引言
框架填充牆抹灰層空鼓和開裂,是工程上經常遇到的質量通病。這類填充牆選用的砌體材料以蒸壓加氣混凝土砌塊為主流,其抹灰層開裂表現出一定的規律性,通常出現在如下幾個部位:
1、混凝土柱或牆與蒸壓加氣混凝土砌體交接部位的豎向裂縫;如果牆體比較長(如4.5米以上),在牆體中間也容易出現垂直裂縫;
2、框架樑、板與砌體交界處,一般為水平裂縫;
3、施工洞口、窗臺壓頂處,一般為八字形裂縫;
4、門、窗過樑的上部;
5、水電管線開槽處及消防箱、配電盤背面。
從統計數字看,豎向裂縫遠多於橫向或八字形裂縫,且多集中於混凝土柱或牆與蒸壓加氣混凝土砌體交接部位。
最初蒸壓加氣混凝土砌塊應用於工程上時,建設、監理、設計、施工甚至材料供應商自身,都沒有足夠的工程經驗去駕馭,空鼓和開裂的工程質量問題較多。
尤其讓人撓頭的是,填充牆部位抹灰層的開裂會持續很長一段時間。許多時候業主已經入住完成裝修,牆體裂縫還在陸續出現。這時去維修的成本就會很高,因為要考慮裝修部分的修復。
記得最初為了減少房屋交付後的質量投訴,筆者公司寧可去“牆體辦”交一筆罰款,也要用燒結粘土磚類的砌體材料,覺得還是老祖宗留下的“秦磚漢瓦”才更可靠。
經過多年的工程實踐,目前在如何控制框架(剪)結構填充牆質量方面已經有很大改觀。但要說徹底扭轉,恐怕還是需要參建各方的進一步努力。
筆者結合當前工程實際,試著從“嚴控材料、狠抓工藝”的角度闡述裂縫出現的原因和應對措施。
蒸壓加氣混凝土砌塊材料特點
1、蒸壓加氣混凝土砌塊結構特點
蒸壓加氣混凝土砌塊,是以水泥、石灰、石膏和粉煤灰(俗稱“灰加氣”)或砂(俗稱“砂加氣”)為主要原料,以鋁粉為發氣劑經過蒸壓養護等工藝製成的多孔塊狀牆體材料。本文無特殊說明,討論物件都是工程比較常用的蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊,為表述方便,以下簡稱“砌塊”。
砌塊的結構形成包括兩個過程:第一是鋁粉與鹼性水溶液之間反應產生氣體使料漿膨脹,以及水泥和石灰的水化凝結而形成多孔結構的物理化學過程;第二是蒸壓條件下(8~12個大氣壓,175~203℃飽和蒸汽)矽、鈣質材料發生水熱反應使強度增長的物理化學過程。
所以蒸壓加氣混凝土砌塊是一種多微孔結構的輕質材料,其孔隙率高達70%~80%,其中由鋁粉發氣形成的氣孔約佔40%~50%,由水分子形成的氣孔約佔20%~40%,大部分氣孔的孔徑在0.5~2㎜,平均氣孔的孔徑在1㎜左右。
砌塊的氣孔是封閉或半封閉的,相互不通。氣孔阻斷了材料中毛細管的連續性,形成無滲透的毛細通道。這些構造使得砌塊有如下兩個特點:一是內部水分子不易蒸發;砌塊的乾燥速度較慢;另一個特點是外部水分子在向內滲透時,運動也很緩慢,吸水延續的時間比較長。
砌塊的這個特點,與下面我們要說的一個非常重要的技術引數有關:含水率。
2、蒸壓加氣混凝土砌塊的含水率
現行《砌體結構工程施工質量驗收規範》(GB50203-2011)第9.1.2條規定:……蒸壓加氣混凝土砌塊的產品齡期不應小於28d,蒸壓加氣混凝土砌塊的含水率宜小於30%。
工程實踐證明,控制加氣混凝土製品在砌築或安裝時的含水率,是減少收縮裂縫的一項有效措施。
首先,必須控制砌塊上牆時的含水率,不得在飽和狀態下上牆;
其次,控制牆體抹灰前含水率,牆體砌築完畢後不宜立即抹灰,一般控制在15%以內再進行抹灰為宜。對於粉煤灰加氣混凝土製品以及相對溼度較高的地區,製品含水率可適當放寬,但亦宜控制在20%左右。
研究表明,“加氣混凝土的收縮是由於毛細孔水和部分凝結水蒸發而引起的,毛細孔水的蒸發使得毛細孔內水面下降,彎月面的曲率變大。在表面張力的作用下,毛細孔內便形成毛細管收縮應力。隨著孔內水分的不斷減小,這種收縮應力不斷增加,致使加氣混凝土製品收縮”【1】。
為了控制砌塊的上牆含水率,減少加氣混凝土收縮,工程現場必須採取兩個措施,一是砌塊存放應有防止雨淋施;二是砌築時,砌塊出廠齡期要大於28d。
砌塊存放要防止雨淋比較好理解,因為蒸壓加氣混凝土砌塊出釜時的含水率一般都在35%以上。如果再被雨淋到,只會“雪上加霜”,不利於砌塊內部水分揮發降低含水率。
那“砌築時砌塊出廠齡期要大於28d”的依據是怎麼來的呢?實驗表明,“當砌塊含水率≤5%時,幹縮變形才趨於穩定.一般地,在28d內主要是乾燥收縮,收縮量佔全年總收縮量的60%,同時減重;在29~180d主要是碳化過程,收縮量佔全年總收縮量的15%;在18l~360d,收縮量佔全年總收縮量的25%”【2】。
可見規範中強調“28d齡期”,未必是完全解決砌塊乾燥收縮問題,但會釋放大部分收縮應力。
順便說一句,砌塊在運輸裝卸時,要儘量避免碰撞,防止掉角和折斷。這絕非單純是為了美觀,而是缺邊少角的砌塊,易造成表面收縮率和張力分佈不均勻。不均勻的張力,也是產生裂縫的直接原因。
砌築工藝控制要點
1、砌筑前的澆水潤磚
根據筆者觀察,很多時候,工地上都是臨到砌築時,才“臨時抱佛腳”匆匆忙忙潑上幾桶水。這種澆水溼潤後立即砌築的做法,弊端很多。砌塊吸水較慢,臨時潑水,會在砌塊表面形成水膜,反而阻礙了砂漿與砌塊之間的粘結。沒有被吸收的水,還會導致砂漿的流動性增大,砂漿中水泥漿流失,使砂漿強度降低。
所以正確的做法是砌塊砌筑前,提前1~2d澆水溼潤,砌築時,再向砌塊適量澆水。
砌塊澆一遍水後,被其表面吸收的僅是一部分,大部分水會流掉。實驗表明,充分澆一遍水滲透深度為5mm左右,第二遍大約在9㎜,第三遍大約14㎜【3】。浸潤到這個深度比較適宜上牆,不可過量,否則會導致砌體收縮期變長。
至於每遍澆水的時間間隔,這個倒是比較難以精確。因為要結合砌塊自身含水率、氣溫、空氣溼度等等因素綜合考慮,結合工程現場實際情況摸索、研判。
2、選擇加氣混凝土專用砂漿
前文提到,填充牆出現豎向裂縫的數量遠遠大於其他形式裂縫。且豎向裂縫多在豎縫砂漿處,那為何如此呢?
當前很多工程,要麼是不夠重視,要麼是出於成本考慮,採用普通砂漿進行填充牆砌築的情況還比較多。普通砂漿乾燥收縮值大、和易性及保水性差。砂漿往往因為失水導致水化反應不充分,不能形成具有膠凝性質的水化產物,降低了與砌塊的粘結強度。
砌體豎向灰縫,因為操作比較困難(砌塊塊體較大),當飽滿度不足時砂漿和砌塊之間的粘結強度就低,拉應力作用下,牆體更容易出現豎向裂縫【4】。
所以規範中明確,加氣混凝土砌體的豎向灰縫飽滿度不得小於80%就是這個道理,因為這是砌體抗拉的薄弱部位。
《砌體結構通用規範 》(GB55007-2021)第3.3.1項明確:“蒸壓加氣混凝土砌塊,砌築砂漿最低強度等級應為Ma5”。注意,規範規定砌築砂漿種類是“Ma”,即須使用加氣混凝土的專用砂漿。
該規範全文是黑體字,即所有內容都是強制性標準。那麼工程上那種“你寫歸寫、我做歸做”的情況,應該會有很大的改觀。另外使用砌塊專用砂漿,砌塊也不用提前澆水潤磚。
3、日砌高度不宜過快
控制填充牆的每日砌築高度,主要是為了控制砂漿水平縫的塑性變形。因為在砂漿達到一定強度之前,砂漿的徐變過程都在進行。如果砌體的砌築高度過快,水平砂漿勢必會在砌塊的壓力作用下產生壓縮變形。
至於砌築高度多少是合適,各地規範也略有差異。根據試點工程的經驗,日砌高度在1.5m左右為宜吧。
這裡需要注意的一點是,第一次砌築到半高牆時,在最後一皮砌塊上要再“浮壓”一皮砌塊,為的是讓下皮砌塊與砂漿能更好的結合。
梁底填充牆空隙處理
1、細石砼塞縫,工藝控制是關鍵
填充牆砌至接近梁、板底時,應留一定空隙,並停歇至少14 d以後,再將其補砌擠緊;也可採用C20細石混凝土塞緊、填嵌密實。
填充牆最上一皮磚,通常採取倒八字的“①定製斜磚+②預製混凝土三角塊”砌築形式,所謂“斜磚頂砌封山”,以抵禦牆體所產生的正八字形裂縫。
【填充牆梁底斜磚頂砌示意圖】
“斜磚頂砌”的關鍵是要每塊磚擠緊頂牢,但目前工程上去定製斜磚的很少見,至多就是採購灰砂磚直接作為斜磚使用。而且在圖紙中沒有明確說明的情況下,施工單位自行處置一般都會選擇乾硬性的細石混凝土或者水泥砂漿塞縫。
採用細石混凝土或者水泥砂漿塞縫,一般都會內摻膨脹劑,根據筆者的工程經驗,這類微膨脹劑通常對於養護條件要求還是比較高的。要注意後期7d的看保溼養護,不能一摻了之。
塞縫的縫隙高度在30~50mm比較適宜,而且應該用防腐木楔塞緊,木楔間距600mm左右。
筆者也在工程上看到用聚氨酯發泡填充的方式,所謂“柔性連線”。確實施工方便,但沒有看到這種做法的依據何在,工程最終的效果如何也不得而知。
2、梁底空隙工藝間歇期,14天是底線
前文提到,牆體砌至接近梁、板底時留一定空隙,並停歇至少14d以後再進行補砌或填塞。這個停歇14d,並非是最合理的,而是一個基本條件,甚至是底線。
有實驗表明,普通乾粉砂漿7天收縮完成60天收縮的75%,28天完成60天收縮的89%;專用砂漿7天收縮可以完成60天收縮的72%, 28天完成60天收縮92%【5】。
所以,牆體砌築完工28天后,再施工牆體項部的斜砌磚及牆面抹灰方才是比較合理的週期。只不過在目前“高週轉”、“穿插提效”的鼓譟之下,沒有辦法實現罷了。
牆面抹灰前的基層處理
1、基層溼潤,有個小技巧
基層的清理,重點是清除浮灰和砌塊出廠切割時留下的魚鱗狀酥鬆顆粒。其他汙斑、油漬、塵土等汙物也應清理乾淨。
基層清理、清潔之後的下一個關鍵步驟,就是控制牆面的含水率。
基層過於乾燥,將造成基層的吸水率過大,使抹灰層過快失去流動性和失去凝結硬化所需的水分,抹灰砂漿會失去粘結力而空鼓。
基層過於潮溼,含水率過大,此時基層的孔隙被水充滿,灰漿不能深入基層的孔隙,造成抹灰層無法粘附。或者基層的水分向外滲出,將抹灰層稀釋產生流漿引起開裂。
就如本文2.1中所講砌塊的溼潤一樣,抹灰前的基層溼潤也是一個比較難以精準控制的步驟。“浸潤砌體內深度為10~15mm為宜”,卻又不能直觀判斷。
筆者覺得比較可行的作法是:用噴霧器(方便操作能保證灑水的均勻性),向牆面噴灑水3遍。每遍噴灑水時間控制在30min左右。牆表面似幹非幹,水在砌體表面呈現自然流淌狀,此時浸潤深度基本在10~15mm,可以進行下一步的“毛化”處理。
2、專業介面劑怎麼選?
《浙江省蒸壓砂加氣混凝土砌塊應用技術規程》(DB33/T1022-2005)第7.0.4項規定:牆面抹灰前,基層應清掃乾淨後再抹或噴專用介面劑處理,介面劑厚度宜為2~3mm,介面劑處理後應及時養護,待漿面凝結達到一定強度後,方可根據抹灰層厚度做灰餅、衝筋。
專用介面劑具備兩個特點:良好的粗糙面以增加抹灰層的附著力;良好的防水效能以保證抹面砂漿充分水化。兩方面的作用不可偏廢。
3、甩漿層兩次預裂,增加粘結力
基層面處理的另外一種常用工藝就是傳統的“甩漿”方式。原來多以人工操作為主,近些年來則用牆面拉毛噴漿機實施作業。
噴漿完成一段時間後,一般是24小時以後,進行澆水養護,保證漿粒能達到預期的強度。甩漿應達到摸上去有扎手的“毛刺”感,並養護到手掰不動,方可抹灰。
甩漿層達到一定的強度後,讓其自然開裂,這是第一次預裂。基層抹灰(底糙層)後應間隔1~2d,待乾燥後可能繼續出現開裂,此為第二次預裂。
經過兩次預裂,可以吸收並消耗砌體與抹灰層間因變形產生的應力,消除早期裂縫,增加粘結力,對防止牆面空鼓和開裂有利。
牆面抹灰砂漿選用
1、普通抹灰砂漿,為何容易開裂?
筆者第一次接觸蒸壓加氣凝土砌塊大約是在二十年前,那時大家對砌塊的材性瞭解不多,沒有區別對待,設計圖紙中的建築做法仍然是1:1:6水泥混合砂漿,等同於粘土磚。
記得工程交付後,空鼓、開裂的情況明顯偏多。當時筆者所在專案的專案經理,根據他的工程經驗,要求後續工程將1:1:6水泥混合砂漿,配比改為1:1:8甚至1:1:9(那時還是自拌砂漿),最終結果確實改觀了不少。
現在回看那段經歷,可以很容易找到抹灰層空鼓、開裂的原因:
(1)普通抹灰砂漿的保水性差,其水分易被砌塊吸收而影響砂漿硬化,其強度、粘結力隨之下降,容易出現空鼓現象。
(2)砂漿強度偏高,其彈性模量也高,砂漿收縮而產生的應力較大。這種應力往往超過砂漿層的抗拉能力而導致開裂。
(3)自拌砂漿,還可能存在水泥安定性不合格、石灰膏質量差、砂子過細或含泥量高等等因素,讓抹灰層質量控制變得更加困難。
現在工程上已經普遍採用預拌砂漿,但根據《預拌砂漿應用技術規程》(JGJ/T223-2010)中預拌砂漿和傳統砂漿對照表,DP5.0(或WP5.0)抹灰砂漿基本等同於1:1:6水泥混合砂漿,筆者還是覺得這不是一個比較適宜的選擇。
【預拌砂漿和傳統砂漿對照表】
2、石膏砂漿降空鼓開裂效果明顯
其實隨著加氣混凝土類的牆體材料越來越多地應於工程,新型牆體抹灰材料也隨之不斷研發出來。新型牆體抹灰材料主要在如下五方面進行了迭代:(1)增加基層砂漿的粘結力;(2)降低砂漿自重;(3)降低砂漿的彈性模量,減少收縮應力;(4)採用低強度等級的水泥配製;(5)抹灰層與基層的物理力學性接近,如兩者的膨脹係數相近。
筆者單位曾在上海閔行浦江鎮某專案二期採用石膏砂漿作為抹灰材料,與採用預拌砂漿的一期工程相比較,在控制空鼓、開裂方面顯現出比較明顯的優勢。
這些優勢表現在:石膏砂漿與基層的粘結強度高,不易產生空鼓開裂;石膏凝結硬化快,硬化後體積穩定,不易產生收縮開裂;石膏砂漿與加氣混凝土的收縮率、導熱係數接近,有利於避免熱脹冷縮變形相差太大而形成的空鼓或開裂。
當然石膏砂漿也有弊端,比如不耐水,不能用於廚房、衛生間的抹灰等。且石膏砂漿的市場佔有率還比較低,廠家不多,採購時難以形成比選優勢。
抹灰層的抗裂措施
1、鋼絲網or網格布?
根據規範,在牆體與框架樑、柱、板及構造柱、剪力牆介面處,應雙面沿縫兩側各通長設定不小於200mm寬的鋼絲網或玻纖網格布。那兩者作用是否等同呢?
筆者比較主張在抹灰層中使用鋼絲網,因為鋼絲網使用保溫鉤釘固定,可以將網片繃緊。底層抹灰時可以將砂漿擠揉進網孔內,形成有效握裹,從而提高抹灰砂漿的抗裂能力。
鋼絲網孔的規格在20×20㎜以內,絲徑0.7~0.8㎜即可。絲徑不能過細,因為從牆面掛網到底層抹灰,往往還要有一定的施工間歇。絲徑過細極易氧化生鏽失去抗拉作用。工地上曾看到過絲徑只有0.3㎜左右的鋼板網,上牆時間不長,鏽蝕很嚴重,輕輕一拉就斷裂了。
在一些地方性規範中,要求鋼絲網的絲徑要達到1.2㎜,且是熱鍍鋅。這個規定的初衷挺好,只是筆者在工程實踐中發現,鋼絲網的絲徑太粗(比如0.9㎜以上),網片的彈性就很大,抹灰操作比較困難,來自工程一線的抗性比較大。
耐鹼玻纖網格布雖然方便施工,但是質地比較柔軟,基本是緊貼於牆面,並不能與抹灰砂漿形成有效握裹。所以耐鹼玻纖網格布,更適合使用在石膏膩子材料,或者薄抹灰(厚度5㎜以下)系統中。
2、頂部樓層的抗裂措施
建築物的頂部樓層,由於受到外界溫度變化影響大,砌體填充牆在溫度應力和乾燥收縮共同作用下,出現抹灰層裂縫的現象比較普遍,尤其是頂層端部開間尤為嚴重。
針對這一問題,許多地方性規範都會做出相應規定。比如江蘇省工程建設標準《住宅工程質量通病控制標準》(DGJ32/16-2005)中第6.1.1項第8條就明確:當框架頂層填充牆採用灰砂磚、粉煤灰磚、混凝土空心砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊等材料時,牆面抹灰應採取滿鋪鍍鋅鋼絲網等措施。
某些專案的建築設計說明,要求頂部三層內外牆抹灰都採取上述措施。筆者比較建議在內牆批嵌膩子時,內牆面滿鋪耐鹼玻纖網格布。業主的自行裝修,也應該採取這樣的防開裂措施。
減少填充牆裂縫的新工藝
對於填充牆開裂這一質量通病(其實說頑症更合適),工程界的同行們也在不斷探索,尋找更有效的新工藝,下面就來看看兩者頗為新穎的工藝做法。
1、“後澆填倉柱”的工藝
這是一種在剪力牆與砌體牆銜接部位增設“後澆填倉柱”的工藝。待填牆體砌築完成後,支設後澆填倉柱模板,澆築微膨脹細石混凝土。“後澆填倉柱”可以與砌體牆透過馬牙槎進行有效“咬合”連線。
這種方法應該會好於傳統設拉結筋(柔性連線)的做法,只是這個成本會比較高。模板支設是一方面,混凝土的澆築也是問題多多,不方便振搗。對於這種費人工、產值又不高的工藝,施工方都是比較排斥的,所謂“賠錢買賣”。
2、“斜砌法”填充牆
既然工程實踐總結表明,加氣混凝土填充牆主要為豎向裂縫,並且大部分是先在灰縫處破壞,於是有研究者提出,填充牆組砌工藝採用“斜砌法”替代“平砌法”。
“斜砌法”的控制裂縫的理念,是透過改變砌塊組砌形式,將豎向灰縫引向斜向,透過砌塊的重力來對灰縫處砂漿的變形、裂縫的產生及開展進行抑制。
這個防裂思路很像本文3.1節中填充牆梁底處採用斜磚砌築,應該說這也是個不錯的嘗試。只是筆者還沒有接觸到哪個專案採用這種組砌方法,工程實際效果怎樣還不得而知。
結 語
1、迴歸規範的嚴肅性
在寫這篇文章時,筆者想到在江蘇某地的一個專案的經歷。當時江蘇省針對住宅工程質量通病,推出了江蘇省工程建設標準《住宅工程質量通病控制標準》(DGJ32/16-2005)。
《標準》中規定,在門窗洞口都要設定現澆混凝土的“加強框”,填充牆體也要設定通長混凝土“腰帶”(見下圖)。當時公司內部,包括筆者在內,都覺得這種“花架子”費工又費時。在潛意識裡,覺得砌體質量好壞的決定因素,並不在這些構造措施上。
後來看到研究者關於填充牆洞口有無構造措施的主應力分析(見下圖),發現構造措施可以有效地將應力集中進行了分解,使填充牆體的受力更均衡,避免因應力集中造成的開裂問題。
【填充牆洞口不同構造措施主應力對比圖】【9】
實驗結果表明:採用窗臺梁明顯降低了樑上部牆體的主應力;採用構造柱相對平均地降低了各部分牆體的主應力;同時採用構造柱和窗臺梁的效果要比單獨採用其一的效果好得多,所以建議二者同時採用。【10】
針對砌塊填充牆的開裂問題,各地方也比較有針對性地出臺了許多規範性檔案或標準,筆者接觸到的除了上面提到的江蘇、浙江省防止質量通病地方標準之外,還有上海市工程建設標準《砌體工程施工規程》(DG/TJ08-21-2013)、上海市建築設計標準《砌體填充牆防裂構造》(DBJT08--102-2005)、遼寧省地方標準 《混凝士結構砌體填充牆技術規程》(DB21/T1779-2009)、《山東省住宅工程質量通病專項治理措施手冊》等等。
只是這些地方標準,落地程度表現的參差不齊。即便同一個省、市、區,差異也會很大。這其中有個現象不能忽視,就是大家面對規範時的嚴肅性不夠。比如規範中用“宜”字來表述的內容,本意是如果具備使用條件,就儘量使用。現實情況卻是,“宜”字相對溫和的表述語氣,在實際工程中就變成“能不用盡量不用”。
2、多方努力,形成合力
本文是從工程角度論述如何加強對砌塊填充牆體抹灰層空鼓、開裂的控制。
可能有工程同行覺得,道理我當然明白,但憑一己之力根本無法改變現狀。怎麼辦?
其實,筆者也曾經、並正時不時地經歷著這樣的困惑。確實,控制填充牆體空鼓、開裂需要參建各方的重視。即便如此,筆者還是認為,認真釐清問題的緣由是非常必要的。
認知正確的解決方法,或許在解決問題的一系列過程中,就有你可以參與、掌控的環節,你就有機會去改變那麼一點點。不指望一下子把所有問題都解決,但事態在向好的方向轉變,那努力就是值得的。
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