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加气混凝土砌块墙面抹灰层的空裂原因分析及解决方案发布时间：2011年01月17日浏览次数：2035外墙保温施工过程中对加气混凝土砌块墙面抹灰层的空裂原因分析及解决方案西安朗思泰节能科技有限公司凌志新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、浇注发泡、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，在相应的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施工后出现空鼓、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外强保温施工中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。化学收缩，又称水化收缩，水泥水化会产生水化热，使固体体积增加，但水泥-水体系的绝对体积缩小。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7%~9%，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，而宏观体积收缩；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，在没有外界水份补充的情况下，抹灰砂浆因自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份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。2.2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份的能力。胶凝材料要有足够的水份进行水化、凝固，这样才能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（Tobermorite，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。加气混凝土的空隙率一般达70%~80%，其中由铝粉在碱溶液中进行化学反应产生的氢气造成的气孔约占40%~50%，这部分气孔大部为闭气孔；由水份蒸发留下的毛细孔造成的气孔约20%~40%，大部分气孔的空间为0.5mm~2mm，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。05级加气混凝土宏观孔分布表1试件编号孔径分布（mm）孔隙率（%）抗压强度（MPa）≤0.50.5~11~1.51.5~2≥2116.2%47.1%32.8%3.3%0.6%75.24.10219.2%49.0%25.6%5.5%4.5%75.43.80314.1%36.0%33.7%8.4%7.8%77.42.40测试结果表明，孔径为0.5~1.5mm的宏观气孔达总气孔量的74.4%，小于0.5mm的微孔和毛细孔为16.7%；立方体抗压强度指标为3.43MPa。05级加气混凝土的比重约2.3，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1%~3%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30天。由于加气混凝土的气孔大部分是“墨水瓶”结构的气孔，只有少部分是水份蒸发形成的毛细孔，所以毛细孔作用较差，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，水份散失太快，则砂浆还未初凝，砂浆的水份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份不充足。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0.081~0.29W/(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0.93W/(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很多，这样就造成了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很多，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、加气混凝土砌块与建筑砂浆之间产生巨大的温差变形力σ，而加气混凝土制品的抗拉强度一般约为0.25MPa左右。因此当温差变形应力σ﹥0.25MPa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。2.4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0.8mm/m左右，普通抹灰砂浆的线收缩在0.03mm/m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。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，详见表2。加气混凝土干燥收缩值表1相对湿度，%554330130干燥收缩值，mm/m0.330.370.400.680.97同时，加气混凝土解湿时间长，导湿速度慢，其表面水份蒸发较快，内部水份蒸发缓慢，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份不能同步蒸发，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。加气混凝土和抹灰抗裂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。2.5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0.5MPa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2.3×104~2.6×104MPa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越高。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。2.6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由较大的差别，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。2.7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。2.8加强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，对气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，是加气混凝土的含水率差异大，相应产生变形