干混砂漿開裂原因分析

　　與混凝土不同，砂漿通常都是使用在一定的基材上。由于砂漿與基材在性能、初始狀態(tài)和所處環(huán)境等方面的不一致性，必然導(dǎo)致變形的不一致性，而這種變形的不一致性使得它們之間存在著相互作用。另一方面，硬化砂漿具有一定的強(qiáng)度，以及一定的彈性變形性能。因此，能夠松弛一部分應(yīng)力，也具有一定的抵抗外應(yīng)力的能力。砂漿在使用過程中是否開裂取決于砂漿和基材之間由于變形的不一致性而產(chǎn)生的相互作用與砂漿自身抵抗變形能力間的相互關(guān)系。如果前者大于后者，砂漿將開裂。反之則不會(huì)開裂。

　　1.砂漿與基材變形不一致性分析

　　砂漿與基材變形的不一致性表現(xiàn)在三個(gè)方面：

　　(1)自生體積變形

　　砂漿中的膠凝材料發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)通常伴隨著體積變化，特別是以水泥作為膠凝材料的商品砂漿，水泥水化時(shí)通常表現(xiàn)為收縮。而基材通常是一些成熟度較高的材料，在干混砂漿使用時(shí)，這些材料的反應(yīng)已經(jīng)基本結(jié)束，因而不再產(chǎn)生自生體積變形，或者說自生體積變形將是非常小的。因此，砂漿與基材的自生體積變形存在著的差異。

　　(2)干縮變形

　　砂漿與基材干縮變形通常有非常大的差異，這種差異歸因于三個(gè)方面：

　　a.干縮變形率不同。由于砂漿與基材是不同的材料，因而它們的干縮變形性能通常是不一樣的。

　　b.初始狀態(tài)不同。所謂初始狀態(tài)不同，是指在干混砂漿使用時(shí)，砂漿與基材的含水狀態(tài)是不同的。在干混砂漿使用時(shí)，基層材料可能是干燥的，或者含有少量的水分。由于所能失去的水較少，因而也將產(chǎn)生較小的干縮變形。換句話說，在干混砂漿使用時(shí)，基層材料已經(jīng)發(fā)生一定數(shù)量的干縮變形，剩余的干縮變形量與基層材料的剩余含水量有關(guān)。而砂漿處于完全飽水的狀態(tài)，因而有大量的水可能失去，也就可能產(chǎn)生較大的干縮變形。由于砂漿與基層含水量不同，基層材料還可能從砂漿吸取水分產(chǎn)生濕脹。而砂漿一方面由于水分的蒸發(fā)，另一方面由于基層材料的吸水，大量的水分失去。同時(shí)，由于膠凝材料水化，使得游離水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶水或結(jié)構(gòu)水，產(chǎn)生自干燥作用。這些作用綜合的結(jié)果，砂漿層有可能產(chǎn)生較大的干縮變形。

　　c.環(huán)境不同。一般來說，基層是處于內(nèi)部，而砂漿層是處于外部。即便砂漿層與基層可能的失水量和干縮變形是相同的，但由于所處的位置不同，其干燥過程也是不同。由于砂漿處于面層，直接與周圍環(huán)境接觸，因而對(duì)環(huán)境的變化更為敏感。當(dāng)環(huán)境比較干燥時(shí)，砂漿層首先失去水分產(chǎn)生干縮變形，而基層由于有砂漿層的保護(hù)，因而失水較遲。環(huán)境越干燥，砂漿層越致密，基層材料的初始含水量越少，砂漿層與基層失水速率的差別也就越大，因而所產(chǎn)生的干縮變形差別也就可能越大。從砂漿與基材的接觸面來看，砂漿層的外側(cè)是一個(gè)含水率低于它的材料，因而砂漿層有失去水分的趨勢(shì)。而基層材料的外側(cè)則是一個(gè)含水率高于它的材料，因而有從外部得到水分的趨勢(shì)。

　　由于上述這些原因，砂漿層與基層所產(chǎn)生的干縮變形是不一致的，而且砂漿層的干縮變形通常比基層的干縮變形大得多。

　　(3)溫度變形。

　　溫度變化也會(huì)導(dǎo)致硬化砂漿和基層材料的變形。材料的溫度變形取決于材料的熱膨脹系數(shù)和溫度差。由于砂漿層和基層通常都是較薄的，它們的溫度一般不會(huì)有較大的差別。但是，由于它們是不同的材料，因而熱膨脹系數(shù)往往是不同的。砂漿層和基層材料熱膨脹系數(shù)的差異也會(huì)引起溫度變形的不一致性。

　　如果基層材料的熱膨脹系數(shù)大于硬化砂漿的熱膨脹系數(shù)時(shí)，在溫度升高過程中，基層所產(chǎn)生的自由膨脹大于砂漿層所產(chǎn)生的自由膨脹。由于兩者相互作用下，基層處于受壓狀態(tài)，砂漿層處于受拉狀態(tài)。當(dāng)砂漿與基層材料熱膨脹系數(shù)的差異較大，或者溫度變化較大，有可能導(dǎo)致硬化砂漿的開裂。

　　如果基層熱膨脹系數(shù)小于硬化砂漿的熱膨脹系數(shù)時(shí)，在溫度升高過程中，基層所產(chǎn)生的自由膨脹小于砂漿層所產(chǎn)生的自由膨脹。由于兩者相互作用下，基層處于受拉狀態(tài)，砂漿層處于受壓狀態(tài)。在這種情況下，硬化砂漿不會(huì)出現(xiàn)溫度開裂。但是，在溫度降低過程中，基層所產(chǎn)生的自由收縮也小于砂漿層所產(chǎn)生的自由收縮。由于兩者相互作用下，基層則處于受壓狀態(tài)，而砂漿層處于受拉狀態(tài)，這種情況則有可能導(dǎo)致砂漿的溫度開裂。

　　由此可以看出，在正常使用環(huán)境下，砂漿與基層之間不可避免地存在著變形差。而這種變形差正是導(dǎo)致砂漿開裂的動(dòng)力。

　　2.砂漿與基材相互作用分析

　　由上述分析已知在自然環(huán)境下，砂漿與基層的變形總是不一致的。如果它們之間沒有相互作用，這時(shí)砂漿的變形為es，而基層的變形為eb。盡管存在著變形差，但沒有相互作用力。