某宿舍楼加气混凝土砌块填充墙开裂原因分析与处理

2021-03-11贺康

新型建筑材料 2021年2期

贺康

（中建四局第五建筑工程有限公司，广东广州 510000）

1 工程概况

1.1 结构概况

某学校中高层宿舍楼为钢筋混凝土框架结构体系，基础采用高强预应力混凝土管桩，地下1层，地上7层。地下室为停车库，首层架空，2～7层作为学生宿舍，层高3.2 m，建筑高度23.95 m，总建筑面积11 505 m2，除地下室外，填充墙体均采用加气混凝土砌块。

1.2 原材料

填充墙采用规格600 mm×200 mm×200 mm的A5.0加气混凝土砌块及M5砂浆砌筑，抗压强度平均值≥5.0 MPa（实测6.2 MPa），抗压强度最小值≥4.0 MPa（实测6.1 MPa），干体积密度≤725 kg/m3，干燥收缩值（标准法）≤0.5 mm/m（实测0.37 mm/m）。

2 开裂状况及裂缝形态

2.1 裂缝概况

该宿舍楼于2019年1月开工建设，同年9月结构封顶，2020年3月完成砌体施工。2020年7月墙面腻子涂料施工完成后，经现场巡查，宿舍填充墙大面积开裂，裂缝宽度0.1～0.3 mm，内裂缝均为进入宿舍后由左向右看墙面裂缝的地面投影，具体画法如图1所示。各楼层墙面裂缝分布如图2所示。

图1 墙面裂缝平面示意

图2 2～7层填充墙裂缝投影

2.2 裂缝位置、数量及形态统计

（1）墙体裂缝走向基本为斜向、部分呈竖向，且基本未上下贯通（即上不通顶、下不到底）。

（2）存在少量水平裂缝（仅梁底出现少数，因顶砖斜砌不密实造成）。

（3）裂缝分布位置不固定，多数位于填充墙中部，且靠近电线盒、或沿线盒上下发展，填充墙与结构柱交接处基本无裂缝。

（4）裂缝贯穿墙体，同一面墙基本只有1条裂缝，仅少部分一面墙有多条裂缝。

各层裂缝数量如表1所示，现场裂缝照片如图3所示。

表1 各层裂缝数量统计

图3 墙面裂缝

2.3 裂缝定性

填充墙用于房间布局调整、空间分隔，兼具保温隔热功能等日常使用功能，因其只承受墙体自重，不承担上部结构荷载，且主体结构未发生沉降，故加气混凝土砌块填充墙变形引起的裂缝不影响结构安全。

3 填充墙开裂原因分析

3.1 温度裂缝

框架结构作为超静定结构，填充墙受到框架结构约束，当温度变化产生足够大的变形时，填充墙内部将产生温度应力。由于混凝土和砌体都是单轴抗压强度远高于单轴抗拉强度的脆性材料，根据第一强度准则（主拉应力），当内部主拉应力大于单轴抗拉强度时，伴随着极小的塑性变形，填充墙将以开裂的形式进行应力释放。胡合江[1]基于ANSYS对框架砌体填充墙温度应力分析发现，最大主拉温度应力发生在柱顶外侧和柱底内侧，说明拉应力集中于墙体与四周的接触面，这与约束条件有关，而当应力条件复杂时，墙角的墙体处于多向受力状态，产生斜向剪应力，形成水平裂缝和斜向裂缝。杨丹[2]对砌体结构在日照温差和季节性温差下的温度应力进行非线性有限元分析，2种工况温度取值及热分析方式均不同，但是其应力分布规律基本相同。

对各楼层（首层架空层除外）4个角部房间及中间房间室内温度进行统计发现，昼夜温差不大，平均温度36.2℃，最低温度35.9℃，最高温度36.4℃，且根据图2可知，裂缝基本位于墙体中部，少量位于墙体边缘与梁柱接触面，故填充墙开裂与温度变化关系不大。

3.2 干缩裂缝

加气混凝土砌块是高分散性多孔结构的混凝土制品，孔隙率高达70%～80%，即使在自然堆积状态下，含水率逐步降低时砌块也将产生较大收缩变形，当含水率达到5%时，干缩变形才趋于稳定。且干缩后的砌块受潮吸水后仍会膨胀，后续含水率下降产生“二次干缩”，与砌筑后的残余收缩应力形成叠加收缩应力，导致墙面继续开裂。

岳增国[3]通过现场调研及有限元分析发现，对于蒸压加气混凝土砌块框架填充墙体，柱边与梁下开裂干缩率与墙体长度关系不大，无论柱边是否有拉结筋，墙体中部开裂干缩率与墙体长度成正比。墙体开裂与墙的干缩变形关系最大，因而可以通过减小墙体干缩率来防止墙体开裂，对于蒸压加气混凝土砌块干缩率应控制在0.25 mm/m。

由表1可知，裂缝共90条，其中8.9 m长墙体裂缝占比66.7%，6.2 m长墙体裂缝占比33.3%。2层裂缝较少，为悬挑脚手架工字钢锚固层，砌体施工阶段走廊因悬挑工字钢锚固无法作为通道使用，遂在室内中间无工字钢位置墙面留置2 m×2 m洞口作为通道进行材料运输，洞口的留置利于填充墙收缩应力释放，填补后收缩基本完成，故干缩裂缝较少。