北京xx大学毕业论文-浅谈砌体结构墙体裂缝的成因与防治(编辑修改稿)

北京xx大学毕业论文-浅谈砌体结构墙体裂缝的成因与防治(编辑修改稿)内容摘要：

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 40℃～ 50℃，而顶层外墙平均最高温度约为 30℃～ 35℃。 屋面和顶层外墙存在 10℃～ 15℃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，沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的 30％～ 35％，沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的45％～ 50％，抗剪强度仅为砖砌体的 50％～ 55％。 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： (1－ 1) 15 （ 1－ 2） 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=~，混凝土板和钢筋混凝土圈梁 Cx=。 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； α 1－墙的 线膨胀系数，砖砌体 5 10－ 6； α 2－顶板线膨胀系数，混凝土 10 10－ 6； T1－墙的温度； T2－顶板的温度； L－墙长。 式（ 1－ 1）中τ max为弹性剪应力。 考虑升温较快，取应力松弛系数 H（ t）=~，则砌体的徐变剪应力为： （ 1－ 3） 16 对于顶层墙体，墙体的压应力较小，墙体的剪应力近似等于 主拉应力。 根据式（ 1－ 1），墙体的剪应力与温差、水平阻力系数 Cx 以及建筑物长度有关。 从式（ 1－ 1）可知，墙体剪应力与温差成正比。 因此，采取隔热措施以减少温差，可达到减小主拉应力的目的；墙体剪应力与 成正比。 如水平阻力系数Cx 降低 30％，则剪应力降低 16％。 因此，可通过在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层来减少顶板与墙体的约束作用，滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等；剪应力和建筑物的长度呈非线性关系，增加长度，剪应力随之增加。 （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 （ 1－ 4） 其中，△ L－温度变形； α－热膨胀系数，砖砌体 5 10－ 6，混凝土砌 块 10 10－ 6； 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 17 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，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 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。 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 18 土就会开裂而产生干缩裂缝。 此类裂缝 ,无方向性 ,裂缝较细。 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 和 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 ％～％，含水量在 50％～ 60％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 ％～ ％ [6]。 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。 收缩裂缝不是结构裂缝，但它们破坏了墙体外观。 19 (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。 由控湿的混凝土砌块砌筑的砌体 km=，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，其值不超过。 (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。