商品砂浆抗裂性能的理论分析

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1、文档商品砂浆抗裂性能的理论分析王爱勤马新芬张承志白宪臣(1．北京市建筑材料科学研究院，北京100041；2．河南大学土木建筑学院，开封475001)摘要：本文通过对商品砂浆产生开裂原因的分析，指出导致商品砂浆开裂的动力是砂浆与基层变形的不一致性，这种不一致性来源于自生体积变形、干缩变形和温度变形，其中砂浆与基层干缩变形的不一致性尤为突出。干缩变形对砂浆开裂的影响不仅取决于失水量，也与失水时间和失水速度有着密切的关系。砂浆开裂的阻力是砂浆的弹性，而不是抗拉强度。解决砂浆开裂的根本途径是提高硬化砂浆的弹性变形能力，控制失水。关键词：商品砂浆；开裂；机理；措施1引言尽管商品砂浆品种繁多，

2、但许多砂浆都是用于表面，如：抹灰砂浆、地面砂浆、防水砂浆、修补砂浆、装饰砂浆等等。然而，在通常情况下，砂浆是一种脆性材料，在各种使用环境下极易产生开裂。事实上，普通砂浆的开裂已屡见不鲜。因此，如何提高砂浆的抗裂性能，避免砂浆开裂是许多商品砂浆研发人员所关心的问题。防止商品砂浆的开裂首先要明白砂浆开裂的原因，并在此基础上寻找防止砂浆开裂的措施。本文将对这些问题进行理论上的分析，为广大商品砂浆研发人员提供防止商品砂浆开裂的理论依据。2商品砂浆开裂原因分析与混凝土不同，砂浆通常都是使用在一定的基材上。由于砂浆与基材在性能、初始状态和所处环境等方面的不一致性，必然导致变形的不一致性，而这种

3、变形的不一致性使得它们之间存在着相互作用。另一方面，硬化砂浆具有一定的强度，以及一定的弹性变形性能。因此，能够松弛一部分应力，也具有一定的抵抗外应力的能力。砂浆在使用过程中是否开裂取决于砂浆和基材之间由于变形的不一致性而产生的相互作用与砂浆自身抵抗变形能力间的相互关系。如果前者大于后者，砂浆将开裂。反之则不会开裂。2．1砂浆与基材变形不一致性分析砂浆与基材变形的不一致性表现在三个方面：(1)自生体积变形砂浆中的胶凝材料发生水化反应时通常伴随着体积变化，特别是以水泥作为胶凝材料的商品砂浆，水泥水化时通常表现为收缩。而基材通常是一些成熟度较高的材料，在商品砂浆使用时，这些材料的反应已经

4、基本结束，因而不再产生自生体积变形，或者说自生体积变形将是非常小的。因此，砂浆与基材的自生体积变形存在着较大的差异。(2)干缩变形砂浆与基材干缩变形通常有非常大的差异，这种差异归因于三个方面：1)干缩变形率不同。由于砂浆与基材是不同的材料，因而它们的干缩变形性能通常是不一样的。2)初始状态不同。所谓初始状态不同，是指在商品砂浆使用时，砂浆与基材的含水状态是不同的。在商品砂浆使用时，基层材料可能是干燥的，或者含有少量的水分。由于所能失去的水较少，因而也将产生较小的干缩变形。换句话说，在商品砂浆使用时，基层材料已经发生一定数量的干缩变形，剩余的干缩变形量与基层材料的剩余含水量有关。而砂

5、浆处于完全饱水的状态，因而有大量的水可能失去，也就可能产生较大的干缩变形。由于砂浆与基层含水量不同，基层材料还可能从砂浆吸取水分产生湿胀。而砂浆一方面由于水分的蒸发，另一方面由于基层材料的吸水，大量的水分失去。同时，由于胶凝材料水化，使得游离水转变为结晶水或结构水，产生白干燥作用。这些作用综合的结果，砂浆层有可能产生较大的干缩变形。3)环境不同。一般来说，基层是处于内部，而砂浆层是处于外部。即便砂浆层与基层可能的失水量和干缩变形是相同的，但由于所处的位置不同，其干燥过程也是不同。由于砂浆处于面层，直接与周围环境接触，因而对环境的变化更为敏感。当环境比较干燥时，砂浆层首先失去水分产生

6、干缩变形，而基层由于有砂浆层的保护，因而失水较迟。环境越干燥，砂浆层越致密，基层材料的初始含水量越少，砂浆层与基层失水速率的差别也就越大，因而所产生的干缩变形差别也就可能越大。从砂浆与基材的接触面来看，砂浆层的外侧是一个含水率低于它的材料，因而砂浆层有失去水分的趋势。而基层材料的外侧则是一个含水率高于它的材料，因而有从外部得到水分的趋势。由于上述这些原因，砂浆层与基层所产生的干缩变形是不一致的，而且砂浆层的干缩变文档文档形通常比基层的干缩变形大得多。(3)温度变形温度变化也会导致硬化砂浆和基层材料的变形。材料的温度变形取决于材料的热膨胀系数和温度差。由于砂浆层和基层通常都是较薄的，

7、它们的温度一般不会有较大的差别。但是，由于它们是不同的材料，因而热膨胀系数往往是不同的。砂浆层和基层材料热膨胀系数的差异也会引起温度变形的不一致性。如果基层材料的热膨胀系数大于硬化砂浆的热膨胀系数时，在温度升高过程中，基层所产生的自由膨胀大于砂浆层所产生的自由膨胀。由于两者相互作用下，基层处于受压状态，砂浆层处于受拉状态。当砂浆与基层材料热膨胀系数的差异较大，或者温度变化较大，有可能导致硬化砂浆的开裂。如果基层热膨胀系数小于硬化砂浆的热膨胀系数时，在温度升高过程中，基