裂缝、受力裂缝及干缩裂缝等几种类型。 (一) 温度裂缝： 热胀冻缩，是各种物质的一个物理物征，各种建筑材料及其所形成的构件也不例外。在建筑中，各构件相互连接成一空间整体，混凝土和砌体之间的变形差异导致构件中产生温度应力，混凝土顶盖变形大，墙体变形相对较小，导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。当外界温度升高时，使屋盖受压，墙体受拉、受剪。当约束条件下作用于
3、构件的温度应力足够大时，超过砌体的抗拉或抗剪强度时就产生了裂缝，这就是温度裂缝产生的直接原因。 温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因，这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定，不再继续发展，裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。 这类裂缝裂缝常在建筑物（特别是那些纵向较长的）混凝土平屋盖顶层两端内外纵墙上，门窗洞两边，以及砌体女儿墙根部。温度裂缝形态呈“八”字型或直线型，且显对称性，但有时又仅一端有。譬如混凝土平屋盖顶层两端内外纵墙上的“八”字缝。由于房屋两端为“自由端”，水平约束力较小；当屋面向两端热胀时，致使下部砌体出现正“八”字型缝，当冷缩时，就出现倒“八”字型缝。而在温度上升的时候由于混凝土
4、的膨胀大于砌体，楼板的膨胀受砌体的约束，从而在女儿墙根部形成向外的剪应力；而气温下降时，对女儿墙根部形成向内的剪应力，周而服始，墙体根部水平裂缝就产生了。 剪应力在墙体内的分布为两端附近较大、中间渐小、顶层大、下部小，所以温度裂缝也有明显的规律性，即两端重中间轻、顶层重往下轻、阳面重阴面轻。砌体结构的房屋的裂缝一般多产生于房屋的顶层，特别是房屋两端的纵横墙体，裂缝沿屋顶圈梁与墙体交接面水平分布及墙体外角斜向分布，其次是门窗洞口45度斜向分布。这类裂缝的产生主要是结构温度收缩变形不协调所致。 有些温度裂缝的形成是由于温差太大的原因，例如，西气东输西段工程的阀室和站场建成后发现，在很多房屋的圈梁处
5、出现了水平裂缝，严重的呈连续状。通过现场实地认真的勘察，发现除了以上裂缝外，其他地方均没有异常情况，排除了地基沉降的原因，大家一致认为这是由于温度引起的温度裂缝。因为西气东输西段工程的阀室和站场大多处于位于亚洲大陆腹地，远离海洋，近沙漠，有些直接位于砾漠（戈壁滩）区，属大陆干旱气侯区。这些地方具有日照长，太阳辐射强，气温低，昼夜温差大，夏季受阳光直射时间较长，温度可达40左右，而温度极端最低值也可达-40。所以这些地方气温变化很大，我们知道混凝土的线膨胀系数（10X106m/）远大于砖墙的线膨胀系数（5X106m/），这样使得两者的温度变形差别很大，因此在圈梁和砖墙接触处产生一个剪应力使砖墙处
6、于受剪及受拉状态而出现裂缝。 （一）.1温度裂缝产生机理 对于砖砌体的结构，砖砌体的线膨胀系数5106，是混凝土的一半。当外界温度升高时，混凝土顶盖变形大，墙体变形相对较小，导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。使屋盖受压，墙体受拉、受剪。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。 混凝土砌块墙体的线膨胀系数与混凝土屋盖相同。在夏季阳光照射下，两者之间存在一定的温差。屋面最高温度可达4050，而顶层外墙平均最高温度约为3035。屋面和顶层外墙存在1015的温差，两者的温差可能引起墙体开裂。另外，从材料上 看，相同砂浆强度等级下抗拉、抗剪强度混凝土砌块比砖砌体小了很多，
7、沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的3035，沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的4550，抗剪强度仅为砖砌体的5055。因此，在相同受力状态下，混凝土砌块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。 （一）.2 温度应力的估算 砌体结构的温度应力可通过下式估算： (11)当顶板与墙体材料不同时， 式中，Cx水平阻力系数，混凝土板与墙体Cx=0.30.6N/mm3，混凝土板和钢筋混凝土圈梁Cx=1.0N/mm3; t墙厚； b一面墙负担的楼板宽度； h顶板厚度； Es混凝土的弹性模量； 1墙的线膨胀系数，砖砌体5106； 2顶板线膨胀系数，混凝土10106； T1墙的温度； T2顶板的温度； L墙长
8、。 式（11）中max为弹性剪应力。考虑升温较快，取应力松弛系数H（t）=0.70.8，则砌体的徐变剪应力为： （13）（一）.3 温度变形的估算 粘土和混凝土砌体都有与温度变化成比例的特性，温度变形的大小可以根据热膨胀系数计算。构件受到温度变化为T的构件，长度变化L可以表达为 （14） 其中，L温度变形； 热膨胀系数，砖砌体5106，混凝土砌块10106； L受到温度变化的构件长度； T温度变化。 (二)干缩裂缝 烧结粘土砖，包括其它材料的烧结制品，其干缩变形相对很小，但变形完成比较快。粘土砖随含水率的增加而膨胀，在含水率降低时砖不会收缩，即这种膨胀不会因为在大气温度中变干而收缩。砖中的含水
9、量取决于原材料的种类和烧制温度范围，只要不使用新出窑的满足了龄期的砖，一般不考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。当砖从窑中取出时尺寸最小，然后随着含水率的增加而膨胀，即在潮湿情况下会产生较大的湿胀，而且这种湿胀是不可逆的变形。对于砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体，随着含水量的降低，材料会产生较大的干缩变形。轻骨料块体砌体的干缩变形更大。干缩变形的特征是早期发展比较快，当砌体暴露在潮湿的空气中它开始膨胀，在开始的几个星期内膨胀最大，膨胀会以很低的速率持续几年，以后逐步变慢，几年后材料才能停止干缩。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀，脱水后材料会再次发生干缩变形，但其干缩率有所减小。 收缩裂缝不是结
10、构裂缝，但它们破坏了墙体外观。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。如房屋内外纵墙中间对称分布的倒八字裂缝；在建筑底部一至二层窗台边出现的斜裂缝或竖向裂缝；在屋顶圈梁下出现的水平缝和水平包角裂缝；在大片墙面上出现的底部重、上部较轻的竖向裂缝。收缩裂缝一般多出现在下部几层，有的砌块房屋山墙大墙面中间部位出现了由底层一直延伸至3、4层的竖向裂缝。另外不同材料和构件的差异变形也会导致墙体开裂。如楼板错层处或高低层连接处常出现的裂缝，框架填充墙或柱间墙因不同材料的差异变形出现的裂缝；空腔墙内外叶墙用不同材料或温度、湿度变化引起的墙体裂缝，这种情况一般外叶墙裂缝较内叶墙严重
11、。此外，由于砌筑砂浆强度不高，灰缝不饱满，干缩引起的裂缝往往呈发丝状分散在灰缝缝隙中，清水墙时不易被发现，当有粉刷抹面时就显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大，且裂缝宽度较均匀。 砌体结构中的混凝土相对于其他结构更容易产生干缩裂缝。因为在砌体结构当中，混凝土在空气中硬化时,其中的水分更容易逐渐蒸发, 使毛细孔中形成负压,随着空气湿度的降低,负压逐渐增大,产生收缩力，当收缩受限制产生的拉应力超过其本身的抗拉强度时混凝土就会开裂而产生干缩裂缝。此类裂缝,无方向性,裂缝较细0.1mm-0.3mm 。 平常我们看到的有些面层空鼓的斜裂缝，往往也是由于墙体面层空鼓、水泥干缩引起的。阳台栏板与砖砌体接槎处裂缝
12、多由于混凝土二次浇筑引起。施工时未能在构造柱上留出钢筋进行搭接和焊接，导致钢筋混凝土栏板由于温度变化而使混凝土产生收缩，形成裂缝 （二）.1干缩裂缝的产生机理 粘土砌体和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。粘土砌块随含水率的增加而膨胀。在含水率降低时砖不会收缩。即这种膨胀不会因为在大气温度中变干而收缩。砖中的含水量取决于原材料的种类和烧制温度范围。当砖从窑中取出时尺寸最小，然后随着含水率的增加而膨胀。当砖暴露在潮湿的空气中它开始膨胀，在开始的几个星期内膨胀最大，膨胀会以很低的速率持续几年，砖的长期湿膨胀在0.0002和0.0009之间。 混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、养生而成。混凝土在硬
13、化过程中逐渐失水而干缩，砌干缩量因材料和成型质量而异，并随时间增长而逐渐减小。在自然条件下，成型28天后，混凝土砌块收缩趋于稳定。其干缩率为0.030.035，含水量在5060左右。砌成砌体后，在正常使用条件下，含水量继续下降，可达10左右，其干缩率为0.0180.076。对于干缩已趋稳定的混凝土砌块，如再次被浸湿后，会再次发生干缩，通常称为第二干缩。混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩，稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短，一般为15天左右。第二干缩的收缩率约为第一干缩的80左右。当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗弯强度，会出现收缩裂缝。收
14、缩裂缝不是结构裂缝，但它们破坏了墙体外观。(二).2干缩变形的估算 粘土和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。当失去水分时，混凝土砌块会收缩，而粘土砌块会随含水率的增大而膨胀。由水分变化引起的变形可以根据与热膨胀相同的原理估计:式中，k对粘土砌体采用湿膨胀系数ke，对混凝土砌体采用收缩系数km;L砌体长度；收缩变形。 砌体标准联合委员会（Masonry Standards Joint Committee，缩写为MSJC）规范规定粘土砌体的湿膨胀系数值ke为0.0003。由控湿的混凝土砌块砌筑的砌体km=0.15sl，由非控湿的混凝土砌块砌筑的砌体km=0. 5sl。sl为混凝土砌块的总线性干缩值
15、，其值不超过0.00065。 (三)地基变形： 房屋下面的地基承受整幢房屋的荷载而产生压缩变形，房屋随之沉降。当地基土层不一致或土层一致而上部荷载不均匀时，结构物刚度差别悬殊时，地基就产生不同的压缩变形而形成不均匀沉降，使房屋的墙体中产生弯曲和剪切引起的附加应力。当差异沉降较大时，墙体内产生的拉应力将超过砌体的抗拉强度，墙体中会出现裂缝。地基、基础、建筑物构成了一个整体、共同工作，其内力和变形形态与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等影响因素有关。 地基不均匀沉降裂缝的形态是多种多样的，有些裂缝随时间长期变化，裂缝宽度较宽，有时宽至数厘米。地基变形裂缝
16、主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝，常见的有八字裂缝和斜向裂缝，多出现在房屋中下部且发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大。地基沉降差异是引起砌体结构建筑物裂缝的一个主要的因素。由于地基沉降差异引起的裂缝多为斜裂缝，此类裂缝一般情况下裂而不鼓，往往贯通到基础。尤其对于软土地基和湿陷性黄土地基，当地基处理不当时，很容易在底层墙体产生斜向裂缝和窗下墙竖向裂缝。在房屋纵横墙地基不均匀沉降的情况下，将使墙体承受较大的剪切力，当结构刚度稍差、施工质量和材料强度不能满足要求时，会导致墙体开裂。另外，当房屋层数相差较多而没有设置沉降缝时，容易在交接部位产生竖向裂缝，这类裂缝常伴有较大的地基不均匀下沉。 （三）.1地基不
