解决预拌砂浆开裂问题探讨

[摘 要] 本文针对预拌砂浆开裂问题，从物理和化学反应两方面对其开裂原因进行探讨，并通过系列实验和长期的世间证明，通过改善骨料级配降低空隙率、外加掺合料降低水化热等措施均能有效减小砂浆开裂几率。
　　[关键词] 预拌砂浆 干收缩 级配 稠化粉
　　干粉（预拌）砂浆是指在工厂中将所有的必须组分：如胶粘剂、集料和化学添加剂充分混合而成。通过这种方法，可以生产出各种满足特殊应用需要，具有不同产品特性的干粉砂浆。如普通砂浆、墙面砂浆、地坪砂浆等。
　　各种砂浆对材料的抗收缩、抗龟裂、保温防潮等特殊要求不同，且施工要求的适宜性、保水性、凝固时间等也不同，这种特性需要按不同的要求选择原材料，并且采用科学的配方，严格配制才能实现。但墙面及地坪砂浆所出现的问题主要是开裂现象，而预拌砂浆整个配方体系中占有量最大，影响砂浆最为重要的因素之一是细集料。细集料一般为河砂或者机砂，他们是普通的砂浆产品必不可少的集料，其粒径级配、含水率、含泥量等直接影响到水泥砂浆的粘结硬度、抗压强度和施工性能。预拌砂浆对集料的质量和性能要求很严格，集料的强度和杂质取决于母岩的性能，如果母岩为风化较严重地带，则多为火山岩、变质岩、花岗岩，因此它所形成的集料为颜色较暗，成分较为复杂的集料；如果母岩为石英岩地带，它所形成的集料多为颜色较浅的石英砂。圆度较好的石英砂主要分布在河流中、下游地区，经过江水长途搬运和冲刷，因此含杂质较少。预拌砂浆中河砂多使用这类河砂集料。将河砂掏挖过后，须经水洗、烘干、筛选工艺成为不同级配的河砂集料。 
　　圆度好、质地浅、杂质少、含泥少的河砂目前成都地区较好的集中在广汉、金堂。而新津、大邑、彭山等地河砂品质较差，主要反映在含泥高，普遍为5～7%；砂偏细，河砂细度模数在1.4左右。而广汉金堂的砂含泥量为1.5%左右，细度模数在2.2左右。预拌砂浆的工程技术人员，在现有的原料上，根据不同品种的砂浆需求，严格调整配方，生产出合格的砂浆。近年来，由于国内基础设施建设规模不断扩大，政府对河道严格管理，提倡使用机械砂。因其售价较低，成都预拌砂浆企业不同程度机砂为一种细骨料进行配制，但由于机砂目前的加工手法和加工机械设备不理想，采用传统破碎机械加工，使生产出的机砂没有圆度，多含棱角状和片状颗粒，以及砂子裂纹多等缺陷。用此砂配制的砂浆其强度和施工性能虽能达到标准，但对砂浆品质都有一定的削弱。其次在生产机砂的矿石选材上没有严格的的硅质矿产原材料来选择：石英砂属于硅质矿产原料，硅质矿产原料指的是SiO2含量很高的天然矿物原料，通常包括石英砂、石英岩、脉石英、粉石英等。石英化学成分为SiO2，玻璃光泽，断口呈油脂光泽，贝壳状断口，硬度为7，密度通常为2.65～2.66g/cm3。颜色不一，无色透明的叫水晶，乳白色的叫乳石英。按其结晶习性分，三方晶系的为低温石英，又叫α石英，六方晶系的为高温石英，又称β石英。在这里特别强调集料在干粉砂浆中的重要性；对于干粉砂浆的研究，目前较多集中在外加剂和纤维材料上，对于集料的作用，往往被人们忽视。对提高预拌砂浆品质，特别是提高材料抗裂性、粘接性。目前部分外加剂如由四川格林瑞桑再生资源利用有限公司生产的砂浆稠化粉，不仅能提高砂浆的保水性，更重要是自身具有微膨胀性，可以抵消由于水泥干收缩部分影响，从而提高砂浆品质，是一种多用途外加剂。但是细骨料（集料）通常具有较高的强度，这些高强度的颗粒在硬化砂浆中起到骨架作用，当砂浆受力时，集料通常承担了大部分载荷。因此，集料的力学性能对于干粉砂浆的力学性能有重要的影响；同时集料的体积稳定性比水泥浆要高得多，在硬化砂浆发生干缩和湿涨的主要成分是水泥组分，集料则相对稳定，不仅如此，骨料（集料）还能起到限制干缩和湿涨变形，起到隔离和阻拦作用。一般认为，由于砂浆中的水分蒸发引起的砂浆抹灰层收缩，而这种收缩过程通常是从表面扩展到内部。表面收缩性大，内部收缩性小，致使砂浆表面承受拉力，内部承受压力，当表面的砂浆所受的拉应力超过其抗拉强度时，便产生裂缝、导致与基层粘接力降低，从而引起和基层的分离，产生空鼓和裂缝现象。
　　通过实践可以用以下方法来控制抹面及地坪砂浆的开裂及提高粘结效果：
　　①上面所述通过骨料（集料）级配及模数控制来减少抹灰砂浆中的孔隙率；同时也可以改善砂浆的工作性能；
　　②使用具有粘结、保水、微膨胀的外加剂，如砂浆稠化粉，减少用水量，减少失水产生的收缩，遏制裂缝的产生；
　　③加入一定量的矿物掺料（如粉煤灰、铝硅粉），矿物掺料含大量的玻璃微珠，表面积大，在具有相同的稠度时，特别是铝硅粉不仅有增加强度作用，更具有降低水泥水化热和微膨胀功能。
　　④掺入适量的生石灰，能形成胶状分散状态的氢氧化钙，在表面上吸附一层厚厚的水膜，具有良好的可塑性，减少用水量，减少干缩开裂。
　　⑤掺入适量聚合物干粉，可增加抹灰砂浆在不同基面上的粘接力。另一方面，由于抹面基层材质和施工处理上的问题:如加气砼砌块和砼景柱抹面砂浆之所以极易开裂、脱落，是因为其吸水率大，普通砂浆中水分易被砌块、砼等柱表面吸收，导致水泥水化不完全，造成砂浆强度低；而且加气砼表面起粉，强度低，不易与砂浆粘结；由于基层洗水率大，极易造成失水，水化反应不完全，造成砂浆开裂、脱落，加入保水性好的外加剂（甲基纤维素醚）后使之有优异的保水性，这样砂浆中水不易被吸收，水化较完全。在加入外加剂中特别注意，目前省外有的外加剂中主要含有木钙等成分，该成分在水泥和砂的温度较高时极容易产生“假凝”现象，使砂浆无法使用（必须进行二次搅拌）。最后在施工阶段，也必须严格按预拌砂浆施工规范执行，抹面砂浆每层厚度为1～2mm；待第二遍完全干燥后，再抹第二遍……。
　　减少和消除裂缝的另一种方法:国内外有关的研究实验说明，在1m3砂浆中掺入1.2kg以上的抗裂纤维，裂缝的消除几率可达99%。这主要是因为纤维在砂浆中呈三维乱向布局，当水泥砂浆发生收缩时，聚合物水泥砂浆与纤维共同承担因收缩而产生的应力，提高了材料的拉伸强度，避免了单一聚合物水泥砂浆拉伸强度在成形初期就接近极限拉伸强度，容易疲劳的问题。当收缩应力大到水泥砂浆产生的裂纹时，聚合物水泥砂浆失去作用。此时抵抗裂纹发展由纤维承担，纤维增强使聚合物水泥砂浆表现出更高的拉伸强度与断裂伸长率，具有更好的柔韧性与抗裂性能。研究表明，纤维由于材料的不同，分为高弹模纤维和低弹模纤维，掺入高弹模纤维，单纤维体积小于0.1%时，虽然不能提高砼及砂浆的强度，但都能大幅度提高其抗弯性能。
综上所述，预拌砂浆无论在骨料选用和砂子细度模数上和外加剂的选用上及配合比的设计到最后的施工工艺，都有可能引起砂浆开裂现象；要解决砂浆的开裂问题，必须从以上几个方面，严格按照砂浆生产中质量管理，施工中正常施工，使预拌砂浆行业健康发展，从而保证建筑工程质量。