關(guān)于干混砂漿開(kāi)裂的具體三大原因分析
干混砂漿開(kāi)裂原因分析
與混凝土不同,砂漿通常都是使用在一定的基材上。由于砂漿與基材在性能、初始狀態(tài)和所處環(huán)境等方面的不一致性,必然導致變形的不一致性,而這種變形的不一致性使得它們之間存在著(zhù)相互作用。另一方面,硬化砂漿具有一定的強度,以及一定的彈性變形性能。因此,能夠松弛一部分應力,也具有一定的抵抗外應力的能力。砂漿在使用過(guò)程中是否開(kāi)裂取決于砂漿和基材之間由于變形的不一致性而產(chǎn)生的相互作用與砂漿自身抵抗變形能力間的相互關(guān)系。如果前者大于后者,砂漿將開(kāi)裂。反之則不會(huì )開(kāi)裂。
1.砂漿與基材變形不一致性分析
砂漿與基材變形的不一致性表現在三個(gè)方面:
(1)自生體積變形
砂漿中的膠凝材料發(fā)生水化反應時(shí)通常伴隨著(zhù)體積變化,特別是以水泥作為膠凝材料的商品砂漿,水泥水化時(shí)通常表現為收縮。而基材通常是一些成熟度較高的材料,在干混砂漿使用時(shí),這些材料的反應已經(jīng)基本結束,因而不再產(chǎn)生自生體積變形,或者說(shuō)自生體積變形將是非常小的。因此,砂漿與基材的自生體積變形存在著(zhù)的差異。
(2)干縮變形
砂漿與基材干縮變形通常有非常大的差異,這種差異歸因于三個(gè)方面:
a.干縮變形率不同。由于砂漿與基材是不同的材料,因而它們的干縮變形性能通常是不一樣的。
b.初始狀態(tài)不同。所謂初始狀態(tài)不同,是指在干混砂漿使用時(shí),砂漿與基材的含水狀態(tài)是不同的。在干混砂漿使用時(shí),基層材料可能是干燥的,或者含有少量的水分。由于所能失去的水較少,因而也將產(chǎn)生較小的干縮變形。換句話(huà)說(shuō),在干混砂漿使用時(shí),基層材料已經(jīng)發(fā)生一定數量的干縮變形,剩余的干縮變形量與基層材料的剩余含水量有關(guān)。而砂漿處于完全飽水的狀態(tài),因而有大量的水可能失去,也就可能產(chǎn)生較大的干縮變形。由于砂漿與基層含水量不同,基層材料還可能從砂漿吸取水分產(chǎn)生濕脹。而砂漿一方面由于水分的蒸發(fā),另一方面由于基層材料的吸水,大量的水分失去。同時(shí),由于膠凝材料水化,使得游離水轉變?yōu)榻Y晶水或結構水,產(chǎn)生自干燥作用。這些作用綜合的結果,砂漿層有可能產(chǎn)生較大的干縮變形。
c.環(huán)境不同。一般來(lái)說(shuō),基層是處于內部,而砂漿層是處于外部。即便砂漿層與基層可能的失水量和干縮變形是相同的,但由于所處的位置不同,其干燥過(guò)程也是不同。由于砂漿處于面層,直接與周?chē)h(huán)境接觸,因而對環(huán)境的變化更為敏感。當環(huán)境比較干燥時(shí),砂漿層首先失去水分產(chǎn)生干縮變形,而基層由于有砂漿層的保護,因而失水較遲。環(huán)境越干燥,砂漿層越致密,基層材料的初始含水量越少,砂漿層與基層失水速率的差別也就越大,因而所產(chǎn)生的干縮變形差別也就可能越大。從砂漿與基材的接觸面來(lái)看,砂漿層的外側是一個(gè)含水率低于它的材料,因而砂漿層有失去水分的趨勢。而基層材料的外側則是一個(gè)含水率高于它的材料,因而有從外部得到水分的趨勢。
由于上述這些原因,砂漿層與基層所產(chǎn)生的干縮變形是不一致的,而且砂漿層的干縮變形通常比基層的干縮變形大得多。
(3)溫度變形。
溫度變化也會(huì )導致硬化砂漿和基層材料的變形。材料的溫度變形取決于材料的熱膨脹系數和溫度差。由于砂漿層和基層通常都是較薄的,它們的溫度一般不會(huì )有較大的差別。但是,由于它們是不同的材料,因而熱膨脹系數往往是不同的。砂漿層和基層材料熱膨脹系數的差異也會(huì )引起溫度變形的不一致性。
如果基層材料的熱膨脹系數大于硬化砂漿的熱膨脹系數時(shí),在溫度升高過(guò)程中,基層所產(chǎn)生的自由膨脹大于砂漿層所產(chǎn)生的自由膨脹。由于兩者相互作用下,基層處于受壓狀態(tài),砂漿層處于受拉狀態(tài)。當砂漿與基層材料熱膨脹系數的差異較大,或者溫度變化較大,有可能導致硬化砂漿的開(kāi)裂。
如果基層熱膨脹系數小于硬化砂漿的熱膨脹系數時(shí),在溫度升高過(guò)程中,基層所產(chǎn)生的自由膨脹小于砂漿層所產(chǎn)生的自由膨脹。由于兩者相互作用下,基層處于受拉狀態(tài),砂漿層處于受壓狀態(tài)。在這種情況下,硬化砂漿不會(huì )出現溫度開(kāi)裂。但是,在溫度降低過(guò)程中,基層所產(chǎn)生的自由收縮也小于砂漿層所產(chǎn)生的自由收縮。由于兩者相互作用下,基層則處于受壓狀態(tài),而砂漿層處于受拉狀態(tài),這種情況則有可能導致砂漿的溫度開(kāi)裂。
由此可以看出,在正常使用環(huán)境下,砂漿與基層之間不可避免地存在著(zhù)變形差。而這種變形差正是導致砂漿開(kāi)裂的動(dòng)力。
2.砂漿與基材相互作用分析
由上述分析已知在自然環(huán)境下,砂漿與基層的變形總是不一致的。如果它們之間沒(méi)有相互作用,這時(shí)砂漿的變形為es,而基層的變形為eb。盡管存在著(zhù)變形差,但沒(méi)有相互作用力。