某住宅楼加气混凝土砌块填充墙裂缝原因分析及防治措施

张 强，牛 寅，李 洋

（国家建筑工程质量监督检验中心，北京 100013）

0 引言

在建筑结构中，存在大量填充墙。出于降低填充墙自身荷载及保护耕地的目的，烧结黏土砖填充墙已退出历史舞台。加气混凝土砌块具有重量轻、保温隔热等优良工作性能，已广泛应用于各类结构形式的填充墙中。但由于加气混凝土砌块的强度相对低、干缩变形较大等原因，易导致墙体出现裂缝［1］。本文结合某剪力墙结构住宅楼项目实际情况分析加气混凝土砌块填充墙裂缝产生的原因，并给出裂缝的控制措施。

1 工程概况

某住宅楼位于北京市内，其主体为剪力墙结构，除钢筋混凝土剪力墙外，其余墙体均采用轻质填充墙。该住宅楼地下 2 层，地上 13 层，东西长约 26.8 m，南北宽约 19.2 m，建筑面积约 6 000 m2。该楼始建于 2010 年，迄今为止已使用 10 年。在使用过程中，发现部分填充墙开裂较为严重。

2 裂缝调查

现场裂缝调查发现，除个别混凝土墙表面存在轻微不规则裂缝外，该住宅楼大部分较明显的墙体裂缝出现在加气混凝土砌块填充墙上。填充墙裂缝主要集中出现在卫生间四周、阳台处和较长室内填充墙上。裂缝主要表现为水平裂缝、竖向裂缝、斜裂缝和阶梯型裂缝。填充墙水平裂缝主要产生于钢筋混凝土梁与填充墙交界处（见图 1）、填充墙根部与楼板交界位置；填充墙竖向裂缝主要发生于填充墙中部（见图 2）、门洞口边（见图 3），及其与钢筋混凝土墙交界处（见图 4）；填充墙中部的斜裂缝；填充墙中部的阶梯型裂缝（见图 5）。

图1 钢筋混凝土梁底与填充墙交界处的水平裂缝

图2 填充墙中部水平裂缝

图3 门洞边竖向裂缝

图4 交界处裂缝

图5 墙体阶梯裂缝

3 结构主体及填充墙材料性能检测

3.1 结构主体施工质量检测

建筑结构出现裂缝可能存在多种原因，大致上可分为主体结构承载力不足、填充墙自身缺陷、砌筑质量和工艺等。为了解工程质量对墙体裂缝可能存在的影响，对主体结构和填充墙材料质量进行检测，主要检测内容包括：主体结构的混凝土强度、钢筋配置、构件截面尺寸，主体结构倾斜和地基不均匀沉降，填充墙材料的抗压强度、干缩性能等。

采用回弹仪结合钻芯法对混凝土强度进行抽样检测，采用磁感仪对主体结构构件的钢筋配置进行检测，采用钢卷尺对主要结构构件的尺寸进行检测，结果表明该住宅楼的混凝土强度、钢筋配置和截面尺寸符合设计要求。采用全站仪对主体结构倾斜和沉降进行检查，结果表明主体结构倾斜符合规范要求；未发现地基基础存在明显不均匀沉降，未发现主体结构存在因地基基础不均匀沉降引起的结构性裂缝。

3.2 填充墙材料性能检测

为了解填充墙材料对填充墙裂缝的影响，对砂浆强度和砌块强度及干缩性能进行检测，检测工作按照 GB/T 50315－2011《砌体工程现场检测技术标准》的有关规定执行。

所测填充墙砂浆强度推定值为 2.1 MPa，不满足设计强度等级 M5.0 的要求。所测加气混凝土砌块抗压强度值为 1.1～2.1 MPa，不满足设计强度等级（MU5.0）的要求。所测加气混凝土砌块试样的干燥收缩值为0.62～0.89 mm/m，不满足规范要求（应≤0.50 mm/m）。

4 裂缝类型及原因分析

4.1 裂缝破坏模式

根据砌体结构裂缝产生的受力特性，其破坏可分下列 5 种：灰缝受拉破坏、灰缝滑移破坏、砌块受拉破坏、砌体斜向受拉破坏、砌体压溃（见图 6～10）。从材料破坏的角度分类，上述 5 种破坏可归结为 3 种模式，前两种可归结为灰缝破坏模式，第三种为砌块破坏模式，最后两种可归结为联合破坏模式。在填充墙干缩变形和自重荷载作用下，填充墙砌体通常因受拉和受剪而发生破坏。

图6 灰缝受拉破坏

图7 灰缝滑移破坏

图8 砌块受拉破坏

图9 砌体斜向受拉破坏

图10 砌体压溃

4.2 裂缝原因分析

根据现场检测结果，分析主体结构承载能力、填充墙材料性能和施工工艺对填充墙裂缝的影响，结果如下所述。

4.2.1 主体结构对填充墙裂缝的影响

依据设计图纸对该住宅楼进行建模计算。验算采用中国建筑科学研究院 PKPMCAD 工程部编制的 PKPM（2010 v3.2版）系列软件。

验算结果表明：该住宅楼主体结构的位移比、周期比、剪重比、层间位移角等符合规范要求。剪力墙的轴压比、钢筋配置，钢筋混凝土主梁和次梁的钢筋配置满足设计要求，构件承载能力满足规范要求。钢筋混凝土主梁、次梁的挠度满足规范要求，未发现主体结构存在明显因承载力不足引起的损伤和变形，验算结果和现场检查结果一致，填充墙的裂缝不是由于主体承载能力不足或过大变形造成的。

4.2.2 填充墙材料性能及施工工艺的影响

1）根据现场检测结果，填充墙水平裂缝呈现灰缝破坏模式。填充墙顶部未进行砖块斜砌施工，在顶部空隙中填塞水泥砂浆，砂浆厚度较大，明显大于规范所要求的 8～12 mm 的范围，且砌筑砂浆强度不满足规范要求，在自重荷载作用下，砌筑砂浆受压变形，填充墙下沉，与顶部钢筋混凝土梁脱开，导致墙体顶部出现水平裂缝。当加气混凝土砌块干缩较大时，导致墙体收缩变形。部分墙体顶部抹灰水平裂缝呈现羽状，存在轻微错动迹象。

2）经对填充墙中部竖向裂缝剔凿发现，该位置加气混凝土砌块断裂。该裂缝呈现砌块受拉破坏模式。当两端受到约束时，砌块出现干缩变形导致砌块中部受拉。填充墙的加气混凝土砌块强度低于规范要求，当加气混凝土砌块内部应力超过其抗拉强度时，砌块被拉断，出现竖向裂缝。

3）填充墙中部的阶梯型裂缝水平和竖向尺寸与加气混凝土砌块的尺寸基本一致，该裂缝出现在填充墙灰缝中，该类裂缝呈现灰缝破坏模式。在填充墙干缩和温度变形情况下，填充墙自身应力大于砂浆的抗拉强度，但小于加气混凝土砌块的抗拉强度，导致沿砂浆缝破坏，而加气混凝土砌块未发生破坏，最终裂缝呈现阶梯型裂缝。

4）填充墙斜裂缝一般出现在填充墙下部，其破坏形式呈现联合破坏模式。在墙体自重作用和干缩变形作用下，填充墙中砌块受到竖向自重作用和水平干缩，在二者合力作用下，加气块受斜向合力作用，当其应力超过砌块抗拉强度时，砌块出现斜裂缝。

5）为方便安装房门，在门洞口两边 500 mm 内砌筑灰砂砖，而非浇筑马牙槎构造柱，在不同材料交界面未采取网格布或铁丝网等防开裂的加固措施、墙体未采取上下错缝、内外搭砌等有效措施。门洞边竖向裂缝恰好出现在加气混凝土与砂砖的交接处。该类裂缝为构造措施不当引起。

综上所述，填充墙裂缝主要由加气混凝土砌块的材料性能和砌筑砂浆强度不满足设计要求引起；部分裂缝的出现也与未采取有效的填充墙裂缝控制措施有关。同时，裂缝集中出现在洗手间，表明干湿循环作用加剧恶化了加气混凝土砌块和砌筑砂浆的性能，导致裂缝较为集中出现。

5 裂缝防治措施

根据填充墙裂缝产生的原因，在建筑工程的全寿命周期内，大体可以按 3 个阶段进行填充墙裂缝的控制［2-4］，主要包括设计阶段、施工阶段和使用阶段。

5.1 设计阶段的裂缝控制措施

1）填充墙宜选用轻质块体材料，其强度等级应符合 GB 50003－2011《砌体结构设计规范》第 3.1.2 条的规定。

2）填充墙砌筑砂浆的强度等级不宜低于 M5（Mb5，Ms5）。

3）填充墙墙体厚应 ≥ 90 mm。

4）用于填充墙的夹芯复合砌块，其两肢块体之间应有拉结。

5）建筑设计应充分考虑墙体防水、隔热、隔声等功能的要求，在特殊部位做好防水处理，避免因使用环境造成砌块材料的干湿循环，造成墙体开裂。

6）在填充墙体与主体结构之间按照规范要求设置拉结钢筋。

7）在较长填充墙体中部设置构造柱，对于墙体厚度较大的墙体设置腰梁或增设加强带，并与主体结构或构造柱连接。

5.2 施工阶段的裂缝控制措施

1）砌筑应充分理解图纸设计意图，严格按照图纸施工。

2）在砌筑时，应严格选用满足设计要求的砌块，严禁使用龄期不足 28 d，存在破损、不规整的砌块。

3）施工过程时应编制详细施工方案，控制砌块的含水率。对于加气混凝土砌块的含水率宜小于 30 %。

4）严格控制灰缝厚度，砂浆饱满，严禁先干砌后灌缝。严格控制填充墙的砌筑速度，对于混凝土砌块控制在 1.8 m 以内为宜。并在填充墙砌筑完成后 14 d 后，待填充墙大部分沉降完成后，在填充墙顶部斜砌封顶，并用砂浆填实空隙。

5.3 使用阶段的裂缝控制措施

1）在使用阶段，应严格限制建筑功能变更，不可将未做防水处理的房间作为卫生间、浴室、厨房使用。

2）对于外墙，应密切关注外墙的防水保温状况。对于保温层和防水层出现破坏的位置，应及时进行修复，防止由于雨水渗入，造成加气块干湿循环引起的填充墙变形增大。

6 结语

通过对本文中具体的工程案例分析可知，填充墙的裂缝并非由于主体结构承载能力不足引起的，其与填充墙材料的性能、施工工艺等有关。填充墙裂缝的产生可能涉及到设计、施工、使用等建筑工程的整个寿命周期。因此对于填充墙裂缝的控制应贯穿建筑工程的整个寿命周期。Q