淺議輕質(zhì)復合墻板接縫砂漿中水泥基的作用

輕質(zhì)復合墻板是近年來發(fā)展起來的一種低收縮、高性能的墻體材料，但在工程應(yīng)力應(yīng)用中同樣出現(xiàn)了開裂現(xiàn)象。經(jīng)工程實踐分析，引起開裂的主要部位是板縫處，尤其是門窗洞、轉(zhuǎn)角、板與結(jié)構(gòu)結(jié)合處的板縫，而這些部位也是墻體因溫、濕度變化、外來荷載、結(jié)構(gòu)徐變等產(chǎn)生應(yīng)力易集中的部位。解決開裂問題有兩條路徑：一是消除、分散、分解這些部位的應(yīng)力；二是提高這些部位抵抗應(yīng)力應(yīng)變的能力。前者受氣候、結(jié)構(gòu)特性及材料本身特性等影響難以實現(xiàn)。我們通過配制具有黏結(jié)強度高、收縮性小、高強度、高韌性的接縫砂漿，提高墻體的整體性和抗應(yīng)力應(yīng)變的能力，從而有效地抑制了墻體開裂。
1 主要原材料的選擇
1.1 水泥
水泥是主要的膠凝材料，同時也是影響砂漿性能的關(guān)鍵材料之一。接縫砂漿用的水泥宜選用收縮較低、強度尤其是早期強度較高的水泥，市場上可供選擇的水泥有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等。根據(jù)生產(chǎn)、施工經(jīng)驗和實驗室檢驗，我們選擇42.5級南華牌普通硅酸鹽水泥。
1.2 砂
用于接縫砂漿的砂為細度模數(shù)Mx=1.6～2.1之間的細砂，相關(guān)指標滿足GB/T14684-2001標準要求，并篩除3.0mm以上的顆粒。
1.3 礦物摻和料
試驗中，礦物摻和料主要用于調(diào)整砂漿的和易性、增加黏聚性和降低干縮，選用S95級磨細礦渣粉和Ⅱ級粉煤灰復合，等量取代25%（基準水泥），不降低同齡期強度而砂漿的工作性得到明顯改善。
1.4 外加劑
1.4.1 水泥改性劑：是一種遇水可分散的乳膠，摻入砂漿時具有一定的塑化、潤滑作用，從而達到一定的減水效果。試驗表明，改性劑能提高砂漿的早期強度20%-30%，增加韌性，降低脆性，但砂漿的粘聚性不理想，可操作性較差。與聚醋酸乙烯復合使用能達到較理想的效果。
1.4.2 聚醋酸乙烯：摻入砂漿中能增加砂漿的黏聚性，提高黏結(jié)強度，增加韌性，但對砂漿的抗壓強度基本沒有增強作用。試驗發(fā)現(xiàn)，聚醋酸乙烯對水泥的凝結(jié)時間有一定的影響，一般初凝時間延長1～3h，終凝時間延長2～3h。
1.4.3 108膠：是一種常用的建筑膠黏劑，對砂漿的工作性有一定的改善，能增加砂漿的黏聚性，但效果不如聚醋酸乙烯。
1.5 水
水質(zhì)滿足JGJ63-89《混凝土拌合用水》標準要求。
2 主要試驗過程
2.1 接縫砂漿的配制
根據(jù)工程施工經(jīng)驗和試驗條件，試驗設(shè)計側(cè)重兩方面的數(shù)據(jù)采集：一是測試砂漿的1d、3d強度，同時觀察試塊的早期收縮（從配制到終凝）情況。由于砂漿早期收縮的試驗方法存在爭議和實施難度，試驗數(shù)據(jù)誤差較大，試驗中我們只根據(jù)試塊入模后與模邊界的收縮情況來粗略地判定砂漿的早期收縮性能，以便選擇早期強度發(fā)展快而收縮相對較小、可操作性好的理想配比，具體試驗方案和結(jié)果見表2。
2.2 接縫試件制作
先將墻板切成150mm×100mm×75mm（板厚），其中一種帶接縫槽，一種取剖切面，每組每規(guī)格3塊計36塊。按表2的配比配制砂漿進行接縫。3d后測試試件的接縫性能。
3 結(jié)果分析與討論
3.1 礦物摻和料的作用機理
由表2可知，礦物摻和料能改善水泥砂漿性能而不降低砂漿強度。粉煤灰是煤粉燃燒后的產(chǎn)物，是一種由具有一定潛在活性的玻璃態(tài)物質(zhì)和非活性固體粉末組成的混合物，具有體積穩(wěn)定、質(zhì)量輕的特點，摻入到砂漿中能改變混合料的等級配比，改善和易性，增加保水性、保濕性，但單獨摻入時砂漿強度下降，特別是早期強度下降明顯。磨細礦渣具有較高的的活性系數(shù)，在一定摻量范圍內(nèi)能取代水泥而不降低砂漿強度，但礦渣的摻入會引起砂漿收縮面的增大。粉煤灰和礦渣合摻入能改善砂漿的工作性能，同時能提高砂漿的體積穩(wěn)定性，減少收縮。其作用機理主要表現(xiàn)為：（1）改善力學性能。不同種類、特性的摻和料進入水泥系統(tǒng)中，水化過程中相互誘導，水泥水化產(chǎn)生的Ca（OH）2及CaSO4等激發(fā)摻和料中活性組分參與水化，使得系統(tǒng)中的Ca（OH）2濃度降低，從而加速了水化速度。新增的水化物使得系統(tǒng)中的C-S-H、C-A-H、Al（OH）3膠體等組分更加豐富、密實，同時未參與反應(yīng)的部分細集料可起到填充水泥顆粒之間空隙和部分毛細孔，使得砂漿更密實，強度提高而收縮性降低。（2）改善工作性能。復合摻和料具有球形或光滑的表面，摻入砂漿中具有一定的塑化、潤滑作用，部分細集料與水尼顆粒相互包裹，使得砂漿稠度經(jīng)時損失小，水泥漿屈服應(yīng)力降低，黏度增大，表現(xiàn)出具有保水性能好、黏聚性好、不流掛、可操作性好等良好的工作性。
3.2 外加劑的作用
在試驗中采用了3種聚合物外加劑，均為有機膠黏劑，具有一定的黏結(jié)力、黏聚力和彈性，與砂漿復合后能發(fā)揮各自優(yōu)勢，既保持了砂漿的強度，又有較高的黏結(jié)力和韌性。試驗中發(fā)現(xiàn)三種聚合物作用效果各有不同，復合使用能獲得到優(yōu)勢互補，提高和改善砂漿性能。作用機理是：（1）聚合物均勻地分散在砂漿體系中，當水泥凝膠結(jié)料開始水化時，系統(tǒng)中的水分減少，水化物增加，聚合物聚集在水化物、集料、未參與反應(yīng)的水泥顆粒表面、砂漿與墻板界面及集料顆粒之間、水化產(chǎn)物與集料之間、水化物與水化物之間的毛細孔中。隨著水化的進行，砂漿中的水分進一步減少，聚合物凝結(jié)成膜，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物的彈性模量比砂漿硬化體的彈性模量低，使得砂漿的韌性增強，砂漿與墻板界面的黏結(jié)強度增加，從而提高了接縫效果。（2）由于均勻地分散在砂漿中的聚合物對水具有一定的吸附作用，同時均勻分散的聚合物膜能封閉砂漿中的種類毛細孔，抑制砂漿中水分的散失，降低干縮，增加砂漿的體積穩(wěn)定性。（3）聚合物中的極性基團與凝膠結(jié)料水化物凝膠極性離子能發(fā)生化學鍵作用，從而改善砂漿水化物的結(jié)構(gòu)，有利于吸收因砂漿干縮、外界作用等引起的內(nèi)外應(yīng)力，提高砂漿的物理性能。
3.3 企口接縫界面效果比剖切面好
這是因為企口界面的接觸面大，因而黏結(jié)力、界面嚙合力大，界面抗破壞能力強。接縫試件測試結(jié)果見表3。第6組試件的接縫效果相對較好，試件斷裂均出現(xiàn)在接縫界面以外的位置，說明接縫砂漿及接縫界面處的強度超過了墻板基體強度（主要是抗拉強度和抗沖擊強度）。
3.4 關(guān)于施工工藝與技術(shù)
3.4.1 界面問題。由于新型墻體材料的生產(chǎn)過程與黏土磚不同，因而界面情況也不同，水泥基輕質(zhì)復合墻板是用模具澆注而成的，接縫企口光潔，接縫砂漿與界面的黏結(jié)力差，易形成薄弱環(huán)節(jié)，因此，施工抹灰前應(yīng)對界面進行處理。試驗中采用的是在界面上涂刷一層水泥改性劑凈漿，以增強接縫砂漿與界面的黏結(jié)力，提高界面的黏結(jié)強度。
3.4.2 接縫寬度問題。由于砂漿的收縮普遍比墻板大，施工接縫的寬度必然井浪終影響絕對收縮量，即累計施工縫越寬，產(chǎn)生的收縮（收縮應(yīng)變）越大。因此，施工中應(yīng)采取擠漿措施，盡可能減小施工縫，并保證接縫處砂漿飽滿。一般工程中施工縫控制在5mm-8mm為宜。當墻體累計長度大于6m時，宜設(shè)置構(gòu)造柱，以減少累計收縮應(yīng)力，增加墻體的穩(wěn)定性。
3.4.3 墻板安裝時，往往因生產(chǎn)時間短或運輸、存儲過程中淋濕等造成墻板含水率偏高的現(xiàn)象，墻體安裝后仍有一部分水分散發(fā)而逐漸趨于與大氣中水分平衡，這個過程中，墻板會因失水而收縮。因此，施工過程中應(yīng)針對具體情況，預(yù)留部分板縫，等墻板水分平衡后再填入接縫砂漿。