《常用施工方案大全》加气混凝土砌块墙面抹灰层空裂原因分析及解决方案.doc

加气混凝土砌块墙面抹灰层空裂原因分析及解决方案摘要：本文分析了加气混凝土砌块墙面抹灰层产生空裂的原因，提出了采用允许变形、诱导变形的柔性渐变技术解决抹灰层开裂的问题的技术方案。关键词：加气混凝土 裂缝 抹灰砂浆 柔性渐变1 前言随着我国墙体材料改革工作的不断深化，作为新型墙体材料主力军之一的加气混凝土材料，正被越来越多的人所接受。它是由硅质材料(石英砂、粉煤灰、铁尾矿、粒状高炉矿渣、页岩等)和钙质材料(水泥、石灰等)，加入适量调节剂、发气剂，经混合搅拌、浇筑发泡、胚体静停、切割、高温高压蒸养等工序制成的，具有质轻、隔热、保温、防火、吸声、可锯、可刨等多种特性，是一种能充分利用“三废”资源的新型节能型墙体材料。加气混凝土可制成建筑砌块或条板，作为结构材料和保温材料被广泛应用于工业与民用建筑的内外墙体中。然而，在加气混凝土墙面上抹灰施工后往往出现裂缝、空鼓甚至大面积脱落等现象，严重影响了加气混凝土的应用前景，在相当程度上阻碍了加气混凝土这种新型建筑材料的发展。毋庸置疑，解除加气混凝土材料发展的瓶颈，首先要解决好在加气混凝土墙面上抹灰后出现空鼓、脱落和开裂等技术难题，其关键是要弄清楚出现这一现象的原因。在这方面许多专家从不同角度进行了分析研究。综合各方意见，结合多年在外墙保温、防裂工程中的实际经验，我们对加气混凝土墙面抹灰层空裂原因进行理论上的探讨，并提出了相应的解决方案。2 加气混凝土墙面抹灰层空裂产生的主要原因2.1抹灰砂浆自身收缩引起开裂抹灰砂浆收缩是引起裂缝最常见的因素之一，它主要包括化学减缩、干燥收缩、自收缩、温度收缩及塑性收缩。每种收缩各有特点，在引起抹灰砂浆开裂时表现各不相同。化学减缩，又称水化收缩，水泥水化会产生水化热，使固相体积增加，但水泥水体系的绝对体积减小。所有胶凝材料水化后都有这种减缩作用。大部分硅酸盐水泥浆体完全水化后体积减缩量为79，在硬化前，抹灰砂浆水化所增加的固相体积填充原来被水所占据的空间，使水泥石密实，而宏观体积减缩；硬化后的抹灰砂浆宏观体积不变，而水泥水体系减缩后形成许多毛细孔缝，影响了抹灰砂浆的性能。干燥收缩是指抹灰砂浆停止养护后，在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩。自收缩是指抹灰砂浆初凝后，水泥继续水化，在没有外界水分补充的情况下，抹灰砂浆因白干燥作用产生负压引起的宏观体积减小。自收缩从初凝开始，主要发生在早期。抹灰砂浆的温度收缩又称冷缩，是抹灰砂浆内部由于水泥水化温度升高，最后又冷却到环境温度时产生的收缩。温度收缩的大小与热膨胀系数、抹灰砂浆内部最高温度和降温速率等因素有关。抹灰砂浆的塑性收缩是指抹灰砂浆硬化前由于表面的水分蒸发速度大于内部从上至下的泌水速度，而发生塑性干燥收缩。抹灰砂浆表面发生塑性干缩受时间、温度、相对湿度及抹灰砂浆自身泌水特征的影响。一旦抹灰砂浆具有一定的强度，不能通过塑性流动来适应塑性收缩，此时就会发生塑性收缩开裂，抹灰砂浆的塑性收缩缝，无论是否可见，都会影响抹灰砂浆的耐久性。通常，由于抹灰砂浆早期强度增长很快，强度增长周期比较短，而其各种收缩周期却很长，这种强度增长周期与收缩周期的不协调是导致抹灰层开裂的一个重要原因。由于抹灰砂浆存在这些收缩，将不可避免地会产生拉应力，当拉应力超过抹灰砂浆的抗拉强度时，就会出现裂缝。22 抹灰砂浆保水性不能满足加气混凝土的吸水要求保水性是指砂浆保持水分的能力。胶凝材料要有足够的水分进行水化、凝固，这样才能形成满足设计要求的抹灰砂浆层。在施工过程中，要求砂浆中各组分材料彼此不发生分离而产生析水和泌水现象。若砂浆在使用过程中发生泌水、流浆等现象时，则会使砂浆与砌体基层之间粘结不牢，并且由于失水而影响砂浆正常凝结和硬化，使砂浆强度降低。加气混凝土是一种具有高分散多孔结构的硅酸盐建筑材料，其结构主要由托贝莫来石(Tobermori-te，5CaO·6SiO2·6H2O)C-S-H凝胶和水石榴子石组成，整个结构总体构成坚固的多孔人造石。多孔性是加气混凝土最主要的特性。加气混凝土的孔隙率一般达7080，其中由铝粉在碱溶液中断化学反应产生的氢气造成的气孔约占4050，这部分气孔大部为闭气孔；由水分蒸发留下的毛细孔造成的气孔约2040，大部分气孔的孔径为052mm，平均孔径约1mm左右。气孔总量、气孔分布、气孔壁厚度及其水化产物种类数量和结晶度，直接影响着其物理力学性能。表1是采用显微镜观察法对05级加气混凝土宏观气孔的测定结果。测试结果表明，孔径为0515mm的宏观气孔达总气孔量的744，小于05mm的微孔和毛细孔为167；立方体抗压强度指标为343MPa。05级加气混凝土的比重约23，孔隙率高达76，多孔结构会破坏材料的毛细管作用，在自然状态下加气混凝土的体积平均含湿率仅为13左右，而且在空气中的吸湿性小而缓慢。针对加气混凝土材料的孔形结构基本上为分散独立的多孔结构，而不是像粘土砖那样的毛细孔管结构，有人把加气混凝土的孔形结构比作“墨水瓶”结构嘴小肚子大。这种孔形结构吸水多而且速度慢，表面浇水不易浇透。根据对05级加气混凝土吸水试验结果，在浸水后1h内吸水速度很快，可达总体积含水率的50(总体积饱和吸水率约为45左右)，10h后吸水速度极其缓慢，要达到饱和吸水率大概需要30d。由于加气混凝土的气孔大部分是“墨水瓶”结构的气孔，只有少部分是水分蒸发形成的毛细孔，所以，毛细管作用较差，从而造成了加气混凝土吸水多、吸水导湿缓慢的特性。因此，当新抹灰砂浆上墙后，如果它的保水性不大，水分散失太快，则砂浆还未初凝，砂浆中的水分就被加气混凝土墙面吸走或表面挥发掉，造成抹灰砂浆中水泥水化所需的水分不充足。这样会造成砂浆强度不高、粘结力下降以及使抹灰砂浆收缩太快，尤其在抹灰砂浆与加气混凝土相结合的界面处。当砂浆层的强度增长还不足以抵抗收缩拉力的时候，砂浆层的过大、过快收缩势必造成开裂。同样，由于这时砂浆层与加气混凝土墙面的粘结力，也还未达到足以抵抗由于砂浆层的收缩而造成的砂浆层在加气混凝土墙面上的滑动，因而会发生空鼓现象。所以，当使用普通水泥砂浆对加气混凝土墙进行抹灰处理时，由于其保水性差，必然达不到加气混凝土吸水量大、“吸水先快后慢时间长”的特点，使砂浆的硬化、强度和粘结力均受到影响，从而导致抹灰层出现空鼓、裂缝甚至脱落现象。2.3抹灰砂浆与加气混凝土墙面导热系数、线膨胀系数相差过大加气混凝土的导热系数一般约为0081029w(m·K)，因温变的线膨胀系数为8×10-6mm(m·)；而普通抹灰砂浆的导热系数约为093W(m，K)，普通抹灰砂浆的线膨胀系数为10-4mm(m·)左右。由此可见，普通抹灰砂浆的导热系数和线膨胀系数都比加气混凝土材料的大很多。所以，随着环境温度发生变化时，普通抹灰砂浆吸收或释放热量都比加气混凝土要快许多，这样就造成普通抹灰砂浆温度变化比加气混凝土要大，从而在两种材料之间产生比较大的温差。这种温差使得普通抹灰砂浆的变形速度比加气混凝土的变形速度要快许多，同时，由于线膨胀系数的不一致，使得普通抹灰砂浆随温度变化发生的热胀冷缩变形量也要比加气混凝土的变形量大许多，从而会在加气混凝土墙面和抹灰砂浆之间、加气?昆凝土砌块与砌筑砂浆之间产生巨大的温差变形应力口，而加气混凝土制品的抗拉强度一般约为025MPa左右。因此当温差变形应力>025MPa时，就不可避免地会出现开裂现象；同时，当受温度变化，热胀冷缩产生的应力差大于抹灰砂浆抗拉强度和粘结力时，抹灰层也会出现空鼓以及开裂现象，尤其在应力比较集中的加气混凝土砌块之间、墙顶处、门窗洞口四周等处。这种由于导热系数差异和线膨胀系数差异引起的热胀冷缩而产生的温度应力，会使加气混凝土墙面抹灰层，在经过反复的年温差形变影响后，出现开裂及脱落现象。24抹灰砂浆与加气混凝土的线收缩相差过大加气混凝土的体积安定性受湿度影响变化较大，它吸湿膨胀，干燥收缩，其干燥收缩系数比普通抹灰砂浆大。加气混凝土的线收缩为08mmm左右，普通抹灰砂浆的线收缩在003mmm左右。当加气混凝土的收缩应力超过制品抗拉强度或砌体粘结强度时，砌块本身或墙体接缝处就会出现裂缝同时，加气混凝土解湿时间长，导湿速度慢，其表面水分蒸发较快，内部水分蒸发缓慢，形成沿厚度方向含湿率差很大，当抹灰层已硬化干燥时而加气混凝土基层仍然含湿较大，造成抹灰基层与抹灰层水分不能同步蒸发，干燥收缩不同步，使得抹灰层干燥收缩应力过大，抹灰基层与抹灰层干燥收缩变形量不一致而使抹灰面层开裂或空鼓。加气混凝土和抹灰砂浆两种材料存在着较大的变形差，在两种材料受到冷热干湿作用时，则其变形量和变形速度也会不一致，这必然会造成加气混凝土与抹灰层接触处出现空鼓开裂。25抹灰砂浆和加气混凝土的强度相差较大加气混凝土的强度比较低，抗压强度一般在5MPa左右，抗折强度在05MPa左右，弹性模量在2.3×103MPa左右，是一种弹塑性材料，极限拉伸变形值比普通混凝土约大4倍，因此在受力后加气混凝土适应变形的能力较强；而普通抹灰砂浆的强度一般在几十兆帕以上，弹性模量一般为23×1042.6×104MPa其适应变形的能力较弱。加气混凝土与普通抹灰砂浆二者受力变形差较大，当水泥砂浆抹灰强度越高，抹灰层越厚，刚性越大就越不适应加气混凝土的变形特性；相反，抹灰层较薄，强度较低，在改善粘附条件的情况下适应加气混凝土的变形能力就会提高。所以，当加气混凝土与普通抹灰砂浆受湿度变化时吸水膨胀、脱水收缩以及当受温度变化时热胀冷缩都会引起变形不协调，在其接合面处产生剪切力，而加气混凝土适应变形能力又比普通抹灰砂浆强许多，因而会引起抹灰层空鼓、掉皮及开裂。同时，在相同荷载的作用下，加气混凝土的变形量较大，而抹灰砂浆的变形量比较小，由于两者的抵抗变形能力不一致，也会导致在应力比较集中处产生空鼓及裂纹。26 框架梁柱处变形差引起的开裂在框架结构中采用加气混凝土砌块进行填充时，由于框架柱、构造柱、横梁等处采用的是钢筋混凝土，其强度、热工性能、胀缩性能等都与加气混凝土有较大的差别，因而在受到冷热干湿等作用时，两种材料的变形速度和变形量也有较大的差别，所以在钢筋混凝土与加气混凝土这两种材料结合处存在着较大的变形差，而变形差引起的应力应变大于抹灰砂浆的抗拉强度时，则必然会在框架梁柱处等部位出现开裂空鼓现象。在实际工程应用当中，框架梁柱等钢筋混凝土与加气混凝土结合部位，通常是开裂最严重的部位，其主要原因也就在于这两种材料不同的变形差，导致了这些部位的开裂。27 砌筑砂浆不配套在国内，加气混凝土目前均采用普通水泥砂浆砌筑，砌体、砌缝材料与加气混凝土材料的导热系数、强度、收缩率等都不一致，而且可操作性不好，砌缝饱满度差，所以易在砌缝处造成抹灰层开裂。28 加气混凝土砌块本身质量因素的影响其一，加气混凝土切割表面呈鱼鳞状，砌体表面受损气孔及切割过程中残渣余屑的存在，对砌体及抹灰层会起隔离作用，影响砌体与砂浆的粘结力，使墙体易出现墙皮空鼓、开裂和脱落等。其二，由于加气混凝土含水量大，解湿时间缓慢，抗冻性能较差，所以容易在其表面层出现空鼓及开裂现象。其三，由于砌块强度较低，有的外形尺寸偏差较大，砌块质量不合格，会造成砌体的灰缝宽窄不一，抹灰层厚薄不均，引起收缩变形不一，从而使抹灰层出现空裂现象。其四，因砌块堆放条件、气候、浇水及出厂时间、施工周期等原因，使加气混凝土的含水率差异大，相应产生变形差异也大；另外，加气混凝土的密度大小不一，所产生的变形也不一致。这也会引起抹灰后空裂。29 施工操作因素的影响施工中，砌块墙体上留有的脚手眼以及面层的损坏部位等，要用不规则砌块或异物进行填塞，或使用不配套的浆料修补，会使该处易发生开裂。表面浮灰没有清理干净，没有充分湿润，砌体灰缝饱满度达不到设计要求，砌块有严重损坏，操作程序不标准等都会引起抹灰层出现空裂现象。在外墙的同一表面采用不同强度和收缩值的材料进行抹灰，这样，抹灰后容易在两种不同材料界面间发生开裂。210 设计因素的影响设计存在缺陷也会造成墙体开裂，主要表现在以下几个方面。(1)未考虑到地基沉降差异。(2)框架结构柱的拉结筋未明确设在灰缝位置，拉结筋部位的砂浆未表明强度要求。(3)建筑物未考虑温度应力的变化。(4)在梁底下口与加气混凝土砌块接触处塞填要求不明确。(5)楼层面按常规应抹踢脚线，一般砂浆属脆性材料，设计时未考虑砌体和抹灰材料的结合。(6)未考虑采用与加气混凝土性能接近的砌筑砂浆和抹灰砂浆。(7)对电线管及开关盒的安装方法无详细技术交底。有关资料表明，加气混凝土在20、不同环境相对湿度条件下的干燥收缩值变化很大3 加气混凝土内、外墙面抹灰层空裂原因差异分析对加气混凝土建筑内、外墙进行抹灰，抹灰层产生空鼓裂缝的原因存在一定的差异。在加气混凝土内墙面上进行抹灰，由于加气混凝土保温隔热作用，室内温度及湿度变化不大，所以由加气混凝土和抹灰材料导热系数差异、线膨胀及线收缩差异所引起的二者变形差异比较小，即加气混凝土内墙面抹灰层空裂受导热系数差异、强度差异、线膨胀及线收缩差异的影响比较小。所以，在正确设计、正确选用材料进行合理的施工时，引起加气混凝土内墙面抹灰层空裂的主要原因，就是由于抹灰砂浆的自收缩以及抹灰砂浆保水性，不能满足加气混凝土的吸水要求。而加气混凝土外墙面抹灰层空裂的原因，与上面分析的所有因素都有关系，是多方面因素共同作用的结果。4 解决方案砌筑时，要选用专用的砌筑材料对加气混凝土进行砌筑，灰缝砂浆力求饱满，嵌缝要用全柔性的材料。抹灰时，由于加气混凝土内、外墙抹灰空裂的原因存在差异，所以要选用不同的材料并采用不同的施工方案对加气混凝土建筑内、外墙面进行抹灰防裂。特别是对外墙抹灰时，一定要选用导热系数比较小的抹灰材料对钢筋混凝土与加气混凝土结合处进行均质化处理，即对这些易开裂的薄弱部位进行补充保温，使结合处的两种材料受温度变化的影响减小，这样钢筋混凝土与加气混凝土之间的变形差也会减小，因而出现开裂的几率也就大大降低了。在实际工程应用中，对加气混凝土框架墙体采用保温性能比较好的材料进行抹灰处理，减小温度变化对两种材料尤其是结合处的影响，即用保温材料对两种材料进行均质化处理，就可解决加气混凝土框架墙体抹灰层的开裂现象；而采用普通水泥砂浆对加气混凝土框架墙体进行抹灰时，由于普通水泥砂浆的导热系数很高，对钢筋混凝土与加气混凝土结合处起不到保护作用，因而受到温度变化响时不可避免地就出现了开裂现象。4.1加气混凝土内墙面用加气混凝土进行内墙保温时，单一的加气混凝土砌体结构就可达到节能的要求，所以在选用专用砂浆进行砌筑的同时，只需做好内墙面的抹灰防裂及装饰工作就可以了。由于加气混凝土的强度较小，所选用的抹灰砂浆要与加气混凝土材料相适应，要求这些砂浆的密度小，吸水吸湿性强，保水性好，隔热保温及透汽性好，拉应力变大，弹性模量及线膨胀系数小，强度低，和易性、亲和性好。可选用专用抹灰砂浆或粉刷石膏进行加气混凝土的内墙面抹灰，其主要技术指标应达到表3的要求。施工时，先用钢丝刷将墙面松散灰皮刷掉，用棉丝擦净，再浇水充分润湿，控制加气混凝土的含水率在15左右。然后选专用界面剂作基层处理，处理好加气混凝土表面的封闭气孔，减小吸水率，并使抹灰层与加气混凝土有很好的粘结力。这种界面剂要有很强的柔韧性和粘结强度，而且憎水性好，宜选用ZL喷砂界面剂。用专用喷枪将喷砂界面剂均匀地喷射到墙面上，厚度23mm，门窗口角喷砂时应先将玻璃挡住，24h后即可进行抹灰。抹灰可选用专用的抹灰砂浆，也可选用粉刷石膏进行抹灰。抹灰厚度控制在10mm左右即可。用粉刷石膏抹灰时，粉刷石膏水化后，主要生成呈网络结构排列的二水石膏晶体，与加气混凝土材料的多孔结构配合协调，具有良好的整体强度，同时粉刷石膏凝结时产生的微膨胀性，加强了抹灰层与加气混凝土墙表面的咬合能力，使抹灰层不易收缩开裂和空鼓。等抹灰层材料固化后，就可涂刷弹性底层涂料或刮柔性耐水腻子以及进行饰面处理。在选材时要注意，使外层材料的柔韧性要大于内层材料的柔韧性，同时外层材料的变形能力要比内层材料的变形能力强，这样，才能保证在加气混凝土内墙面上抹灰后长期不空裂。42 加气混凝土外墙面要解决加气混凝土外墙面抹灰层空裂的技术难题，除了要选用专用的砌筑砂浆进行施工外，最重要的是要选用与加气混凝土材料相适应的专用抹灰砂浆进行施工，这种抹灰砂浆的强度、导热系数、弹性模量、线膨胀系数、线收缩系数等性质都要与加气混凝土相适应，同时还要有很强的保水性和吸水性，和易性、亲和性好。实践证明，为了防裂，选用的抹灰砂浆的变形能力应大于加气混凝土的变形能力，其柔韧性要比加气混凝土好，强度和加气混凝土相差不大；同时抹灰层外面的抗裂层材料和饰面层材料的变形能力及柔韧性也要逐层加强，逐层渐变。也就是说，整个抹灰材料体系采用允许变形、诱导变形的柔性渐变技术，使各构造层的柔韧变形量高于内层的变形量，其弹性模量变化指标相互匹配逐层渐变，满足允许变形与限制变形相统一的原则，能随时分散和消解温度应力。山东临沂桃源大厦28层加气混凝土外墙外保温系统和山西太原双塔东街小区加气混凝土外墙外保温系统，就是采用了柔性渐变防裂技术，在经过一冬一夏的时间后，没有出现任何空裂现象，得到了山东及山西各界建筑同行的认可，已有多家电视台对该新技术和工艺的实际效果进行了宣传报道。这些工程先用界面剂进行基层处理，采用ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料作为加气混凝土外墙面的抹灰材料，采用ZL抗裂砂浆铺压耐碱玻纤网格布作为抗裂层，再涂上一层ZL高分子乳液弹性底层涂料进行防水，然后刮一层ZL柔性抗裂腻子，最后进行饰面装饰处理。各层材料的主要性能指标满足表4的要求。加气混凝土外墙面抹灰的简单工艺流程如下：(1)基层处理：用钢丝刷将加气混凝土墙面鱼鳞状疏松粉粒刷掉，用棉丝擦净，再浇水充分润湿。(2)涂刷界面砂浆：用专用喷枪将ZL喷砂界面剂均匀地喷射到墙面上，厚度23mm。界面处理的作用是不使加气混凝土过多地吸取抹灰砂浆中的水分，避免砂浆在未充分水化前失水而形成空鼓开裂。同时，也能增强抹灰层与加气混凝土墙的粘结力。(3)用抹灰材料进行吊垂直、水平通线、贴灰饼。(4)抹灰：由于在进行外墙外保温时，只用加气混凝土材料作保温的话，梁、柱等局部地方还很难达到保温隔热的规定要求，因此，还应做补充保温。选用ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料作为加气混凝土外墙面抹灰材料，不仅可做到补充保温的效果，而且也能达到加气混凝土外墙面抹灰的要求。同时该材料的粉料是由不同比例、不同弹性模量、长短匹配的多种纤维复合无机粉料和高分子有机粘结材料构成，具有很好的施工性能和抗裂性能。抹灰厚度在20mm左右即可。框架、异形柱等处与加气混凝土材料性质不同的地方，均统一用ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料进行抹灰找平找直。(5)抗裂防护处理：用铁抹子将配好的ZL抗裂砂浆薄薄地抹在抹灰后的墙面上，同时将耐碱玻纤网格布(网格布应事先按铺设面积尺寸裁好，并将两边包边部分裁掉)粘贴在抗裂砂浆上，从中间往四边压出砂浆，均匀地布满在网格布上，网格布要似露非露，若局部露网可用抗裂砂浆补满，总厚度35mm，网格布搭接3050mm，干燥后可隐约显露出网格布的轮廓。复合耐碱玻纤网格布后抗裂砂浆垂直墙面方向变形能力增加，沿墙面方向变形受到限制。(6)刮抗裂柔性腻子：在水泥砂浆抗裂层干燥后，用专用工具刮ZL抗裂柔性腻子进行找平处理，要求腻子层厚度控制在3mm以下。这种腻子具有很好的抗裂性及柔韧性，变形能力强，同时有很好的耐水性。(7)涂刷弹性底层涂料：等腻子层干燥后，就可开始滚刷弹性底层涂料，要求滚刷均匀，不透底，口、角可用毛刷刷匀。弹性底层涂料宜用ZL高分子乳液弹性底层涂料。这种弹性底层涂料具有很好的呼吸性和憎水性，低温柔性好，变形能力达300，耐冻融性好，可以有效地防止饰面层出现裂纹。(8)进行饰面装饰处理。通过以上的分层处理后，整个外保温系统都具有很好的呼吸性和憎水性，透汽性好，这样就使得水蒸气进少出多，有效地防止了因冻融循环而引起的开裂，而且也可防止内墙因水蒸气影响而产生结露等不良现象。同时，选用ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料进行分层抹灰处理后，可使各层材料的变形能力逐层加强，柔韧性逐层增加，内层产生的变形应力可被诱导释放出去，从而解决了因温度应力及收缩变形应力所产生的空裂现象。而且抹灰材料良好的保水性，也可解决加气混凝土吸水性强易产生空裂的问题5 结束语加气混凝土要在我国健康、快速发展，除了各级领导重视和政策支持外，我们的生产企业必须严把产品质量关，同时加紧研究专用砌筑砂浆和抹灰砂浆，并不断探讨先进的施工工艺。只有在实践中坚持不懈地探索和总结经验教训，才能进一步完善、提高和发展加气混凝土的应用技术，以促进加气混凝土建筑的健康发展，推动我国墙体改革事业的稳步前进。