砖砌体荷载裂缝的特征与防治

砖砌体荷载裂缝的特征与防治□王思隆李晓月砖砌体在我国的应用历史悠久，面广量大。砖砌体结构有很多优点，但砖砌体构件是由块材和砂浆砌筑而成，施工质量的变异较大，强度相对较低。这种砖砌体使用过程中易出现开裂现象，因此在砖砌体结构房屋中，经常碰到房屋裂缝的问题。造成房屋裂缝的主要原因有两大类：一类是设计质量问题(结构设计方案和计算简图错误、构造详图不当、计算错误等)；另一类是施工质量问题(砖质量差、砌筑砂浆强度不足、组砌方法不符合要求、砂浆饱满度差、测量放线错误等)。根据房屋裂缝的情况，裂缝可分为荷载变形裂缝和变形变化裂缝。荷载变形裂缝又可分为静荷载变形裂缝、动荷载变形裂缝和其他荷载变形裂缝。此种裂缝在裂缝比例中占15%左右，一般属有害裂缝。变形变化裂缝又可分为不均匀沉降裂缝、温差裂缝、变形裂缝，此种裂缝在裂缝比例中占85%左右，一般属无害裂缝。根据裂缝的大小，裂缝又可分为微观裂缝和宏观裂缝，且宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。一般情况下，工业与民用建筑的微观裂缝对使用无任何影响。砖砌体在荷载作用下形成的裂缝多数属于受弯或受剪裂缝，只有少部分属受压裂缝，砖砌体结构受荷载作用产生裂缝是危险的。所以砖砌体结构不允许带裂缝工作，要以控制不出现裂缝为原则。一、荷载裂缝的主要特征及形成原因与砖砌体结构裂缝有关的砖砌体物理力学性能主要有砖砌体强度(抗拉强度、抗剪强度、抗压强度)和砖砌体变形(弹性模量、线膨胀系数、收缩率)等。砖砌体常见因荷载引起的裂缝有：受压裂缝、稳定性裂缝、受拉裂缝和受剪裂缝。1.受压裂缝受压裂缝根据作用力的不同分为轴心受压裂缝、受弯或大偏心受压裂缝和局部受压裂缝。砖砌体的受压工作性能与单一匀质材料有明显的差别，由于砂浆铺设不均匀等因素，块体的抗压强度不能充分发挥，使砖砌体的抗压强度一般均低于单个块体的抗压强度。轴心受压裂缝通常顺压力方向。当单砖的断裂在同一层多次出现时，说明该墙体在竖向荷载作用下已无安全储备，这一阶段的荷载大约为破坏荷载的50%～70%。试验中若此阶段停止加荷，则裂缝就停止扩展。当竖向裂缝连续长度超过4皮砖时，说明该部位砖墙已接近破坏，这一阶段的荷载大约为破坏荷载的80%～90%。实验中若此阶段停止加荷，裂缝将继续发展。当砌体上的竖向裂缝上下完全贯通，将砌体分割成若干独立小柱，使其压碎或失稳破坏，则此墙有发生倒塌危险，此阶段的荷载在实验中为破坏荷载。在实际工程中建筑物和构筑物都是在长期荷载作用下，应该认为第二阶段就是砌体的实际破坏阶段，砌体已进入危险阶段。受弯或大偏心受压裂缝是在偏心距较大时，砌体产生较大的弯曲变形，在远离压力作用一侧形成拉应力，当拉应力超出砖砌体的抗拉强度时就出现了垂直于荷载方向的裂缝。局部受压裂缝是砖砌体局部在集中荷载作用下产生的竖向受压裂缝，多出现在没有设置梁垫的梁底部支点砌体上。2.稳定性裂缝稳定性裂缝是砌体的长细比超过规定的限值时，砖砌体发生弯矩作用平面内较大的弯曲，在弯曲区段中点出现的水平裂缝。3.受拉裂缝砌体受拉可能发生沿齿缝破坏，沿块体和竖向灰缝破坏，以及沿通缝的破坏。砌体的抗拉强度主要取决于灰缝的强度，即砂浆的强度。在大多数情况下，破坏是发生在砂浆和块体的连接面，因此灰缝的强度就取决于砂浆和块体的粘结力。根据力作用方向的不同，粘结力有两种：力垂直于灰缝面的为法向粘结力，力平行于灰缝方向的为切向粘结力。拉力水平方向作用时，砌体可能沿齿缝破坏，也可能沿块体和竖向灰缝破坏，当切向粘结强度低于块体的抗拉强度时，则块体沿水平和竖向灰缝形成齿形或阶梯形破坏。这时砌体的抗拉能力主要是由水平灰缝的切向粘结力提供(由于竖缝砂浆饱满度和密实度均较差，而且垂直灰缝面的粘结强度很小，可忽略其影响，不考虑参加受力)。这样，砌体的抗拉承载力实际上取决于破坏截面上水平灰缝的面积，同时也与砌体的砌筑方式有关。当砌体切向粘结力高于块体的抗拉能力时，则砌体可能沿块体和竖向灰缝破坏，此时砌体的抗拉能力完全取决于块体本身的抗拉能力(竖向灰缝可忽略其影响)。对于圆形水池、散装筒仓等结构易发生与拉力方向垂直的或马牙形的受拉裂缝。4.受剪裂缝当砌体受剪时，砌体的实际破坏可分为通缝抗剪、齿缝抗剪和阶梯形抗剪，破坏形态有沿通缝的破坏、沿齿缝的破坏、沿块体和灰缝的斜向阶梯状破坏。砌体受剪时的破坏形态和抗剪强度不仅与材料强度、砌筑质量等因素有关，而且受垂直压应力的影响。砌体抗剪强度是指砌体所能承受的最大剪应力，其值也主要取决于砂浆与砌体之间的粘结强度。砂浆与砌体切向粘结强度较高，而法向粘结强度不仅很低，而且不易得到保证(如实际工程中竖向灰缝往往不饱满)。因此砌体受剪时，沿通缝截面和沿齿缝截面的抗剪强度相差甚微。二、荷载裂缝的防治针对砖砌体荷载裂缝的控制可分两种情况：一是在设计与施工阶段的控制，即防裂控制。在房屋设计时，要注意对屋架、大梁、挑梁、过梁支座处砌体进行局部受压承载力验算。从计算、构造上使砌体结构具有足够的抗力，来对付各种荷载的作用，必要时提高该处砌体强度，或增设混凝土垫块。施工阶段严格控制砌块的强度、外形及厚度，砂浆的强度、可塑性、弹性模量、灰缝厚度和砌体的砌筑质量。二是在施工与使用阶段裂缝形成后的控制。要查明砌体实际强度和有效截面，计算其允许承受的荷载，据以控制使用荷载和确定修补加固措施。对于产生裂缝的墙体首先应做好观察工作，注意裂缝开展的规律。砌体结构出现裂缝后，首先要根据裂缝的部位、方向、特征、宽度大小、分布情况等分析裂缝的类型。如果砌体的裂缝属于受力裂缝，则应采取提高砌体的承载力的加固方法，及时进行承载力和稳定性加固。