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                            论墙体材料的收缩及其对策
                         中新集团工程咨询有限责任公司 涂平涛

    摘要:本论述了作为墙体的砌筑材料 轻质板材的收缩成因 表现形式及影响 对于如何缓解收缩和预防 控制收缩的技术措施进行了研订分析 对于发展和应用新型墙体材料有一定的意义。
    伴随建筑技术的进步,对墙体材料提出的生产预制化、施工机械化、应用装配化和建筑结构的大空间、大柱网、大开间的出现、建筑板材越来越受到社会的青昧。建筑板材在装饰、装修、交通、轻工等领域的应用也将越来越广阔。
    建筑板材国外将其应用在墙体材料中占有相当的份额其中日本的板材墙体占墙体材料总量的60 %,美国占47%,德国占41%,东南亚国家也达3 0 %以上。但是在中国建筑板材占墙体材料总量不足2 %。造成这种差距的原因究竟何在?除了有价格、使用技术、配套材料和传统观念等因素外其本身所存在的不同程度的收缩与变形是影响的一大症结。造成墙体材料特别是以水泥为基料的各类砌筑材料及建筑板材造成收缩与变形的原因何在?如何预防和控制收缩与变形,试做如下论述。
     一、新型墙体材料的收缩成因及其表现形式
     传统的墙体材料与新型墙体材料就其本身而言都存在收缩,所不同的是收缩值大小不一。如何限制到最小范围,如何辅以适当的建筑技术和结构设计上的配合,使其不影响使用功能是生产研究者和工程人员的追求。所谓收缩是指组成材料的胶体干燥、水份蒸发和温度的变化所引起的体积和线性尺寸的缩小.收缩多是物理属性但也有化学属性。诸如以水泥。石膏、石灰为胶凝材料.无论是做砌块还是板材,无论是采取浇注成型,半干法成型,挤压法成型和湿法抄取、湿法流浆成型,其所外加的水都远大于水泥、石膏的水化结合水同时也大于环境空气平衡含水率、材料在使用中为达到和环境空气平衡含水率相一致,多余的水必然要排逸出去,收缩也就自然产生了。在环境温度发生变化时也会产生胀缩,如以用砌块做成的墙体,由于屋面隔热效果,沿屋面下的砌体由于热桥的现象,会明显的产生收缩裂缝。如使用砌体材料施工人员为了方便砌体的抹面与沟缝操作,不恰当的将砌体过分的喷湿表面和加大灰浆的流动度,这样也会加大收缩率的产生。笔者认为,绝无收缩的墙体材料是不存在的。表1为有关墙体材料的收缩值。
     表1名类墙休材料的收缩值

材料名称
收缩值
备注
粘土砖
0 .2 mm/m
数据系指胶结料粘结砖砌材
料摘自“砖瓦工业手册。
混凝土
摘自“混凝土实用手册’,
混凝土空心砌块
0 .773 mm/m
摘自“新型建筑材料实用手
册”
轻质陶粒混凝土空心砌块
0.03%
摘自“新型建筑材料产品指
南”
粉煤灰硅酸盐砌块
1、用作承重和外墙的小型空
心砌块
2、用作非承重小型空心砌块
≯1 mm/m
<0.05%
<0.03%
摘自JD238一78
摘自“新型建筑材料买用手册”

      二、收缩的影响和防止措施
    收缩会导致墙体材料产生裂缝缝和变形,它将直接影响建筑物的保温隔热、隔声性能、防火、防水性能,装饰性能和建筑物的使用寿命,是建筑工程的大忌。作为墙体材料控制和调节收缩通常是采用正确的建筑技术和结构设计以及采取有效的减少材料本身收缩等措施以达到控制和防止收缩的目的。
    正确的建筑技术和结构设计处理
    设置变形缝,按功能和形式的不同,变形缝可分为温度伸缩缝,干燥收缩和滑动缝。温度伸缩缝是防止自然温度变化引起建筑物的伸长和缩短而造成的裂缝,人为的将建筑物划分成较短的几个独立单元的形式把变形集中在某一特定的范围内,然后对缝灌注具有足够粘接力和变形延伸率的填缝腻子诸如丙烯酸密封膏,聚合物混凝土的砂桨,PVC胶泥,SBS改性沥青嵌缝膏和水乳性氯丁橡胶泥等。这些嵌缝材料的变形伸率通常都在50%一300%,远远大于建筑物伸缩变形2%的要求,这样不仅抵御了建筑物的裂缝,而且嵌缝材料有很好的防水、防热和粘接功能,作为混凝土、砌体结构的建筑物是必留温度伸缩缝的,伸缩缝的间距通常是30一60m不等,在GBJ3 - 88的砌体结构设计规范对温度缝的设置做了明确的规定。
干燥收缩缝是针对各类砌体,建筑板材由于本身水份的蒸发而产生的干缩变形而引起的裂缝,其特点是此类伸缩缝分布广,裂缝多,但裂缝宽度不大,因此有必要在此类墙体的薄弱处或应力集中处设计收缩缝,收缩缝的间距视墙体材料的类别而异,粘土砖为12m左右,砌块的收缩在6一7. 5m左右,对于建筑板材由于宽度大都是l. 2m左右,因此很自然的形成了板与板的拼缝留下了收缩缝,由于国人不习惯墙面有多处收缩缝出现,可以将板材连成一体,但必须在转角的墙柱间留有收缩缝。
滑动缝针对墙体与梁或顶板由于材质不同因温度及干缩因素造成的变形差异而引起的裂缝,如混凝土大梁和墙体相连的部分,在建筑上在接触面之间设置滑动层以避免不同构件的接触产生裂缝。
    2、改善施工技术和配套材料的使用
    这主要是针对由于施工技术的不当加大了墙体材料的含湿率,如:为了提高抹面和砌筑砂桨的可施工度,过量的加湿墙体材料和砌筑砂桨物流动度这都是不适合的,在抹面材料和砌筑砂桨中适当的加入减水剂和增粘剂以改善砂浆砂浆材料的施工合易性与结合力是必要的。
    应解决好接缝材料,接缝材料应具备二种功能,一是力的传递,二是“变形跟踪性。;所谓力的传递是指墙体材料由于温度或干缩产生应力时接缝材料能将力传递分散,避免应力集中,也就是说接缝材料应具备一定的抗压、抗折和粘接强度。所谓“变形跟踪性”是指接缝材料能具有一定的延伸率,能改善材料的变形能力,使墙体材料能具有整体功能与外观,有资料报导接缝材料的技术性能见表2.
表2接缝材料的技术标准
接缝胶技术性能
抗压强度
抗折强度
粘接强度
抗拉强度
极限延伸率
凝结时间
性能指标
>3 MPa
>1 MPa
>0. 5MPa
>1 MPa
>2%
>60 min

    作为接缝材料笔者认为,最好是用水乳型聚合物改性水泥又水泥可为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、白水泥),因为水泥胶凝材料具有较高的抗压强度.而聚合物是长链的高分子物质,有较好的延伸率,二者结合就形成了既有抗压性能又有一定的延伸性,分解了接缝材料的应力集中,增加了变形能力,作为聚合物乳液可以采用丙烯酸乳胶、丁苯乳胶、氯丁乳液、氯偏乳胶、聚醋酸乙烯乳液和天然胶乳,107胶等。具体采用那种水乳性聚合物视对接缝材料的要求而异。聚合物相对水泥掺量5%以下称为水泥聚合物混凝土,相对水泥掺量5%以下称为聚合物水泥混凝土,作为丙烯酸乳胶的最佳掺量为0. 1%一10%,作为掺入水溶性聚合物掺量的改性水泥混凝土(砂浆)其抗压强度能提高巧%-35%,抗拉强度提高1.5--2倍,弹性模量提高10%,徐变减少20%。作为接缝材料以聚合物改性水泥为胶凝材料以玻璃纤维网格布增强复合,能获得更好的效果,建议采用低碱水泥和抗碱玻璃纤维网格布(2. 5 × 2. 5mm)为好。
    作为接缝材料还可以采用弹性类、弹塑性类和塑性类的高分子材料,作为弹性类的有:硅酮、聚硫橡胶、聚氨醋;弹塑性类有:丙烯酸乳胶膏、氯丁橡胶;塑性类有:改性沥青、各类橡胶及改性沥青油膏。
表3 接缝材料的性能
高分子接缝材料
单组份丙烯
酸乳胶密封膏
单组份氯磺化
聚乙烯密封胶
双组份聚
氨醋密封膏
双组份聚硫
建筑密封膏
延伸率(%)
300一500
≥50
≥300
≥200
与水泥制品粘
接强度(Mpa)
0.40-0.63
≥0.60
≥0.60
≥0.60
    面材料,以轻钢龙骨组合形成的复合墙板,在建筑施工处理上,板与板之间可采用承插式的装饰条,使收缩变形在装饰条内,成为不可见部分。而接缝处又被具有装饰效果的嵌条所包装,获得两全其美的效果。作为建筑板材的接缝依其所采用的密封材料不同而形态有别。现列举如表现所示。
    表4 建筑板材接缝的密封材料
密封材料类别
接缝尺寸(mm),最大宽度×深度
接縫尺寸(mm),最小宽度×深度
硅酮类
40×20
10×10
聚硫类
聚氨酯类
20×15
丙烯酸酯类
丁基橡胶类

    至于缝的处理和施工技术,见“新型建筑材料施工手册”。本文不作赘述。
    3、有效减少材料本身收缩的措施
    控制墙体材料的含水率是减少收缩的关键之一,在生产或使用前对墙体材料进行必要的干燥,使其含水率要等于或略低于使用环境外界空气年平均相对湿度条件下的含水率,这样可有效的减少墙体材料的内在收缩,在制定的各类墙体材料标准中都有含水率的要求,其指标如表5所示。
    表5部分建筑板材干燥水率指标
墙材类别
纸面石膏板
石膏纤维板
石膏刨花板
石膏空心条板
石棉水泥板
含水率(%)
≤2
1--2
<5
3--10
<10
墙材类别
水泥刨花板
水泥纤维板
水泥轻质空
I心平板
氯氧镁水泥板
纸面稻草板
含水率(%)
9±4
≤10
<8
5--10
15--10
墙材类别
硅酸钙板
硅砌块允许的相对含水率
加气混凝土
粉煤灰加气硅
含水率(%)
≤15
潮湿45:中等40,干燥35
<15
<25
墙材类别
GRC板
石膏空心砌块
含水率(%)
<10
<10
    对于干燥处理后的材料,特别是各类轻质板材要注意防潮,应在生产线上设立塑封包装以保持干燥度,有条件还可以在板材表面涂覆防水剂,我国的石膏纤维板生产线就是在板材硬化后喷涂防水剂,然后干燥,这样就可不必塑封有效的防止了受空气潮湿的平衡引起的胀缩。对于砌块应防止运输及堆放过程中的防潮。
    总之,完美无缺地墙体材料是不存在的,充分利用和发挥新型墙体材料的优势,造福于社会和人民,预防和控制不足的一面更好的发挥新型墙体材料的作用是能办到的。深信,通过广大的科技和工程技术人的不懈努力,我国新型墙体材料的发展与应用将会有广阔、绚丽发展前景。
   
 
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