砌体结构常见裂缝的分析与防治

摘要

砌体结构是一种常见的建筑结构，而砌体结构的裂缝也是一种常见的、较难解决的建筑问题。由于很多重大事故都是由于一个小小的裂缝而引发的，裂缝可谓是事故发生前的征兆。因此，为了减少和避免意外事故的发生，我们必须对砌体结构的裂缝给予重视，分析其产生原因和相应的控制措施。本文首先对裂缝进行概述，并对砌体结构裂缝的危害进行分析，并总结了导致砌体结构产生裂缝的原因，随后探讨了预防砌体结构产生裂缝的具体措施及裂缝产生后的处理措施。

关键词：砌体结构裂缝防治措施

引言

砌体结构，又称砖石结构，它是由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物的主要受力构件的结构。由于砌体结构可以就地取材，来源便捷、成本较低，同时又有保温隔热等节能优点，它不仅是目前最为常见的建筑结构，还是最古老的建筑结构。从万里长城到赵州桥都有砌体结构的影子。然而另一方面，砌体结构本身也有抗拉、抗弯、抗震性能较差等多方面缺点，其中最为普遍的是容易产生裂缝。裂缝的产生可谓是砌体结构的通病，也是最难处理的建筑问题之一。裂缝不仅影响房屋的美观，也会影响房屋的正常使用，甚至引起房屋的坍塌，很多重大安全事故的诱因就是一个小小的裂缝。本文接下来对砌体结构产生裂缝的危害进行探讨与分析。

1 裂缝概述

混凝土是由水泥石、砂（细骨料）、石（粗骨料）组合而成的材料。在水泥石结硬过程中，存在气穴、微孔和微裂缝。因此从微观上看，混凝土是水泥石、砂、石及充有空气、水的微孔和微裂缝的多相组合体。这种多相组合体中的水泥石、砂、石等组成材料的物理化学性质并不相同。作为亚宏观构造，混凝土是水泥砂浆、粗骨料和夹有微孔、微裂缝的多相组合体。从宏观上看，混凝土有其自身的物理化学性质。例如，它的物理力学性质就表现为混凝土的抗压、抗拉强度、弹性模量等。实际上，混凝土的物理化学性质是与它的微观构造或亚宏观构造密切相关的。不同的微观或亚宏观构造的混凝土所表现的宏观物理化学性质是不同的。

混凝土在硬结过程中，就已存在微观裂缝和微孔，这些微观裂缝和微孔对作为混凝土宏观表现的物理化学性质有相当大的影响。微观裂缝可分为砂浆裂缝，粘结裂缝和骨料裂缝。砂浆裂缝存在于水泥砂浆中，粘结裂缝存在于砂浆和粗骨料的界面上，骨料裂缝存在于粗骨料自身内部。在一般情况下，混凝土未受力前，微观裂缝主要是前两种，即砂浆裂缝和粘结裂缝。混凝土受力后，微观裂缝与微孔逐渐连通，逐渐扩展，形成“宏观裂缝”；再继续扩展，导致混凝土丧失承载能力。混凝土中存在的微观裂缝和空洞等缺陷是混凝土受力呈现非线性变形以及抗拉强度远低于抗压强度的主要原因之一。从微观上研究混凝土组成材料的构造及混凝土制备工艺，从构造上改善混凝土的性能，是近年来混凝土材料科学发展的新方向，也是研究混凝土强度及变形理论的新方向。但由于问题比较复杂，这方面的研究尚处于初始发展阶段。从工程实用角度来研究裂缝问题主要是指对混凝土宏观强度及对结构物的耐久性和适用性有害的宏观裂缝，即通常所称为裂缝的问题。

工程实践中的许多裂缝现象往往无法用荷载的原因加以解释。大批高层建筑地下室在施工期间出现早期裂缝，其宽度及数量均随时间的推移而增加，并未发现荷载的变化。在工程中变形作用引起的裂缝占绝大部分，这种变形作用包括温度(水化热、气温、生产热、太阳辐射等)、湿度(自生收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等)、地基变形(膨胀地基、湿陷地基、地基差异沉降等)。有些裂缝虽然没有达到使建筑物倒塌的危险程度，但由于裂缝对人产生的精神压力以及建筑装修及美观方面的原因，也常常影响到建筑物的使用。控制裂缝应该防患于未然，首先尽量预防有害裂缝，防不住的就堵，堵不住再排(有防排水要求的工程)，重点在于防。只要设计与施工紧密配合，这是完全可以做到的。许多工程由于采取了控制措施的，取得了较好的效果。

2砌体结构产生裂缝的危害

砌体结构产生裂缝对于房屋主要有两大方面的危害与影响:影响砌体结构的正常使用与危害建筑物的质量安全。第一，影响砌体结构的正常使用。房屋出现了裂缝首先会给房屋使用者造成心理上的负面影响，居住着会由于这些潜在的安全隐患而无法正常居住。其次外墙和楼板等裂缝可能导致房屋渗漏而给房屋使用中带来不便。第二，危害建筑物的质量安全。砌体结构出现裂缝会降低建筑物的整体稳定性与建筑物的承受能力，比如耐久性与抗震性等，严重的会发生房屋坍塌引发人身事故。在充分的了解与清晰的认识到砌体结构裂缝的危害基础上，正确的分析砌体结构产生裂缝的原因，并研究与探讨裂缝的控制措施对保障建筑物的安全具有重大意义和影响。

3 砌体结构产生裂缝的原因

导致砌体结构产生裂缝的原因有很多，例如温度变化、干缩、地基不均匀等。以下对几种常见的原因进行简单介绍。

3.1温度变化

建筑材料也遵循一般物质的物理特性———热胀冷缩。地基土上层温度降到0℃以下时，冻胀性土中的水上部开始冻结，下部水由于毛细管作用不断上升，在冻结层中形成冰晶，体积膨胀，向上隆起。隆起的程度与冻结层厚度及地下水位有关，一般隆起可达几毫米至几十毫米，而且往往是不均匀的，建筑物的自重往往难以抗拒，因而建筑物的某一局部就被顶了起来，和地基不均匀沉降类似，引起房屋开裂。

在建筑中，顶盖与各个墙面组成一个封闭的空间。当外界温度发生变化时，混凝土顶盖变形较大，而墙体变形相对较小，这种变形差异会导致砌体与顶盖之间产生约束应力。当温度变化剧烈引起的温度应力足够大时，在这种约束应力作用下，建筑就会出现裂缝。比如昼夜温差太大或四季温差太大就会形成温度裂缝。温度裂缝是一种常见的房屋早期裂缝。最常见的温度裂缝是在平屋顶层两端的墙体上。由于顶板混凝土的线膨胀系数比砖墙的线膨胀系数大很多，加上顶板温度会比墙体温度高很多，顶板与墙体会形成巨大的变形差，从而产生温度裂缝。这些裂缝相对比较稳定，在经过一个四季之后就大致定型，只是会略微的随着温度变化而变化。

3.2湿度变化

由于混凝土的水分更容易蒸发，从而导致干缩变形容易发生在砌体结构中。干缩引起的裂缝最为常见的是房屋内外墙面中间对称分布的倒八字裂缝。干缩变形有一大特性，即为早期发展较快。比如砌块会在刚出窑之后干缩较大，随后变形比较缓慢。然而实际中较为普遍的也较为严重的干缩裂缝的产生是由于干缩后的材料会在受潮之后发生膨胀，随后再次发生干缩变形。虽然之后的干缩率与第一次相比有所下降，但这样反复的发生干缩变形是引起墙体变形从而出现裂缝的重要原因。虽然干缩裂缝一般宽度不会太大且比较均匀，不属于结构裂缝，但是很大程度上影响了建筑物的外观。

3.3地基不均匀沉降

地基不均匀沉降也是导致房屋产生裂缝的主要原因之一。建筑物的荷载压力会传递到地基上，而地基的应力分布式是不均匀的，建筑物中间部分会比两段沉降要多。如果这种不均匀沉降差异过大就会导致墙体发生裂缝。地基不均匀沉降导致的裂缝是形态各异，且会随着时间发生变化的。建筑物由于不均匀沉降产生的裂缝主要有三种类型：水平裂缝、竖向裂缝及斜裂缝，其中斜裂缝的出现频率最高。

（1）竖向裂缝

竖向裂缝多出现在纵墙底层的窗台和顶层的纵墙中部，裂缝上部宽于下部。由于窗洞口之间的墙体也处于荷载的作用之下，窗台墙实际上起到反梁的作用，特别是在会堂、大型厂房的较宽窗口处或窗间墙处集中荷载较大的情况下容易出现，如果建于软土地质之上，窗台墙处会产生巨大的反向变形，超过了材料的极限强度则产生裂缝，有时窗口变形甚至会导致窗户的无法打开，非常危险。如果房屋建于冻土地质上，由于冻胀作用的影响，也可能产生窗台墙的裂缝。现今由于砌体结构每层都设有圈梁，加之构造柱的设置，顶层纵墙中部的裂缝己比较少见。

（2）水平裂缝

水平裂缝多发生在窗间墙的上下对角处，大致呈水平分布，水平裂缝的产生是由于地基沉降量较大，沉降体上部产生阻力，窗间墙处于较大水平剪力作用下，因此导致裂缝的产生。

（3）斜裂缝

斜裂缝主要分为“正八字”裂缝、“倒八字”裂缝、和单向斜裂缝三种。其中产生“正八字”裂缝的位置多处于纵墙的中部，裂缝上部窄下部宽，当建筑物中部地基土层较两端柔软、建筑物长高比较大、或者中部荷载远远大于两端荷载时，都会使沉降量大于两端，从而产生中部的不均匀沉降。墙体中部向下弯曲，产生正弯矩，结构中下部产生过高的拉应力，端部产生过高的剪应力，加之砌体墙的抗拉抗剪极限强度很低，所以产生“正八字”的斜裂缝。“倒八字”裂缝多发生于纵墙的两端，裂缝下部窄上部宽，当中部地基土质较两端硬，或者建筑物两端荷载远远大于中部荷载时，会产生两端沉降量大于中部，发生两端向下的沉降，此时墙体会产生负弯矩并受到巨大剪力作用，产生反向挠曲，出现“倒八字”的斜裂缝，此种裂缝有时在墙体两端同时出现，有时只出现在建筑物的一端。裂缝发展趋势是朝沉降量较大一段升高，在遇到门窗洞口时，发展趋势会因应力集中作用而发生变化。

3.4设计不合理

除了温度、干缩和地基不均匀沉降等客观因素之外，导致房屋产生裂缝还有主观方面的原因。其中之一就是房屋的设计不合理。如果工程设计不当，即使施工及其他方面不出问题，也会出现裂缝，因此设计方面的原因是形成砌体结构裂缝的内因。通过对裂缝工程的现场调研，设计方面的原因归纳总结如下：

建筑平面不规则。由于住宅标准对通风、采光、日照、明厅、明卫的要求，因此建筑平面不规则、凹凸布局比较普遍。建筑专业设计人员在设计时，一般只注重建筑功能而忽视结构问题，因此建筑平、立面不规则给结构设计带来不利影响。楼板配筋不当。有的楼板配筋率太低，钢筋间距偏大，再加上楼面双向板负筋多为分离式配筋，使楼板在无负筋区只有一层钢筋，因此容易在楼板中部出现贯穿性直裂缝。房间内出现异形板块。房间内出现刀把形等异形板块，由于拐角处应力比较复杂，如配筋不当，也容易出现斜裂缝。楼板中暗埋有大量PVC电线管。由于楼板较薄，因此在埋有PVC电线管处楼板削弱很大，而楼板中部一般又只有下部一层钢筋，容易出现顺着PVC管走向的裂缝，如我们发现板中部的通长裂缝经常从灯头处穿过。特别是现代住宅建筑中对住宅智能化的设计要求越来越高，致使楼板中埋设的PVC管线的数量和直径都有大幅度的增加。地基基础处理不当。如果地基处理不当，基础设计不合理，将使房屋产生较大的不均匀沉降，也容易使楼板开裂。此种裂缝的出现一般伴随出现墙体裂缝。设计上按规范要求验算最大裂缝宽度，只考虑了在一般情况下为主要因素的结构荷载、几何尺寸和边界条件等计算参数，而未涉及到施工工艺等诸多可能成为裂缝主要原因的情况。设计规范安全储备小。与一些发达国家相比，我国的设计规范安全储备偏小。混凝土设计标号偏大。在影响混凝土收缩的各种因素中，水灰比和水泥浆量对最终混凝土的收缩的影响最为显著，其中水泥浆量主要取决于设计标号，在其他条件不变的情况下，如果水泥浆量由20％增至35％，混凝土的最终收缩量将增大50％～70％。而水灰比和水泥浆量又是设计和施工中最易产生波动的因素，设计单位有时因建设单位提出缩短工期的要求或其他原因而随意提高设计标号，而且没有相应地给出提高砌体结构抗裂能力的措施，最终导致砌体结构开裂的可能性大大增加。

3.5施工不规范

另一个主观原因导致的裂缝则是施工不规范。在施工过程中，如果施工者偷工减料，或是工作中混合使用不同的材料，或各种材料搭配比例不当搅拌不均匀等都会造成各种砌体结构不能承受正常的压力而出现裂缝。

4砌体结构产生裂缝的防治措施

4.1对温度裂缝的防治措施

通过分析温度变化引起裂缝产生的原理，可以总结出以下几点防范措施：

采取有效的隔热措施从而减少温差，比如设置保温层或隔热层；减少顶板与墙体间的约束应力，比如可以在顶板与墙面之间设置水平滑动层；分散温度应力，比如女儿墙中适当的增加构造柱；将基础埋置到冰冻线以下深度，当基础不能置于冰冻线以下时，应采取换土等措施消除土的冻胀；用单独基础、基础梁承担墙体重量时，基础梁下面应留有一定孔隙，防止土的冻胀顶裂基础和砖墙。避免屋顶整体刚度大时混凝土收缩与下部砌体因温度线胀系数不同而引起的不协调变形；温差裂缝是可以防治的，但宜确切鉴别温差裂缝与地基沉降裂缝及荷载变形裂缝的差异，注意温差裂缝的存在会削弱结构负荷能力，并采取措施防止其他裂缝伴生。

4.2对湿度裂缝的防治措施

首先，应在选材时注意采用不易干缩变形的材料。其次，应在施工前控制建筑材料的含水量，例如可以让材料在干缩变形之后再用来砌墙。另外，在施工过程中要注意控制建筑材料的含水量，比如在运输，保存等过程中要注意防雨。最后在施工完成后应注意建筑物的保养，比如砌体结构的防水设计。另一方面，在建筑物的构造中设置防范措施，包括设置控制缝、设置灰缝钢筋和设置配筋带。在设置控制缝与灰缝钢筋时，要注意把握好控制缝与恢复钢筋的设置位置，及控制缝与灰缝钢筋的间距。

4.3对地基不均匀沉降裂缝的防治措施

第一点，工作人员在设置沉降缝的时候，要依照科学合理的原则，把房屋划成多个刚度相近的单元，或者，对于房屋沉降程度不同的部分，工作人员可以适当地将其分开，隔着特定的距离，布设能够沉降自由的悬挑结构。第二点，工作人员在布设承重墙体的时候，需要尽可能地将纵墙拉通，最大程度地减少转折的情况产生。为了保证承重墙体能够调整不均匀沉降，工作人员在布设的环节中，不能断开承重墙体的中间或者某些部位。除此之外，还需要注意的是，相隔特定的距离，布设一道横墙，横墙应该与内外的纵墙相连接，从而保障房屋结构的空间刚度，最大程度的避免沉降不均匀现象产生。第三点，对于墙体的上半部分结构，工作人员需要加强其刚度，维持整体性，不断地提升房屋墙体的稳定性能，在建筑物的端部，不要设置太多的门、窗洞口，如果要加钢筋混凝土的圈梁，工作人员必须要提升圈梁的刚度及其稳定性。第四点，工作人员需要强化地基检测工作，一旦发现地基不够稳定，需要立即找出解决办法进行处理，只有保证地基的稳定性能，才能进行后续的一系列工作。第五点，房屋的体形应以简单为主，其中的横墙的间距需要控制在一定的范围以内。第六点，施工的顺序对于施工的整体效果而言尤为重要，首先建设较重单元，接着建设较轻的单元。

4.4对设计不合理产生裂缝的防治措施

在结构设计阶段，应控制结构长高比不要过大，我国规范《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)第6.3.3条有明确规定:设计时可重点对基础圈梁进行加强，在底层窗台下墙体内设置3道焊接钢筋网片;采用钢筋混凝土窗台板，窗台板嵌入窗间墙内不小于600mm。大的门窗洞口下部，可以考虑设置钢筋混凝土梁，以适应窗台反梁作用而变形，防止窗台处产生竖直裂缝，混凝土梁深入每端不小于600 mm。设计师在设计时应考虑周全，针对不同的建筑环境与建筑模式采取不同的设计方案。例如，对于相对较长的建筑物，应加强房屋顶层的刚度;对于温差较大的环境中的建筑物设计，应在房屋顶部做好隔热与保温措施等。设计师应在设计完成后认真的检测各构件的强度及压力承受能力是否达到要求。最后在图纸审查时，也应认真检查，力求寻找设计中出现的不足并制订出相应的整改与补救方案。

4.5对施工不规范产生裂缝的防治措施

为了防止产生不均匀沉降造成的裂缝，在施工过程中，需要严格按照施工图的要求进行施工，不可偷工减料。可对施工顺序做出一定调整，先进行层数较多、荷载较大段的施工，后进行层数较少、荷载较小段的施工，在建筑物设置合理的后浇带，如高层结构施工时，可在裙房部位设置后浇带，待高层部分施工结束，主楼沉降完成50%}80%时，再对后浇带进行施工，使整体建筑的沉降差异降到最小。施工行为也必须符合国家规范的施工行为准则，不能因为个别施工人员的大意与疏忽而导致整个工程出现质量问题。另外施工的监督与管理人员也应认真负责的把好关，对于不符合要求的施工进行及时的修改与补救。

4.6砌体结构出现裂缝后的处理措施

针对砌体结构裂缝形成的防范措施只能在一定程度上减少裂缝和延长裂缝出现的时间，但是不能完全避免裂缝的出现。因此，裂缝出现后的处理措施也是极为重要的。对于不同类型不同程度的裂缝应实行相应的不同的处理方式。对于轻微细小的裂缝，可以进行简单修补达到不影响美观的程度即可，此时可采用嵌缝填补法，即首先将裂缝处的抹灰清理掉，在裂缝中填入砂浆，然后重新抹灰。对于裂缝宽度大于一毫米的贯通裂缝，可以采用加钢筋网加固法，即将钢筋按一定的间距订入砖缝中，从而固定钢筋网。除此之外还有钢筋混凝土结合法，即嵌入预制的钢筋混凝土块。对于较为严重的裂缝，可以采用拆砖重砌法，采用这种方法时应将新老气体结合严实。最后，在处理砌体结构出现的裂缝时值得注意的是，对于由于温度变化产生的裂缝，要在确定裂缝趋于稳定之后再进行治理，以防止由于温度变化而让裂缝继续发展。

5 结语

砌体结构是一种最常见的建筑结果，然而砌体结构的主要问题之一就是容易出现裂缝。裂缝的出现不仅影响建筑物的美观及正常使用，还是重大事故发生的前兆。砌体结构的裂缝是危机建筑安全的隐患，我们应给予足够的重视。通过分析发现引起砌体结构产生裂缝的原因有很多，包括客观原因和主观原因。客观原因比如温度的变化、建筑材料干缩变形、地基不均匀沉降，主观原因则表现为建筑的设计不合理，施工不规范等。结合裂缝产生的原因，思考防止裂缝出现的防范措施及裂缝出现后的处理措施，对建筑行业的发展，房屋居住者的人生安全都具有重要的现实意义。

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致谢

残雪暗随冰笋滴，新春偷向柳梢归。冬去春来，我的论文写作也步入尾声，论文的每次一次修改也意味着毕业的来临，回首在学校学习的日子，我心中充满感慨、感悟和感谢。

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