關于干混砂漿開裂的具體三大原因分析
干(gan)混(hun)砂漿開裂原因(yin)分(fen)析
與混凝土不(bu)同,砂(sha)(sha)(sha)(sha)漿(jiang)(jiang)(jiang)通常都(dou)是使(shi)用在一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)基(ji)材上。由(you)于(yu)砂(sha)(sha)(sha)(sha)漿(jiang)(jiang)(jiang)與基(ji)材在性(xing)(xing)能(neng)、初始狀(zhuang)態和所處(chu)環境(jing)等方面的(de)(de)(de)(de)不(bu)一(yi)(yi)致性(xing)(xing),必(bi)然導致變(bian)(bian)(bian)形(xing)的(de)(de)(de)(de)不(bu)一(yi)(yi)致性(xing)(xing),而(er)這種(zhong)變(bian)(bian)(bian)形(xing)的(de)(de)(de)(de)不(bu)一(yi)(yi)致性(xing)(xing)使(shi)得它們(men)之間存(cun)在著相互(hu)(hu)作用。另一(yi)(yi)方面,硬化砂(sha)(sha)(sha)(sha)漿(jiang)(jiang)(jiang)具有一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)強度,以及一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)彈性(xing)(xing)變(bian)(bian)(bian)形(xing)性(xing)(xing)能(neng)。因(yin)此,能(neng)夠松弛一(yi)(yi)部(bu)分(fen)應力(li),也具有一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)抵抗(kang)外應力(li)的(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)。砂(sha)(sha)(sha)(sha)漿(jiang)(jiang)(jiang)在使(shi)用過(guo)程中是否開(kai)裂(lie)取決于(yu)砂(sha)(sha)(sha)(sha)漿(jiang)(jiang)(jiang)和基(ji)材之間由(you)于(yu)變(bian)(bian)(bian)形(xing)的(de)(de)(de)(de)不(bu)一(yi)(yi)致性(xing)(xing)而(er)產生的(de)(de)(de)(de)相互(hu)(hu)作用與砂(sha)(sha)(sha)(sha)漿(jiang)(jiang)(jiang)自身(shen)抵抗(kang)變(bian)(bian)(bian)形(xing)能(neng)力(li)間的(de)(de)(de)(de)相互(hu)(hu)關系。如果(guo)前者大于(yu)后者,砂(sha)(sha)(sha)(sha)漿(jiang)(jiang)(jiang)將開(kai)裂(lie)。反之則不(bu)會開(kai)裂(lie)。
1.砂漿與基(ji)材變形不一(yi)致性分析(xi)
砂漿(jiang)與基材變(bian)形的不(bu)一致性表(biao)現在三個方(fang)面:
(1)自生體積(ji)變形
砂(sha)(sha)漿(jiang)(jiang)中(zhong)的膠凝材(cai)(cai)料(liao)發生(sheng)水化反應時(shi)(shi)通常伴隨著體積變(bian)(bian)化,特別是(shi)以水泥作為(wei)膠凝材(cai)(cai)料(liao)的商品砂(sha)(sha)漿(jiang)(jiang),水泥水化時(shi)(shi)通常表現為(wei)收(shou)縮。而(er)基材(cai)(cai)通常是(shi)一些成熟度較高的材(cai)(cai)料(liao),在(zai)(zai)干混砂(sha)(sha)漿(jiang)(jiang)使用時(shi)(shi),這些材(cai)(cai)料(liao)的反應已(yi)經基本結束,因(yin)而(er)不(bu)再產生(sheng)自(zi)生(sheng)體積變(bian)(bian)形(xing),或者說自(zi)生(sheng)體積變(bian)(bian)形(xing)將是(shi)非常小的。因(yin)此,砂(sha)(sha)漿(jiang)(jiang)與基材(cai)(cai)的自(zi)生(sheng)體積變(bian)(bian)形(xing)存在(zai)(zai)著的差異。
(2)干縮變形
砂漿與基(ji)材干縮變形(xing)通常有非常大的(de)差(cha)異,這種差(cha)異歸因于三個方面:
a.干縮(suo)變(bian)形(xing)率不(bu)同(tong)。由(you)于砂(sha)漿與(yu)基材(cai)是不(bu)同(tong)的(de)(de)材(cai)料(liao),因而它們的(de)(de)干縮(suo)變(bian)形(xing)性能通(tong)常(chang)是不(bu)一樣的(de)(de)。
b.初始(shi)狀(zhuang)態(tai)不同(tong)(tong)。所謂初始(shi)狀(zhuang)態(tai)不同(tong)(tong),是指在干(gan)(gan)混(hun)砂(sha)(sha)(sha)漿(jiang)使用(yong)時,砂(sha)(sha)(sha)漿(jiang)與基(ji)材(cai)的(de)含水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)狀(zhuang)態(tai)是不同(tong)(tong)的(de)。在干(gan)(gan)混(hun)砂(sha)(sha)(sha)漿(jiang)使用(yong)時,基(ji)層(ceng)(ceng)材(cai)料可能(neng)是干(gan)(gan)燥的(de),或(huo)者含有少(shao)(shao)量(liang)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)。由(you)(you)于所能(neng)失去的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)較(jiao)(jiao)少(shao)(shao),因而(er)也(ye)將產(chan)生(sheng)較(jiao)(jiao)小(xiao)的(de)干(gan)(gan)縮(suo)變(bian)形(xing)(xing)。換句話說,在干(gan)(gan)混(hun)砂(sha)(sha)(sha)漿(jiang)使用(yong)時,基(ji)層(ceng)(ceng)材(cai)料已經(jing)發(fa)生(sheng)一定數量(liang)的(de)干(gan)(gan)縮(suo)變(bian)形(xing)(xing),剩(sheng)余的(de)干(gan)(gan)縮(suo)變(bian)形(xing)(xing)量(liang)與基(ji)層(ceng)(ceng)材(cai)料的(de)剩(sheng)余含水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)有關。而(er)砂(sha)(sha)(sha)漿(jiang)處于完全飽水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)狀(zhuang)態(tai),因而(er)有大(da)(da)量(liang)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)可能(neng)失去,也(ye)就可能(neng)產(chan)生(sheng)較(jiao)(jiao)大(da)(da)的(de)干(gan)(gan)縮(suo)變(bian)形(xing)(xing)。由(you)(you)于砂(sha)(sha)(sha)漿(jiang)與基(ji)層(ceng)(ceng)含水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)不同(tong)(tong),基(ji)層(ceng)(ceng)材(cai)料還可能(neng)從砂(sha)(sha)(sha)漿(jiang)吸取水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)產(chan)生(sheng)濕(shi)脹。而(er)砂(sha)(sha)(sha)漿(jiang)一方面由(you)(you)于水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)的(de)蒸發(fa),另一方面由(you)(you)于基(ji)層(ceng)(ceng)材(cai)料的(de)吸水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui),大(da)(da)量(liang)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)失去。同(tong)(tong)時,由(you)(you)于膠凝材(cai)料水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)化,使得游離水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)轉變(bian)為結(jie)晶水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)或(huo)結(jie)構水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui),產(chan)生(sheng)自干(gan)(gan)燥作(zuo)用(yong)。這些(xie)作(zuo)用(yong)綜合的(de)結(jie)果,砂(sha)(sha)(sha)漿(jiang)層(ceng)(ceng)有可能(neng)產(chan)生(sheng)較(jiao)(jiao)大(da)(da)的(de)干(gan)(gan)縮(suo)變(bian)形(xing)(xing)。
c.環(huan)境(jing)不同。一般來說(shuo),基(ji)層(ceng)(ceng)是處(chu)于(yu)內部(bu),而(er)(er)(er)砂(sha)漿(jiang)(jiang)層(ceng)(ceng)是處(chu)于(yu)外(wai)部(bu)。即便砂(sha)漿(jiang)(jiang)層(ceng)(ceng)與基(ji)層(ceng)(ceng)可能的(de)(de)失(shi)(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)和干(gan)(gan)縮(suo)變形是相同的(de)(de),但(dan)由于(yu)所處(chu)的(de)(de)位置不同,其干(gan)(gan)燥過程(cheng)也是不同。由于(yu)砂(sha)漿(jiang)(jiang)處(chu)于(yu)面(mian)層(ceng)(ceng),直接與周圍環(huan)境(jing)接觸,因(yin)(yin)而(er)(er)(er)對環(huan)境(jing)的(de)(de)變化更為敏感。當環(huan)境(jing)比(bi)較干(gan)(gan)燥時,砂(sha)漿(jiang)(jiang)層(ceng)(ceng)首先失(shi)(shi)去(qu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)產生干(gan)(gan)縮(suo)變形,而(er)(er)(er)基(ji)層(ceng)(ceng)由于(yu)有(you)砂(sha)漿(jiang)(jiang)層(ceng)(ceng)的(de)(de)保護,因(yin)(yin)而(er)(er)(er)失(shi)(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)較遲。環(huan)境(jing)越(yue)干(gan)(gan)燥,砂(sha)漿(jiang)(jiang)層(ceng)(ceng)越(yue)致密,基(ji)層(ceng)(ceng)材料的(de)(de)初(chu)始含(han)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)越(yue)少,砂(sha)漿(jiang)(jiang)層(ceng)(ceng)與基(ji)層(ceng)(ceng)失(shi)(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)速率的(de)(de)差別(bie)(bie)也就越(yue)大,因(yin)(yin)而(er)(er)(er)所產生的(de)(de)干(gan)(gan)縮(suo)變形差別(bie)(bie)也就可能越(yue)大。從砂(sha)漿(jiang)(jiang)與基(ji)材的(de)(de)接觸面(mian)來看,砂(sha)漿(jiang)(jiang)層(ceng)(ceng)的(de)(de)外(wai)側(ce)是一個(ge)含(han)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)率低于(yu)它(ta)(ta)的(de)(de)材料,因(yin)(yin)而(er)(er)(er)砂(sha)漿(jiang)(jiang)層(ceng)(ceng)有(you)失(shi)(shi)去(qu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)的(de)(de)趨勢。而(er)(er)(er)基(ji)層(ceng)(ceng)材料的(de)(de)外(wai)側(ce)則是一個(ge)含(han)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)率高于(yu)它(ta)(ta)的(de)(de)材料,因(yin)(yin)而(er)(er)(er)有(you)從外(wai)部(bu)得到水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)的(de)(de)趨勢。
由于上述這些原因,砂(sha)漿層與基(ji)層所產生的干縮變形(xing)是不一致的,而且砂(sha)漿層的干縮變形(xing)通常比(bi)基(ji)層的干縮變形(xing)大得(de)多。
(3)溫度變形。
溫(wen)(wen)度(du)(du)變化(hua)也會導致硬化(hua)砂漿(jiang)和基層材(cai)(cai)料的(de)(de)變形。材(cai)(cai)料的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)變形取決于(yu)材(cai)(cai)料的(de)(de)熱(re)(re)膨(peng)脹系數和溫(wen)(wen)度(du)(du)差。由(you)于(yu)砂漿(jiang)層和基層通常都(dou)是(shi)較薄的(de)(de),它們的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)一般不(bu)會有(you)較大的(de)(de)差別。但是(shi),由(you)于(yu)它們是(shi)不(bu)同的(de)(de)材(cai)(cai)料,因而熱(re)(re)膨(peng)脹系數往往是(shi)不(bu)同的(de)(de)。砂漿(jiang)層和基層材(cai)(cai)料熱(re)(re)膨(peng)脹系數的(de)(de)差異也會引起溫(wen)(wen)度(du)(du)變形的(de)(de)不(bu)一致性。
如果基(ji)層(ceng)(ceng)材料的熱膨(peng)脹系數大(da)(da)(da)于硬化砂(sha)(sha)漿的熱膨(peng)脹系數時(shi),在溫度升高(gao)過程(cheng)中(zhong),基(ji)層(ceng)(ceng)所產生的自(zi)由(you)(you)膨(peng)脹大(da)(da)(da)于砂(sha)(sha)漿層(ceng)(ceng)所產生的自(zi)由(you)(you)膨(peng)脹。由(you)(you)于兩(liang)者相(xiang)互作用下,基(ji)層(ceng)(ceng)處(chu)于受壓狀態,砂(sha)(sha)漿層(ceng)(ceng)處(chu)于受拉狀態。當砂(sha)(sha)漿與基(ji)層(ceng)(ceng)材料熱膨(peng)脹系數的差異較(jiao)大(da)(da)(da),或(huo)者溫度變(bian)化較(jiao)大(da)(da)(da),有可能導致(zhi)硬化砂(sha)(sha)漿的開裂。
如果基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)熱膨(peng)(peng)(peng)(peng)脹系數小(xiao)于(yu)(yu)硬(ying)化砂漿(jiang)的熱膨(peng)(peng)(peng)(peng)脹系數時,在溫(wen)(wen)度(du)升高過程(cheng)中(zhong),基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)所(suo)(suo)產生的自(zi)由膨(peng)(peng)(peng)(peng)脹小(xiao)于(yu)(yu)砂漿(jiang)層(ceng)(ceng)(ceng)所(suo)(suo)產生的自(zi)由膨(peng)(peng)(peng)(peng)脹。由于(yu)(yu)兩者(zhe)相(xiang)互作(zuo)(zuo)用下(xia),基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)處于(yu)(yu)受(shou)拉(la)狀(zhuang)態(tai),砂漿(jiang)層(ceng)(ceng)(ceng)處于(yu)(yu)受(shou)壓狀(zhuang)態(tai)。在這種(zhong)情(qing)況下(xia),硬(ying)化砂漿(jiang)不會出現溫(wen)(wen)度(du)開裂。但是,在溫(wen)(wen)度(du)降低過程(cheng)中(zhong),基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)所(suo)(suo)產生的自(zi)由收縮也小(xiao)于(yu)(yu)砂漿(jiang)層(ceng)(ceng)(ceng)所(suo)(suo)產生的自(zi)由收縮。由于(yu)(yu)兩者(zhe)相(xiang)互作(zuo)(zuo)用下(xia),基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)則處于(yu)(yu)受(shou)壓狀(zhuang)態(tai),而砂漿(jiang)層(ceng)(ceng)(ceng)處于(yu)(yu)受(shou)拉(la)狀(zhuang)態(tai),這種(zhong)情(qing)況則有(you)可能導致砂漿(jiang)的溫(wen)(wen)度(du)開裂。
由此可以看出,在正常(chang)使用環境(jing)下,砂(sha)漿(jiang)與(yu)基層之間不(bu)可避免(mian)地存(cun)在著變形(xing)差(cha)。而這種變形(xing)差(cha)正是(shi)導致砂(sha)漿(jiang)開(kai)裂的動力(li)。
2.砂漿與基材相互作用(yong)分析
由上(shang)述分析已知(zhi)在(zai)(zai)自(zi)然環境下,砂漿與基(ji)層(ceng)的(de)(de)(de)變形總(zong)是(shi)不一致的(de)(de)(de)。如果它們之間(jian)沒有(you)相互作用(yong),這時砂漿的(de)(de)(de)變形為es,而基(ji)層(ceng)的(de)(de)(de)變形為eb。盡(jin)管存在(zai)(zai)著變形差,但沒有(you)相互作用(yong)力(li)。