一、广州地区建筑结构体系及新墙材应用概况
广州市这几年每年的建筑峻工面积约1000万平方米，新建建筑占99%以上是框架结构或框剪结构，并且大部分是中高层建筑，某些区域的建筑密度相对较大，造成了局部空气流动速度的大幅度提高，从而形成较大的风压直接作用在建筑物上，此外，广州还是台风经常袭击的地区，因而建筑物外墙面会受到很大的风压作用。
广州是地处华南炎热地区的沿海城市，空气年平均湿度很高，而且一年的湿度变化非常大，如春夏时节雨水多、湿度大，而秋冬时节却非常干燥。在夏季，广州的温度很高，下雨天数多，并且骤雨的现象很多，甚至可能会在半个小时内从阳光灿烂的酷热一下子变成漂泼大雨，然后又是雨过天晴，在这种情况下，建筑外墙体的表面温度变化非常迅速。广州的气候及建筑结构的特点直接关系到新墙材在建筑工程中的使用方式和要求，因此，必须在新墙材的选择、工程图纸的设计和建筑的施工过程中严格按照相应的要求进行，才能达到理想的使用效果。
广州市在2000年建筑工程使用新墙材总量折合标砖为7.27亿块，新墙材占总墙材用量的70%。在新墙材用量当中普通砼砌块占15.1%，轻集料砼砌块占13.2%，蒸压加气砼砌块占13.6%，蒸压灰砂砖占19.5%，烧结空心砖占15.1%，烧结类实心砖占20.8%，墙板类占2.6%。
通过这几年对广州市建筑工程使用新墙材的调查研究，我们了解到这样的一种普遍现象：原来没有接触过新墙材的施工企业，他们不了解新墙材与红砖的区别，只是把新墙材错误地理解成是一种比红砖轻的“轻质砖”，当他们在第一次使用水泥制品或硅酸盐制品类的新墙材时，在设计图纸没有明确表示如何施工的情况下，一般都是按照使用红砖的方法来管理和砌筑，这样一来，其中大多数会出现或多或少的墙体质量事故。而那些使用新墙材已有较长时间并且对其使用特性有较全面了解的施工企业，如果他们所使用的施工图纸在应用新墙材的设计方面是合理的或是他们根据实践经验加以合理性修改的，并且在新墙材的选购、保存和使用的各个环节严格按照有关的要求进行操作，则基本上克服了使用新墙材的渗裂漏问题。
这几年，广州市新墙材的应用比例迅速提高，每年同比增长均在30%左右，与此同时，工程上出现墙体质量事故的比例不断减少，并且也只是一些小裂漏的现象居多。纵观目前广州市的建筑工程，那些被认为是属于应用新墙材因而导致的墙体质量问题，基本上可以从新墙材使用前的质量技术指标、工程设计的合理性（含新墙材品种规格及其技术指标的要求）、墙体施工过程中各个环节的处理方法等方面找到其原因所在，并且绝大多数工程可以通过在事前的监控使这些问题得以解决。
根据对广州市应用新墙材各领域广泛的调查研究，我们认为，并不是在建筑工程中使用了新墙材就一定会出现墙体质量问题，而这几年所出现的这些情况其原因是多方面的，而且其中的许多问题也是完全可以避免的。从技术方面分析，如属于只是与新墙材有关的问题，则必须通过对所牵及到的具体情况提出相应技术要求，并对这些要求逐个加以落实，这样便可以避免那些对应的裂漏问题。这几年来我市在相关方面得到了长足的发展，具体表现在以下几个方面：一是有关各方对使用新墙材的管理不断加强，二是人们对新墙材的认识更加全面，三是新墙材的质量及其地方性内控技术要求大幅提高，四是新墙材的施工图设计开始进入规范化，五是新墙材的应用技术日趋完善。
二、新墙材与红砖在本质上的区别
目前，广州市建筑工程中所使用的新墙材主要有普通砼砌块、轻集料砼砌块、蒸压加气砼砌块、蒸压灰砂砖、烧结空心砖、烧结类实心砖，还有少部分墙板。在产品性能方面，其中烧结类实心砖与红砖几乎一样，烧结空心砖的抗压强度只有红砖的20~60%,抗折强度也较低，且孔洞率在35%以上。其他几种新墙材均属于水泥制品和硅酸盐制品，它们的物理特性和化学特性与红砖有着本质上的区别：
1、标准测试状态下（温度50±1℃、相对湿度30±2%）的干燥收缩值（下称标态干缩值）和实际使用过程中的干燥收缩值（下称实际干缩值）
标态干缩值是指试件从浸水饱和状态到标态含水率时的干缩值，而实际干缩值是指试件从自然状态到平衡含水率时的干缩值，广州地区最干燥的季节中新墙材试件平衡含水率比标态含水率稍高。红砖的标态干缩值在0.1mm/m以下，而水泥制品和硅酸盐制品的标态干缩值一般在0.2 mm/m~1.0mm/m，红砖的实际干缩值一般只是比标态干缩值稍小，但任何状态下都非常接近。水泥制品和硅酸盐制品的标态干缩值与实际干缩值之差却随制品实际含水率的变化而发生很大的变化，在被雨水淋透时实际干缩值很大并与标态干缩值接近，但在干燥的环境下放置较长时间后，其实际干缩值却与红砖相差不大。
经试验测得几种新墙材的平衡含水率分别为：普通砼砌块约在2.3%~2.6%、轻集料砼砌块约在2.5%~5.2%、灰砂蒸压加气砼砌块约在3.6%~3.8%、粉煤灰蒸压加气砼砌块约在6.1%~7.2%、蒸压灰砂砖约在1.9%。
相对应上面的同一批试样，若要将它们的实际干缩值控制在0.1mm/m,经试验得出它们相应的含水率分别为：普通砼砌块约在3.4%~4.3%、轻集料砼砌块约在5.5%~7.8%、灰砂蒸压加气砼砌块约在9.8%~13.6%、粉煤灰蒸压加气砼砌块约在9.2%~18.3%、蒸压灰砂砖约在3.4%。
从以上的试验数据可以看出，当水泥制品和硅酸盐制品的实际含水率与平衡含水率接近时，其实际干缩值与红砖相差不大。在实际应用过程中，只要经过一定的干燥期，我们一般可以把这类产品的实际干缩值控制在0.1~0.3mm/m的范围，这充分表明严格控制新墙材上墙含水率是非常重要的。
2、吸水性能
红砖的吸水率要求小于23%，一般在20%以下，几种新墙材的吸水率如下：普通砼砌块一般在20%以下、轻集料砼砌块要求小于22%、灰砂蒸压加气砼砌块一般在65%以下、粉煤灰蒸压加气砼砌块一般在80%以下、蒸压灰砂砖一般在20%以下。从上面数据可以看出，除了加气砼砌块的吸水率高达65%~80%以外，其他几种新墙材的吸水率与红砖相近，但都与平衡含水率相差很大，如果在下雨天气没有很好的防雨措施，它们的实际含水率可接近各自的吸水率。如前所述，红砖的实际含水率对其实际干缩值影响极小，而水泥制品和硅酸盐制品的实际干缩值却随制品实际含水率的变化而发生很大的变化。
3、干燥和干收缩的速度
水泥制品的吸水速度和干燥速度比红砖要慢，硅酸盐制品如蒸压灰砂砖和蒸压加气砼砌块，它们的吸水速度比红砖还要慢得多，同时它们排走本身含水的速度也比红砖要慢得多，也就是说它们在大量吸水后在很长时间内都会具有一个很大的实际干缩值。
有关试验数据表明，在50℃的温度下进行干燥，红砖在2~4天便达到平衡含水率，而灰砂砖则需要7天才能到平衡含水率。若在温度为20±1℃、相对湿度60±10%的条件下进行测试，红砖在3天内干缩完成约90%，水份去掉约60%，而灰砂砖在3天内干缩只完成约15%，水份去掉约50%，在7天内干缩完成约35%，水份去掉约60%，在16天内干缩完成约60%，水份去掉约70%。另外，水泥制品在14天内还应该洒水养护，其后再进行自然养护至28天，以利于制品强度的增加和水份的干燥。因此，水泥制品和硅酸盐制品都必须在做成产品后放置一定的时间才能使用，以便使它们的强度和实际干缩值真正达到工程使用的要求。
4、产品强度
红砖的抗压强度不小于10 MPa,其抗折强度一般为2.5~3.5 MPa,而新墙材中除了灰砂砖的强度（抗压强度不小于10MPa,其抗折强度一般为2.5~3.0 MPa）与红砖相当外，其他新墙材在国家标准中要求的最小强度都很低，如蒸压加气砼砌块的抗压强度为1.0MPa，轻集料砼砌块的抗压强度为1.5MPa，普通砼砌块的抗压强度为3.5MPa，并且对抗折强度都没有提出要求。这种强度下的新墙材，它们承受自身的重量没有问题，但在广州建筑工程中单独用来作为一幅完整的墙体则很不理想，一方面，强度较低的新墙材其干缩值一般很大；其次，抗压强度低时它们的抗折强度也很低，经试验，当抗压强度为5.0MPa时,其抗折强度一般为1.0~2.0 MPa，这种情况下，砌体的抗剪强度就不理想；还有，强度低的砌体其使用功能很差。所以，我们希望还是尽可能使用强度比较高一些的新墙材。
三、广州市建筑工程所用新墙材的技术指标要求
为了减少建筑工程出现的裂漏问题，根据广州地区的建筑特点及气候特征，并经有关专家和有关单位认真研究和论证，市建委制定了广州市部分新墙材内控技术指标，具体要求见表A。
表A
产品名称
技术指标? 轻集料砼空心
砌 块? 普通砼空心
砌 块? 蒸压加气砼
砌 块? 烧结空心砖? 内隔墙
条 板
抗压强度? 外墙≥5.0MPa
内墙≥3.5MPa? 外墙≥7.5MPa
内墙≥5.0MPa? 外墙≥5.0MPa
内墙≥3.5MPa? 外墙≥5.0MPa
内墙≥3.0MPa? 抗折强度
≥3000N
干燥收缩（mm/m）? 0.4mm/m? 0.3mm/m? 0.5mm/m?? 0.6mm/m
密度等级（kg/m3）? ≤1000kg/m3? ≤1300kg/m3??? ≤80kg/m2
出厂时间? 成型后28
天以上? 成型后28
天以上? 出釜后15
天以上?? 成型后28天以上
另外，对灰砂砖也提出要在出釜后15天以上才能在建筑工程中使用。
对这些新墙材提出这样严格的要求，是为了保证新墙材在使用前已基本上具备较小的实际干燥收缩值和较高的强度，因为这时新墙材的含水率一般可达到很少而强度却已基本稳定。这为克服新墙材的干缩开裂提供了必要的前提条件。
四、应用新墙材的工程出现墙体开裂的机理分析
通过对广州市和深圳市大量已竣工的建筑工程进行调研，我们了解到以下几方面的情况：
1、并不是所有使用新墙材作为框架或框剪结构之填充墙的工程都会出现开裂或渗漏，出现问题的工程比例约占一半；
2、使用红砖或使用新墙材作为非承重墙的工程均会出现墙体裂漏的现象，但使用新墙材的工程存在问题的比例较红砖的大一些；
3、存在裂漏的工程，并不是每一堵墙都会出现裂或漏，而且出现的位置和方式各不相同；
4、向西方向的外墙比其他方向的外墙出现问题的机率大，最顶层外墙出现裂漏的情况比其他位置较为严重。
大量的调查和试验的结果表明，墙体出现裂漏的根本原因并不是因为使用了新墙材，而是由于没有按照新墙材的特性去进行使用，或没有完全按照有关要求去进行施工。红砖的使用已有二千多年的历史，人们对它的特性已了如指掌，所以出现问题的机会较少，但如果设计不合理或施工不当时同样会出现墙体的裂和漏，如向西方向外墙和最顶层的外墙及门窗洞口转角处等位置的裂缝。对于种类繁多的新墙材，由于目前很多人对它们的认识还非常肤浅，各类新墙材的特性又大不相同，在使用人员对其不甚了解的情况下，便简单地参照红砖的使用方法，这种现象非常普遍，这样，无论是材料技术指标、图纸设计还是工程施工等各个有关方面中任何一个细节的疏忽，都有可能导致墙体的裂和漏。
要分析墙体开裂的机理，对于框架结构和框剪结构来说，我们必须把每一堵墙所包含的梁、柱、门窗洞口和填充墙、抹灰层、外墙装饰层等视作为有机结合的一个“整体墙”。在这个“整体墙”中，由于许多的内在因素的影响，从而产生形式多样的内应力，这种内应力从墙体砌筑完成便已开始形成并一直会在墙体中发生变化。当变化过程中形成较大的内应力并集中在墙体的某一部位，而该处的抗拉强度不足以抗衡的情况下，则会产生裂缝并将这部份的集中应力逐步释放。
引起“整体墙”产生内应力的因素很多，并会随着这些因素的变化而发生很大的变化，其中主要表现在以下几方面：
1、墙体材料及砂浆等产品（材料）的实际干缩变形而产生内应力
内应力的大小与实际干缩值成正比，而实际干缩值的大小则与新墙材的标态干缩值、实际含水率是同方向变化，与产品的龄期是反方向变化。
2、砌体的沉缩而产生内应力
砌体在砌筑过程及砌筑完成后都会形成沉降收缩，它包括砌体在自重作用下产生的砂浆塑性变形而下沉，也包括墙体材料和砂浆的干燥收缩。其内应力的大小与砌体的沉缩量成正比。
3、温度应力而产生的内应力
温度的变化会引起材料的热胀、冷缩，钢筋混凝土的温度线膨胀系数为砌体温度线膨胀系数的两倍。当温度变化时，钢筋混凝土与砌体的变形不同步，由于建筑物是超静定结构，约束条件下温度变化引起足够大的变形时，建筑物将产生温度应力，即在“整体墙”产生内应力。内应力的大小与温度的变化成正比，这种温度应力在红砖墙体中同样会形成。另外，砌体基层与抹灰层之间也会形成一种温度应力。
当作用于构件的温度应力超过钢筋混凝土与砌体的抗拉强度时，将出现裂缝。所以，在楼梯间圈梁与砌体交接处、混凝土屋盖与墙体交接处，水平裂缝比较多。
对于墙体来说，门、窗洞口就是应力集中的部位。当温度变化时，混凝土和砌体产生温度应力，而顶层砌体门、窗洞口的角部又是正应力、温度应力都比较大的部位，这样，就出现了顶层砌体门、窗洞口的八字裂缝。
4、建筑物构造不合理引起的内应力
建筑物某些部位如果设计时刚性不足，则由于其自身的变形而产生内应力，如梁的跨度太大其中部的向下徐变量超过一定的限度时，又如悬臂梁过长而刚度不足以抵抗变形时，还有门窗洞口上面的过梁刚性小而向下弯曲等。这些内应力最终作用在墙体上。
五、新墙材墙体防裂漏技术方案的基本要求
墙体出现开裂都必然有它的内在原因，根据“整体墙”开裂的机理，墙体要产生较大的开裂则会经过下面三个步骤：
1、“整体墙”内部形成了较大的内应力；
2、内应力在墙体的某一部位出现应力集中；
3、在应力集中的部位，砌体的抗拉强度不足以抗衡集中应力的作用，以产生裂缝的形式表现，同时并将这部份的集中应力不断释放，逐步形成较大的裂缝。
要减少墙体开裂问题，就应该从这几方面去研究相应的预防和解决的办法，现简述如下：
1、减少“整体墙”中的内应力
（1）尽量减少墙体材料等产品的实际干缩值
可通过降低新墙材产品的标态干缩值、实际含水率和保证龄期的方法来实现；
（2）让砌体大部分的沉缩变形发生在墙体压顶及抹灰之前
如控制砌体日砌高度，同时墙体压顶时间要适合，并要求压顶方式及砂浆饱满度符合有关规定。
（3）从设计方面减少温度应力
一是在较长的墙上设置控制缝(变形缝)，该缝的构造既能允许建筑物墙体的伸缩变形，又能隔声和防风雨，当需要承受平面外水平力时，可通过设置附加钢筋达到。这种控制缝的间距，对砼砌块及硅酸盐制品一般不应大于6m；
二是提高顶层框架柱的刚度，加大顶层砌体砌筑砂浆强度，并在砌体中配置一定数量的抗裂钢筋，其配筋率从0.03%~0.2%，该配筋率又抗裂，又能保证砌体具有一定的延性；
三是屋面设置具有防水性能的保温隔热层，女儿墙与保温隔热层宜软连接（设伸缩缝），屋面应设置分割缝；
四是顶层砌体门、窗洞口加小构造柱、小圈梁，与建筑物构造柱、圈梁连接为整体；同时增加配筋，钢筋间距为250~300mm，通长放置，并在洞口内外粘贴L形钢筋网片，加强墙体的整体性。
（4）避免建筑物构造设计不合理引起的内应力
设计过程中，不能完全只按照设计规范允许的挠度来考虑问题，应该考虑到新墙材的特性，即它的抗折强度及抗拉强度比较低，不能承受砼梁过大的向下徐变量而产生的集中应力。这样便能避免不必要的变形压力或拉力，还有门窗洞口上面的过梁刚性也应足够等等。
2、尽量避免在墙体的某一部位出现应力集中，并在有可能出现应力集中的部位，采取有效的技术措施以增加砌体的抗拉强度
如果实际墙体是强度足够的均质体，则不会形成应力集中。前述被视为“整体墙”的墙体是非均质体，它包含有梁、柱、门窗洞口和填充墙、抹灰层、外墙装饰层等，这些不同结构物体的交接处是最容易产生应力集中的，这是我们最常见到出现裂缝的位置，所以必须把这些部位有机地连接好，以便将此处的集中应力尽量分散到“整体墙”的其他位置，进而以极微小裂纹的形式把内应力释放，这种裂纹一般不容易察觉。第二类容易产生应力集中的位置是与后期施工有关的，比如在预埋暗线管处，由于砌体受到扰动，或者在藏暗线管后，沟槽内的砂浆填塞不饱满密实，填塞砂浆因收缩造成与墙体抹灰层结合不牢等，影响了砌块间的粘结，破坏了墙体的整体性。还有一类是由于使用了断裂砌块砌筑、砌体存在瞎缝、预留洞口填塞不严、灰缝不饱满等不按照有关规定施工操作所引起的的应力集中。
上述集中应力逐步变化，当墙体的抗拉强度小于集中应力时，裂缝便由此而产生，如果是贯通的裂缝并位于外墙或洗手间经常接触水的地方，则同时会发生渗漏现象。当然，外墙饰面砖工程中，如果灰缝不饱满而进水，并且饰面砖里面存在空腔时则会起到储水的作用，而这里面的水会慢慢地渗进内墙面，特别当外面是阳光灿烂的高温时，会将这些水加温甚至形成水蒸汽，使空腔内产生较大的水蒸汽压力，进而加快内腔积水渗透到墙内侧的速度。这也是我们经常遇到的较为严重的渗漏现象。
解决这些应力集中的方法很多，如设计预留墙柱拉结钢筋，面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱，抹灰层挂防裂网，防止外墙施工出现空鼓和使用防水设计和施工等。这些方法主要是为了让墙体成为一个可以尽量分散集中应力的完整结构，同时也是提高墙体自身抗拉能力的技术措施，这样，墙体的裂漏问题便可得到较好的改观。
参加单位及人员：
广州市墙材革新与建筑节能办公室：杨树荣、阮凤清
