自流平水泥開裂起殼的原因及解決方案

       本文技術人員筆者主要分享了水泥自流平開裂起殼的原因以及對應的解決方案——硅鎂自流平水泥控制體積穩定性的技術路線及效果，核心是在水泥加水硬化后12h產生其體積量千分級的膨脹及隨后的延時緩慢膨脹，有效抵消砂漿因幾種因素引起的收縮，做到微應力甚至無應力自流平砂漿，并且硅鎂自流平水泥可以增強砂漿與基層的粘結能力，從而基本杜絕裂縫、空鼓起殼的產生。

  自流平水泥砂漿具有優良的施工性能，降低了施工費用，縮短了施工周期，同時保證了更好的施工質量。

  自流平水泥地坪材料是一種以無機膠凝材料為基材，與塑化劑、可分散乳膠粉等外加劑及石英砂等混合而成的地面材料。根據使用功能不同，水泥自流平砂漿可分為墊層材料和面層材料兩類，墊層自流平材料僅作為塑膠地板、木地板等材料鋪裝前的地面找平材料使用，而面層材料則同時肩負找平、使用、裝飾等功能于一身，可以整體施工，更加美觀，更有效地保證施工效果。

  我國水泥基自流平砂漿市場目前主要產品為墊層材料，從歐美等發達國家和北京奧運場館的地坪建設來看，平整度好、耐火等級高、使用壽命長的面層自流平水泥材料具有的價值和市場潛力更大，但目前面層自流平水泥材料施工成型后的地坪產生微裂縫甚至是貫穿性大裂紋及局部空鼓起殼對面層自流平推廣使用形成了非常大的阻礙，這一系列問題可導致地坪丟失裝飾功能甚至喪失使用功能。需要清理掉重新施工，耽誤了工期，浪費大量的人力物力財力等成本。

  自流平水泥地坪出現開裂、起殼的主要原因：

  1、水泥自身的特有屬性

　水泥在水化過程中生成的水化產物發生的體積收縮，形成了收縮應力，水泥收縮變化過大導致開裂。

  2、硬化收縮

　自流平水泥砂漿施工后在硬化過程中，由于為保證施工性而多摻入的水分會不斷散失，并形成干縮，也是收縮應力的來源，且隨著時間的推移，收縮應力會逐漸增大（一般在7d以后干縮應力的增幅逐漸變小，應力趨于穩定），如果收縮應力過大，超出了水泥自流平砂漿的某些區域或者粘結層所能承受的拉力，則水泥自流平砂漿將產生開裂、空鼓現象。

  3、材料配方不合理，硬化砂漿與基層粘結力不強產生開裂起殼

　以上原因產生的應力持續作用于硬化薄層砂漿中，一旦自流平水泥砂漿某個區域有缺陷或薄弱點，應力就像是在這里找到了一個發泄口，到一定程度后產生裂紋，一旦某個區域與基層粘結不牢，同樣由于應力的作用而將薄弱的粘結破壞，產生空鼓起殼。由于墻角區域的砂漿與墻體不是一個整體，一般只受到朝向中心方向的應力作用，所以更容易出現起鼓開裂。

  關于以上問題，經過長期的實驗研究驗證，引入含有活性鎂的多組分水泥膨脹材料、配制成硅鎂自流平水泥，終于得到一種控制自流平水泥收縮的有效解決方案。該自流平水泥控制收縮應力的方式有以下幾個方面：

  1、水化體積收縮，一般自流平水泥在加水成型后約12h就會產生顯著的收縮，此時的收縮主要為材料相變收縮及失水收縮，如果此時收縮不加以控制，則收縮應力會逐步增大，對材料與基層連接強度持續產生不利影響，同時由于此時材料強度不高，收縮應力容易集中到某些強度薄弱區，形成肉眼不可見的內部微裂紋，為以后宏觀可見的裂紋出現提供了條件。

  硅鎂自流平水泥其特有的膨脹組分可以在水化成型后3h硬化，12h后產生約1‰的可控體積膨脹，從而杜絕了微觀裂紋的產生，同時由于合理的膨脹，收縮應力不再產生，墻角等處的界面層也沒有應力的作用，其粘結強度得到了充分的保障。

  硅鎂自流平水泥早期的體積顯著膨脹不是采用以損失強度為代價的塑形膨脹劑，而是通過引入的活性膨脹組分，減少了水泥水化產物中的凝膠相，生成了產生膨脹的凝膠相，隨著早期水化膨脹的不斷產生，砂漿中會產生少量的膨脹應力，以供部分抵消后期將要繼續產生的水化收縮、干縮等。

  2、水泥干縮，隨著水泥水化的進行，其化學收縮與干縮相伴相生，砂漿體隨著水分的不斷散失，干縮變形也越來越大，實驗發現砂漿試塊在水養條件下與在65%濕度的空氣中養護，其體積變形值達到0.5‰，再加上化學收縮等因素，水泥砂漿的變形值不斷增大，同樣會引起開裂空鼓現象。硅鎂自流平水泥含有活性氧化鎂組分，氧化鎂具有延時膨脹性，能夠不斷地產生適量膨脹來抵消干縮等帶來的不良影響。

  3、與基層粘結力，由于有效地控制了自流平水泥的體積收縮，大大減少了收縮應力對界面層的不良作用，同時由于硅鎂自流平水泥含有一定量的聚合物改性材料，界面層的粘結強度獲得了良好的發展，從而有效地避免了空鼓的可能性。

  為了直觀地表示出硅鎂自流平水泥的尺寸變化特點，可以用一個簡易的定性實驗進行展示：使用一塊長寬為1.2×0.1m的鋁薄片，其四周貼上封邊條，將硅鎂自流平水泥攪拌澆筑于鋁薄片上，置于室內環境中，待其硬化后撕去封邊條，觀察鋁薄片的形狀變化情況，如果鋁薄片承載面兩端上翹，則證明砂漿體產生了收縮，如果鋁薄片承載面的中心上鼓，則證明砂漿體產生了體積膨脹。實驗發現：硅鎂自流平砂漿成型后12h左右，鋁片的中心會上鼓2～4mm，半個月后鋁片會慢慢恢復為直線，約20d左右，鋁片兩端上翹約1mm，此后砂漿試塊沒有再產生明顯的體積變化。若用市面上普通自流平水泥做同等條件對比實驗，沒有發現鋁片有中間鼓起現象，而是初始即產生收縮導致兩端上翹，最終的尺寸變化一般都是兩端上翹3～4mm。

  結論

  多次尺寸變化率實驗得出結論：硅鎂自流平水泥1～28d的體積變化率為-0.3‰至0.5‰之間，遠低于標準要的±1.5‰。良好的尺寸穩定性有效地避免了有害應力的出現，從而從根本上減少了裂縫、空鼓和起殼等現象出現的可能性。

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2017年09月28日