摘 要:結(jié)合工程案例,從基層結(jié)構(gòu)、保溫砂漿材料、其他因素三方面分析了外墻內(nèi)保溫材料石膏珍珠巖類保溫砂漿使用過程中的開裂原因,并介紹了相應(yīng)的預(yù)防措施,通過工程實(shí)踐,總結(jié)了保溫砂漿的施工注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞:保溫砂漿,基層結(jié)構(gòu),石膏,加氣混凝土
中圖分類號: TU753. 8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1 概述
我國現(xiàn)有的建筑基本上是高耗能建筑,每年僅采暖煤耗就占國內(nèi)總能耗的15 % ,建筑采暖耗能正以超過2 倍于能源生產(chǎn)增長率的速度發(fā)展。我國的住宅建筑用于制冷、采暖消耗掉的能源,占家庭消耗能源總量的比例遠(yuǎn)大于美國等西方國家。必須提高住宅的能源利用效率,減少能源消耗。目前在建筑工程中根據(jù)絕熱材料的不同,主要可分為兩種保溫砂漿,即膨脹珍珠巖保溫砂漿、粉煤灰保溫砂漿。膨脹珍珠巖保溫砂漿是以水泥或建筑石膏為膠凝材料,以膨脹珍珠巖為骨料,并加入少量助劑配制而成,它的性能隨膠凝材料與膨脹珍珠巖的體積配合比不同而不同,是建筑工程中使用較早的保溫砂漿。在外墻內(nèi)保溫建筑中,保溫砂漿面層經(jīng)常出現(xiàn)裂縫。保溫砂漿的開裂原因復(fù)雜。
2 工程案例
該工程由三棟高層住宅樓組成,其中一棟為短肢剪力墻結(jié)構(gòu),短肢剪力墻結(jié)構(gòu)填充墻使用加氣混凝土砌塊墻,另外兩棟為普通剪力墻結(jié)構(gòu),窗間墻為加氣混凝土砌塊,總建筑面積98 000 m2 。設(shè)計(jì)要求所有臨空外墻內(nèi)側(cè)涂抹42 mm 厚保溫砂漿,以滿足保溫節(jié)能要求。主要施工工藝如下:
1) 對加氣混凝土砌塊填充墻要求基層墻面平整、無塵,使用水泥砂漿作底灰,使墻面與混凝土墻面處于同一水平面上?；炷翂γ媸褂媒缑嫣幚韯γ孢M(jìn)行處理。門口、窗口和與保溫砂漿交接處,抹出斜面接槎。
2) 水泥砂漿踢腳處的構(gòu)造。抹面分層進(jìn)行,第一層不大于5 mm ,待第一層基本干燥后再抹第二層,直到達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。面層按照設(shè)計(jì)要求采用涂料。涂料施工結(jié)束后,采用保溫砂漿的墻面依施工的先后順序,出現(xiàn)空鼓、開裂現(xiàn)象。裂縫寬度從開始的1 mm ,漸次發(fā)展到2 mm～3 mm ,保溫砂漿墻面出現(xiàn)質(zhì)量問題的占保溫砂漿施工墻面積的90 % ,墻面開裂、空鼓的分布部位主要有以下區(qū)域:水泥砂漿窗套與保溫砂漿接槎處、水泥砂漿踢腳與保溫砂漿墻面接槎處、砌體填充墻和混凝土墻面交接處。
當(dāng)按照水泥砂漿空鼓的修補(bǔ)工藝,將空鼓處砂漿清除后,使用保溫砂漿重新抹灰,結(jié)果出現(xiàn)修補(bǔ)區(qū)域與墻面其他部分交接處開裂、空鼓。且該區(qū)域石膏珍珠巖保溫砂漿喪失強(qiáng)度,出現(xiàn)“酥化”現(xiàn)象?？展膮^(qū)向墻面四周擴(kuò)散,問題更加嚴(yán)重。
3 裂縫原因分析
3. 1 基層結(jié)構(gòu)開裂
由于本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),主體結(jié)構(gòu)使用大量的加氣混凝土砌塊作填充墻材料。鋼筋混凝土和加氣混凝土兩種材料的性能差異是導(dǎo)致基層開裂的根本原因。根據(jù)調(diào)查,填充墻數(shù)量較多的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的開裂比率相對普通剪力墻結(jié)構(gòu)要高,從側(cè)面間接證明了基層材料差異是導(dǎo)致墻面開裂的主要原因。加氣混凝土砌塊墻和混凝土墻吸水率和收縮性能差異較大,兩者接縫處的抹灰層因此開裂。由于保溫砂漿的結(jié)構(gòu)具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散多孔的特點(diǎn),一旦外表層開裂后,進(jìn)行修補(bǔ)時后期抹灰材料中的水在表面張力的作用下將沿著孔縫向四周滲透,影響范圍擴(kuò)大。水分蒸發(fā)后,滲透影響范圍內(nèi)的保溫砂漿由于膠凝材料(石膏) 喪失強(qiáng)度“, 酥化”范圍相應(yīng)擴(kuò)大。水分蒸發(fā)后酥化范圍內(nèi)的砂漿由于完全喪失強(qiáng)度,所以表面發(fā)生開裂,其結(jié)構(gòu)分層脫離,外部表現(xiàn)為砂漿空鼓,進(jìn)而導(dǎo)致保溫材料功能的下降,降低保溫節(jié)能的效果。
因此,施工時除在不同結(jié)構(gòu)材料交接處采取加強(qiáng)網(wǎng)等輔助性工藝措施,還應(yīng)適當(dāng)加大工藝間歇,理想情況下工藝間歇時間為40 d ,目的是待兩部分材料性能差異的墻體充分變形后,再進(jìn)行后續(xù)施工,可避免出現(xiàn)基層開裂的問題。
3. 2 保溫砂漿材料本身開裂
采用內(nèi)墻面保溫砂漿的做法雖然保溫層的整體性好,但仍存在著面層開裂的可能。本工程墻面開裂情況存在以下兩個特點(diǎn):
1) 墻體開裂隨著施工時間的先后次序發(fā)生,頂部數(shù)層開裂情況比下部數(shù)層嚴(yán)重。
2) 墻體向陽面內(nèi)側(cè)的保溫砂漿墻面的開裂情況比背陰面墻體嚴(yán)重。文獻(xiàn)[3 ]提出在建筑物中,空氣的滲透是影響節(jié)能效果的一個重要因素,建筑物內(nèi)產(chǎn)生的水蒸氣可以造成結(jié)構(gòu)、墻體屋頂?shù)臐B透。除聚集式結(jié)露外,由室內(nèi)外溫差造成的墻體結(jié)露現(xiàn)象也是經(jīng)常發(fā)生的。若室溫為20 ℃,相對濕度為70 %的條件下露點(diǎn)為14 ℃,即墻體溫度小于14 ℃時墻面就會出現(xiàn)結(jié)露。在內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)體系中,保溫層置于內(nèi)側(cè),墻體溫度常小于14 ℃,即在保溫層與墻體結(jié)構(gòu)層界面處產(chǎn)生結(jié)露。由于保溫砂漿抹灰無法象保溫板材那樣設(shè)置空氣層或防潮層,不能有效地控制墻體結(jié)露,石膏珍珠巖保溫材料結(jié)構(gòu)松散,抗蒸汽滲透性差,吸水、吸濕后會使導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)一步增大,加劇結(jié)露現(xiàn)象,使保溫層處于潮濕狀態(tài)。結(jié)合文中提出的兩種特點(diǎn),可以看出墻體內(nèi)外溫差對保溫砂漿工藝性能的不利影響,尤其對于使用氣硬性材料作為膠凝材料的保溫砂漿影響尤為顯著。文獻(xiàn)[2 ]認(rèn)為,建筑石膏屬氣硬性膠凝材料,
在潮濕環(huán)境中其強(qiáng)度會大大降低。究其原因:
1) 石膏漿體硬化時,晶體在結(jié)晶共生過程中,由于結(jié)晶接觸點(diǎn)不穩(wěn)定,易發(fā)生歪曲和變形。在潮濕環(huán)境中出現(xiàn)溶解和再結(jié)晶,這種接觸點(diǎn)的溶解將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的降低。
2) 石膏硬化體是一個孔隙率較大的多孔體,晶體界面由微裂縫形成了細(xì)微裂縫的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),當(dāng)遇水后,由于水滲透到微孔內(nèi)形成水單分子薄膜,該水膜產(chǎn)生楔入尖劈作用,破壞了石膏晶體結(jié)構(gòu)之間的微單元結(jié)構(gòu),導(dǎo)致石膏制品強(qiáng)度降低。
3) 石膏具有溶解度高的特點(diǎn),當(dāng)水沿著或通過石膏制品表面流動時,石膏被溶解、剝離,從而引起強(qiáng)度降低。因此,進(jìn)行裂縫修補(bǔ)時,應(yīng)當(dāng)注意石膏的這個特性,采取措施避免墻體浸水和將裂縫空鼓區(qū)與正常墻面分隔后進(jìn)行修補(bǔ)的做法,消除潮濕和水的不利影響。在一般情況下,在結(jié)構(gòu)墻體上應(yīng)避免使用經(jīng)水浸泡后、粘結(jié)強(qiáng)度喪失較大的材料,即軟化系數(shù)小的保溫漿料。應(yīng)該選擇遇水不會二次分解或失效的或膠凝材料、骨料、助劑分布均勻的材料,以確保粘結(jié)材料達(dá)到適合的粘結(jié)效果。
3. 3 其他致裂因素
對于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等采用加氣混凝土等輕質(zhì)材料填充墻范圍較多的建筑,存在以下多種開裂因素。加氣混凝土由于特有的肚大口小的孔結(jié)構(gòu),且這些孔多是封閉及半封閉型的,這就決定了加氣混凝土具有兩大特點(diǎn):吸水速度慢,比磚墻慢2/ 3 倍左右; 吸水量大,飽和吸水率高達(dá)35 %～40 %。因水分滲透速度緩慢,故易在抹灰層與墻面粘結(jié)處聚集水分,使墻體含水量不勻,造成抹灰面開裂、脫殼。即便在加氣混凝土表面刷一層界面劑,將加氣混凝土表面空隙閉合,也只是解決了粘結(jié)問題,仍不能解決開裂問題。在這種情況下,應(yīng)當(dāng)考慮采用其他類型保溫材料。
4 防治裂縫的措施和建議
采用保溫砂漿的墻面面層應(yīng)當(dāng)設(shè)置抗裂防護(hù)層,例如采用由水泥抗裂砂漿、復(fù)合涂塑抗堿玻纖網(wǎng)格布、配套柔性耐水膩?zhàn)?、硅橡膠彈性底漆組成的抗裂防護(hù)層,可長期有效地控制面層防護(hù)層產(chǎn)生裂縫,提高抹灰類保溫砂漿的使用壽命和工藝性能。
從施工工藝的角度來看,水泥砂漿由于強(qiáng)度高于保溫砂漿,凝結(jié)時的收縮小于保溫砂漿,所以兩者結(jié)合處,水泥砂漿應(yīng)作為基層,反之,則必定產(chǎn)生空鼓。保溫砂漿本身粘結(jié)強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度相對較低,當(dāng)設(shè)計(jì)保溫砂漿厚度超過規(guī)范規(guī)定的35 mm 時,應(yīng)當(dāng)按照規(guī)范要求在施工時采取針對性加強(qiáng)措施。
案例工程由于工程造價和客觀條件所限,有些缺陷,例如加強(qiáng)網(wǎng)等措施只有在施工前采取,施工完畢后無法實(shí)施,所以只對裂縫處進(jìn)行了局部處理,沒有解決根本問題,實(shí)際留下了難以解決的頑癥。由于沒有針對問題原因,采取針對性策略解決,案例工程仍存在耐久性不足的缺陷。對于裂縫的修補(bǔ),按照前文所提出的原則,將擬剔除的部位與其他區(qū)域進(jìn)行分隔后,再進(jìn)行修補(bǔ)。
如區(qū)域面積較大,就將該區(qū)全部剔除,這也是和普通砂漿修補(bǔ)工藝的不同之處。在三種開裂原因中,基層結(jié)構(gòu)的開裂是保溫砂漿墻面的主導(dǎo)因素。由于這種原因?qū)е碌牧芽p,分布具有明顯的規(guī)律性。分布區(qū)域集中在填充墻和混凝土墻交接處,沿著兩種材料的接縫處開裂。后兩種因素導(dǎo)致的裂縫,分布有這樣的特點(diǎn):直接接受陽光照射的墻體開裂的比率遠(yuǎn)高于其他部位墻體。填充墻上保溫砂漿開裂的比率高于直接在結(jié)構(gòu)墻體上施工的保溫砂漿。而且,保溫砂漿墻面開裂后,具有明顯的時間效應(yīng),隨著時間的增長,會不斷繼續(xù)發(fā)展蔓延。因此,必須在前期及時進(jìn)行修補(bǔ)。
5 結(jié)語
通過本工程的工程實(shí)踐,可得出如下結(jié)論:1) 保溫砂漿的施工應(yīng)注重根據(jù)自身特點(diǎn)制訂工藝,避免由于施工工藝本身的不合理造成質(zhì)量問題。2) 相對于易造成抹灰墻面開裂的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)(因填充墻和混凝土墻體的材料差異造成的收縮差) ,應(yīng)考慮選用其他類型保溫材料或在施工工藝方面采取針對性措施。3)保溫砂漿作為抹灰施工工藝的一種,國家強(qiáng)制性規(guī)范規(guī)定對水泥的凝結(jié)時間和安定性進(jìn)行復(fù)驗(yàn),而保溫砂漿由于供貨時為半成品供貨,無法進(jìn)行膠凝材料的復(fù)試,易出現(xiàn)因膠凝材料不能滿足施工工藝要求而造成的質(zhì)量問題,建議國家盡快制訂相關(guān)規(guī)范,以滿足施工和生產(chǎn)需要。
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