基于石膏板墻基層的砂漿收縮開裂性能研究

苑慶濤，梁少崗，盧明剛，林志強，王 健，李鵬浩

（中建八局第二建設有限公司，山東 濟南 250022）

0 引言

隨著雙碳目標的落地，綠色發(fā)展、低碳發(fā)展將成為新時期發(fā)展的主旋律，傳統(tǒng)建筑業(yè)勞動生產(chǎn)率低、能源消耗大、對環(huán)境污染嚴重，已無法滿足新時期建筑業(yè)發(fā)展要求，為盡快實現(xiàn)碳中和宏偉目標，也應加快改革創(chuàng)新步伐。因為裝配式建筑具有節(jié)約資源、降低產(chǎn)業(yè)耗能、降低環(huán)境污染、提高施工效率和保證施工質量的優(yōu)點，所以已成為傳統(tǒng)建筑業(yè)升級轉型的方向［1］。

裝配式房屋住宅建筑中的預制“三板”，即預制墻板、預制樓梯板、預制樓板；各地政府出臺相關政策，要求新建商品住宅、公寓、保障性住房等建筑單體項目應用“三板”比例不低于 60 %。而石膏板墻因為其施工方便、隔音防火效果好、綠色環(huán)保污染小等特點，成為內(nèi)隔墻的主要材料之一，但如何處理好輕質石膏板墻與干混抹灰砂漿應用過程中空鼓和開裂的問題，也就成為影響石膏板墻推廣的困難之一。

綜上所述，不同配合比的干混砂漿與輕質石膏板墻基層的結合性能研究，對于降低后期因墻面空鼓開裂造成的維修費用，提高施工質量等方面意義重大。本次試驗選取 5 種不同配合比的砂漿進行收縮開裂性能方面的試驗，得到有益的試驗結果［2］。

1 試驗設計

1.1 原材料

試驗用砂漿選用預拌砂漿，分別選取 M20、M15、M10、M7.5、M5 等 5 種不同配合比的干混抹灰砂漿，砂漿配合比數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 干混抹灰砂漿配合比

1.2 試驗方案與試件制作

本次試驗采用現(xiàn)行砂漿收縮開裂性能基本試驗方法，現(xiàn)場制作每種標號砂漿 40 mm×40 mm×160 mm的棱柱體試件 3 組，砂漿裝入試模，振搗密實后放入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護 7 d，拆模編號同時標明測試方向，將試件移入溫度 20±2 ℃、相對濕度為（60±5）% 的試驗室中預置 4 h，記錄初始長度后，然后第 7、14、21、28、56、90 d 分別測定試件的長度，即為自然干燥后的長度［3］。

在進行砂漿試塊收縮率實驗室測量的同時，在施工現(xiàn)場同時拌制相同標號砂漿選取試驗區(qū)域進行施工，得到的觀感數(shù)據(jù)與試驗室數(shù)據(jù)進行對照分析。為保證施工現(xiàn)場保證相同條件要求，每種標號選取項目單體中間樓層 10 層、11 層 6 戶作為試驗區(qū)域，分別用 M20、M15、M10、M7.5、M5 以及石膏砂漿進行施工，每種標號選取一整戶室內(nèi)全數(shù)墻面進行施工，保證整個戶內(nèi)區(qū)域內(nèi)無其他因素影響。

2 試驗結果及分析

2.1 試件收縮結果分析

實驗室測定數(shù)據(jù)如表2 所示，由砂漿收縮開裂性能試驗得到不同標號砂漿 7、14、21、28、56、90 d 的試驗收縮值，繪制不同標號砂漿收縮值隨齡期變化曲線圖如圖1 所示，由圖1 中數(shù)據(jù)分析，砂漿最大收縮率28 d 為 0.18 %，最小為 0.11 %。水泥膠砂（標準砂）試件在0.5 水灰比下一般為 0.05 %～0.06 %；普通砂漿一般為 0.08 %～0.09 %，在干燥條件下一般為 0.09 %～0.10 %。

圖1 試件收縮值隨齡期的變化曲線

表2 不同齡期試件收縮值

由圖1 可知，混凝土的塑性收縮裂縫與砂漿中的水膠比有很大關系，即砂漿水膠比越大，砂漿塑性收縮裂縫越大［4］；反之，越小。因此，想要防止或減少砂漿塑性收縮開裂就要根據(jù)墻體基層選擇合適的抹灰找平材料，輕質石膏板墻應選擇石膏砂漿進行找平。

2.2 試驗區(qū)域觀感數(shù)據(jù)分析

對施工現(xiàn)場試驗區(qū)域不同標號砂漿在 7、14、21、28、56、90 d 的觀感質量情況進行對比，7、14、21、28 d 時 6 種不同標號砂漿表面均未有裂縫、空鼓現(xiàn)象，第 56 d 時 6 種不同標號砂漿表面存在不同程度的裂縫及空鼓，現(xiàn)將每個試驗區(qū)的裂縫及空鼓情況統(tǒng)計如表3 所示。

表3 試驗區(qū)觀感情況 條

選取不同標號砂漿在試驗區(qū)進行抹灰試驗，在外部條件及施工工藝相同的條件下，對試驗區(qū)不同標號的實驗結果進行分析可以得到圖2。如圖2 所示，6 種不同水膠比的砂漿在 90 d 內(nèi)發(fā)生空鼓、開裂及爆灰等問題中，M20 砂漿最多，有 33 條問題；石膏砂漿最少，有 5 條問題，可以得到在基于輕質石膏板墻時不同標號砂漿中，水膠比越大，砂漿開裂、空鼓問題越多［5-7］。

圖2 試驗區(qū)不同標號砂漿觀感情況圖

3 機理探討

不同標號砂漿的水膠比不同，不同的水膠比對砂漿塑性收縮及其早期塑性開裂性能影響的機理具體分析如下。當水膠比在較大情況下時，砂漿拌合物沒有足夠的水向混凝土表面遷移，使得混凝土的蒸發(fā)速率很快超過泌水速率，體系中收縮力急劇增大，從而較早地達到砂漿的臨界壓力［8］。對尚處于塑性階段的砂漿來說，由于砂漿還沒有形成一定的抗拉強度來抵抗塑性開裂能力，砂漿很容易開裂；相反，當水膠比較小時，砂漿拌合物體中的自由水分較多，水分蒸發(fā)速率較慢，砂漿塑性收縮開裂過程較為緩慢，開裂空鼓等問題也相對較少。

輕質空心石膏板墻抗壓強度＞3.5 MPa，普通條板的軟化系數(shù)＞ 0.4，砂漿強度＞5 MPa，在輕質石膏板墻基層上進行抹灰時，基層遇水軟化，在砂漿強度逐漸升高的過程中，基層板墻墻體存在被高標號砂漿收縮扯裂，并且空鼓等問題。水膠比越大，砂漿強度越大，石膏砂漿強度最小，石膏板墻試驗區(qū)域內(nèi)開裂、空鼓等問題只發(fā)生 5 處，可以得到水膠比是影響輕質石膏板墻基層上砂漿抹灰成型質量的主要因素。

4 結論

1）對于砂漿在不同水膠比條件下，在輕質石膏板墻基層上進行觀察試驗的同時制作砂漿試塊進行收縮性能測量，得出 M20 砂漿收縮值最大，最容易開裂；石膏砂漿收縮值最小，開裂空鼓問題最少。本實驗得出水膠比是影響砂漿收縮及其早期塑性開裂最主要因素。

2）水膠比是影響砂漿收縮及其早期塑性開裂主要因素，可通過調整砂漿的水膠比來改變砂漿塑性收縮及其開裂，基于輕質石膏板墻基層的抹灰材料選擇時可降低砂漿水膠比，選擇石膏砂漿進行墻體基層找平，甚至可以在輕質石膏板墻安裝過程中嚴控質量，內(nèi)墻批白時可直接在板墻位置進行批白，保證成型質量。Q