煤矸石砖砌体结构墙体爆裂检测鉴定与加固修复

周后志 赵勇刚 金明

河南省建筑科学研究院, 郑州 450003

煤矸石砖砌体结构墙体爆裂检测鉴定与加固修复

周后志 赵勇刚 金明

河南省建筑科学研究院, 郑州 450003

对煤矸石砖砌体建筑物存在的墙体爆裂问题进行检测，根据检测结果，分析爆裂产生的原因以及影响爆裂的因素，根据不同的检测结果，确定相应的加固处理措施。

煤矸石砖；爆裂；加固

前言

煤矸石烧结普通砖是煤矸石综合利用的一条理想途径，是国家大力推广的新型节能建材,是将煤矸石变废为宝，节约耕地的有效措施。随着煤矸石综合利用技术的不断发展,利用煤矸石制造烧结砖出现了前所未有的发展势头。但是,在实施过程中,个别砖厂由于质量控制不严,让不合格的砖出厂,造成工程上的重大质量缺陷。本文结合工程实例, 对不同的石灰爆裂情况进行分析归类，分析了砖砌体墙面爆裂的原因，同时结合工程特点和爆裂情况提出了加固处理方法。

1 工程概况

某住宅楼为多层砖混结构，建筑面积为6451m2，墙体使用煤矸石烧结普通砖, 墙体厚度为240mm。该楼自2009年11月开始施工墙体，在砌筑施工时, 没有发现砖有任何问题, 但到2010年4月中旬后,发现已砌筑的部分墙体有白色斑点, 随着斑点逐渐增多, 砖表面开始爆裂脱皮，个别严重的出现酥裂,砖成片脱皮,甚至在过人洞处砖整个没有了强度。

2 墙体爆裂检测和鉴定

2.1 墙体爆裂程度的确定原则

由于诸多因素的影响, 建筑物不同位置的墙体或同一墙体不同部位的爆裂程度有所不同，根据外观检测结果,并综合考虑爆点点数及爆裂区域、砖酥裂程度、墙体整体损坏等检测情况,可将墙体构件爆裂程度分为三个等级:

一级:轻度爆裂，墙体少数砖有爆点起皮现象，墙体整体情况较好。二级:中度爆裂，墙体砖爆点起皮较为严重，少数砖酥裂，墙体整体损坏情况较为严重。三级:严重爆裂，墙体砖爆点起皮严重，多处砖酥裂，墙体整体损坏情况严重。

2.2 砖爆裂不合格品的确定原则

（1）最大破坏尺寸大于2mm且小于15mm的爆裂区域，每5块砖多于15处，其中大于10mm的多于7处；（2）出现最大破坏尺寸大于15mm的爆裂区域。

2.2 墙体爆裂情况检测和鉴定

根据现场检测结果，该楼三层、四层和五层大部分墙体出现砖爆裂，大部分砖表面出现酥裂、脱落。部分墙体爆裂面积占墙体面积的90%以上。

现场对部分墙体砖爆裂深度进行抽检，所抽检墙体砖爆裂深度在20mm左右，部分墙体的砖（三面与空气接触的砖）爆裂深度达到50mm左右。

从爆裂的砖的表面看, 砖内部的白色颗粒较多,在吸水的情况下, 白色颗粒有糊状特征, 用手捏有润滑感。

2.3 煤矸石砖爆裂原因分析

煤矸石中有害物质有石灰石、硫化铁、无水芒硝等，当坯体中石灰石含量较多、粒度较大时,烧结砖由于石灰爆裂,外观质量就差,强度就低。石灰爆裂主要是由于砖坯内的石灰石经高温焙烧后,分解成氧化钙,砖体吸潮后形成氢氧化钙,同时体积比原来增大2~5倍,致使砖的内部结构膨胀破坏, 引起砖表面爆裂。除石灰爆裂以外，煤矸石中的其它矿物成分，如蒙脱石也会引起砖爆裂。

3 加固处理

根据检测结果，对墙体应根据不同的使用部位,采取不同的处理方案，满足安全使用要求和耐久性要求：

3.1 对评级为一级的墙体，采取水泥砂浆面层进行封闭处理。

3.2 对评级为二级的墙体，采用钢筋网-水泥砂浆面层方法进行加固处理。墙体采取双面钢筋网水泥砂浆面层，加固砂浆采用M15防水水泥砂浆(掺膨胀剂)。加固前，爆裂严重的砖应置换。钢筋外保护层厚度不应小于15mm，钢筋网片与墙面的空隙不宜小于5mm，钢筋网间距φ6@200×200,钢筋网应与原墙体拉结;双面加面层的钢筋网应采用φ6的S形穿墙筋连接。拉筋应呈梅花状布置,双面加面层的钢筋网间距为800mm。水泥砂浆采用M15水泥砂浆(掺膨胀剂),厚度35mm。

钢筋网四周应与楼板、大梁、柱、墙体连接,可采用植筋锚筋,插入短筋、拉结筋等连接方法,对混凝土构件还可采用化学螺栓并与钢筋网相焊连。

钢筋网的横向钢筋遇有门窗洞时,双面加固宜将两侧的横向钢筋在洞口闭合,在洞口尚应于钢筋网折角处设置加固竖筋。

3.2.1 面层加固施工要点

(1)钢筋网水泥砂浆面层宜按下列顺序施工:

①钻孔:对嵌固或穿越原墙体的孔洞、周边与附近构件墙体相连接的孔洞进行电钻打孔。

②清除砖表面粉化层,用钢丝刷和压力水将原墙面刷洗干净,并在砌体加固前刷界面剂一道。涂刷界面剂后应立即抹灰。

③铺设钢筋并安设锚筋(先挤入植筋胶)。

④浇水湿润墙面,并清除浮渣杂物。

⑤逐层抹水泥砂浆。

⑥硬结后进行养护。

(2)钢筋网穿墙及附近的连接是保证夹板墙有效工作的重要措施,宜遵守下列各项要求:

①墙面及周边的构件墙体钻孔时,应按设计要求先划线标出穿墙筋(或锚筋等)位置,以保证位置正确,避免遗漏。

②墙面的孔洞应用电钻打孔。

③墙孔洞直径宜比“S”形筋直径大2mm。

(3)铺设钢筋时应符合下列要求:

①竖向钢筋应靠近原墙面。

②钢筋网应用钢筋头预先垫出钢筋网与墙面间的间隔层。

③钢筋网与周边构件墙体的连接,如化学螺栓与钢筋网的焊接应检查核实。

(4)水泥砂浆压抹的施工要求:

①水泥砂浆应按设计强度等级进行选配,并在施工时留试块进行强度等级检验。

②压抹水泥砂浆前,应沿墙面往返浇水湿润,并待墙面稍干后再进行抹灰。

③水泥砂浆必须分层抹至设计厚度,每层厚度约为12mm,各层砂浆的接槎部位必须错开,最后一层砂浆初凝时,再压光二三遍,以增强密实度。

④钢筋网与墙面间的间隔保护层应先留出,砂浆面层分三层抹,第一层要求将钢筋网与砌体间的间隔空隙抹实,初凝后抹第二层,要求砂浆将钢筋网全部罩住,初凝后再抹第三层。

3.2.2.施工条件及养护要求

(1)水泥砂浆和钢筋网-水泥砂浆宜在环境温度为10℃以上时进行施工。

(2)水泥砂浆终凝后7d内应充分养护,墙体面层每天浇水2～3遍。

(3)面层施工后,应注意检查不得有空鼓、干缩裂缝及漏筋现象。植入的锚筋及化学螺栓应在模拟试验筋达到设计要求后方能普遍使用。

3.3 对评级为三级的墙体，将墙体砖作置换处理。本方案采用钢管支护,千斤顶固定,分段置换施工技术。置换砌体的关键是要建立一个临时的传力结构,务必能够可靠地承受上部结构的荷载,并可靠地传递到下层。

3.3.1 分段置换

根据建筑平面布置图,将墙体分成连续的几段,隔段施工,以避免施工期间建筑整体刚度的破坏。

3.3.2 支顶

支顶可采取两种方案,一种是采取落地加支柱,层层支护,直到置换层的上层;另一种是在本层沿内墙每隔1.5m(370墙体间隔1.0m)上下凿洞,在靠地面的洞内安装预制混凝土块,底面坐浆,上面的洞在楼盖圈梁下皮开凿,在上下洞内挑出墙皮375mm,在两个工字钢的悬臂端安装钢管(钢管直径需计算确定)支柱,用铁楔将柱顶钢梁与圈梁顶实。

3.3.3 拆除重砌

当一个施工段支顶好了以后,拆除原砌体,然后按设计砌筑代换砌体,当砌至圈梁下皮180mm高度的时候,在纵向两支柱之间加设新旧砌体传力机构,传力件间距1200mm,即用两块槽钢肢尖相扣,中间放置千斤顶顶牢,使千斤顶的压力读数与上部墙段传来的荷重一致,为了避免构件之间的传力损失,可让千斤顶的压力值提高10%～20%,而后用与槽钢肢等厚的钢板将两槽钢上下肢焊接。焊缝长度和焊脚尺寸由计算确定,最后撤出千斤顶。

3.3.4 浇注混凝土

当新旧墙体之间的传力机构起作用以后,就可以拆除临时钢管支柱和上下工字钢梁了,并在下段流水施工中周转使用。

对新旧砌体之间的空隙采用现浇钢筋混凝土圈梁连接,分段浇捣,圈梁断面为240×180mm,纵筋4φ14,箍筋为φ6@250。两边支模,并用埋在新砌体中的8#铁丝紧固。要将其中任意侧模板倾斜,以便浇注混凝土。用膨胀混凝土浇筑,以避免普通水泥配置的混凝土收缩产生缝隙,而传力机构则埋入其中,待混凝土初凝以后,拆除倾斜一侧模板,剔除多余部分混凝土。

对外墙的置换,其施工技术全与内墙置换相同。一般情况下采用从地面支护到顶,如有安全技术保障,可采用悬挑扣件钢管脚手架。

三脚架支架沿外墙间距1.5m设一个,三角支架的斜杆通过强度验算确定,水平杆采用控制措施保证斜杆不产生侧移。

首先在楼板里埋设φ12的半圆钢筋环两个,间距与三脚架相同,当然,与支顶结构也是相同的。待锚固混凝土强度达到70%以后,把φ48mm钢管套过钢筋环伸出墙外1000mm,在穿墙部位套上φ57mm硬塑管作为预留孔及保护钢管套子,钢管应贴接面垫平,在后一个钢筋环处绑一根长扫地杆,以防钢筋抽动,在水平悬管上铺上跳板,三脚架支完后就开始绑上部双排架子,斜杆上端用扣件与水平管连接,下部支承于下层外墙窗台处预先凿好的洞内,最后在外立杆外侧挂安全网。

4 结语

该工程已加固处理快两年了,加固后使用效果良好,未出现新的问题。该检测鉴定与加固处理方法,不仅为施工单位减少了经济损失,也让人们认识到,新型材料虽然有新的问题,但通过技术解决问题,还是可以大量推广的。同时对于出现问题的砖砌体,应结合工程的具体情况及砌体所处的位置采取相应的处理对策, 才能确保结构的安全、适用与耐久。

[1]GB /T 2542-2003, 砌墙砖试验方法[S] .

[2]温孟武等.煤矸石烧结普通砖砌体质量事故分析及处理 [J ] . 山东化工,2008年第37卷.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.059