基于石膏板墙基层的砂浆收缩开裂性能研究

苑庆涛，梁少岗，卢明刚，林志强，王 健，李鹏浩

（中建八局第二建设有限公司，山东 济南 250022）

0 引言

随着双碳目标的落地，绿色发展、低碳发展将成为新时期发展的主旋律，传统建筑业劳动生产率低、能源消耗大、对环境污染严重，已无法满足新时期建筑业发展要求，为尽快实现碳中和宏伟目标，也应加快改革创新步伐。因为装配式建筑具有节约资源、降低产业耗能、降低环境污染、提高施工效率和保证施工质量的优点，所以已成为传统建筑业升级转型的方向［1］。

装配式房屋住宅建筑中的预制“三板”，即预制墙板、预制楼梯板、预制楼板；各地政府出台相关政策，要求新建商品住宅、公寓、保障性住房等建筑单体项目应用“三板”比例不低于 60 %。而石膏板墙因为其施工方便、隔音防火效果好、绿色环保污染小等特点，成为内隔墙的主要材料之一，但如何处理好轻质石膏板墙与干混抹灰砂浆应用过程中空鼓和开裂的问题，也就成为影响石膏板墙推广的困难之一。

综上所述，不同配合比的干混砂浆与轻质石膏板墙基层的结合性能研究，对于降低后期因墙面空鼓开裂造成的维修费用，提高施工质量等方面意义重大。本次试验选取 5 种不同配合比的砂浆进行收缩开裂性能方面的试验，得到有益的试验结果［2］。

1 试验设计

1.1 原材料

试验用砂浆选用预拌砂浆，分别选取 M20、M15、M10、M7.5、M5 等 5 种不同配合比的干混抹灰砂浆，砂浆配合比数据如表1 所示。

表1 干混抹灰砂浆配合比

1.2 试验方案与试件制作

本次试验采用现行砂浆收缩开裂性能基本试验方法，现场制作每种标号砂浆 40 mm×40 mm×160 mm的棱柱体试件 3 组，砂浆装入试模，振捣密实后放入标准养护室养护 7 d，拆模编号同时标明测试方向，将试件移入温度 20±2 ℃、相对湿度为（60±5）% 的试验室中预置 4 h，记录初始长度后，然后第 7、14、21、28、56、90 d 分别测定试件的长度，即为自然干燥后的长度［3］。

在进行砂浆试块收缩率实验室测量的同时，在施工现场同时拌制相同标号砂浆选取试验区域进行施工，得到的观感数据与试验室数据进行对照分析。为保证施工现场保证相同条件要求，每种标号选取项目单体中间楼层 10 层、11 层 6 户作为试验区域，分别用 M20、M15、M10、M7.5、M5 以及石膏砂浆进行施工，每种标号选取一整户室内全数墙面进行施工，保证整个户内区域内无其他因素影响。

2 试验结果及分析

2.1 试件收缩结果分析

实验室测定数据如表2 所示，由砂浆收缩开裂性能试验得到不同标号砂浆 7、14、21、28、56、90 d 的试验收缩值，绘制不同标号砂浆收缩值随龄期变化曲线图如图1 所示，由图1 中数据分析，砂浆最大收缩率28 d 为 0.18 %，最小为 0.11 %。水泥胶砂（标准砂）试件在0.5 水灰比下一般为 0.05 %～0.06 %；普通砂浆一般为 0.08 %～0.09 %，在干燥条件下一般为 0.09 %～0.10 %。

图1 试件收缩值随龄期的变化曲线

表2 不同龄期试件收缩值

由图1 可知，混凝土的塑性收缩裂缝与砂浆中的水胶比有很大关系，即砂浆水胶比越大，砂浆塑性收缩裂缝越大［4］；反之，越小。因此，想要防止或减少砂浆塑性收缩开裂就要根据墙体基层选择合适的抹灰找平材料，轻质石膏板墙应选择石膏砂浆进行找平。

2.2 试验区域观感数据分析

对施工现场试验区域不同标号砂浆在 7、14、21、28、56、90 d 的观感质量情况进行对比，7、14、21、28 d 时 6 种不同标号砂浆表面均未有裂缝、空鼓现象，第 56 d 时 6 种不同标号砂浆表面存在不同程度的裂缝及空鼓，现将每个试验区的裂缝及空鼓情况统计如表3 所示。

表3 试验区观感情况 条

选取不同标号砂浆在试验区进行抹灰试验，在外部条件及施工工艺相同的条件下，对试验区不同标号的实验结果进行分析可以得到图2。如图2 所示，6 种不同水胶比的砂浆在 90 d 内发生空鼓、开裂及爆灰等问题中，M20 砂浆最多，有 33 条问题；石膏砂浆最少，有 5 条问题，可以得到在基于轻质石膏板墙时不同标号砂浆中，水胶比越大，砂浆开裂、空鼓问题越多［5-7］。

图2 试验区不同标号砂浆观感情况图

3 机理探讨

不同标号砂浆的水胶比不同，不同的水胶比对砂浆塑性收缩及其早期塑性开裂性能影响的机理具体分析如下。当水胶比在较大情况下时，砂浆拌合物没有足够的水向混凝土表面迁移，使得混凝土的蒸发速率很快超过泌水速率，体系中收缩力急剧增大，从而较早地达到砂浆的临界压力［8］。对尚处于塑性阶段的砂浆来说，由于砂浆还没有形成一定的抗拉强度来抵抗塑性开裂能力，砂浆很容易开裂；相反，当水胶比较小时，砂浆拌合物体中的自由水分较多，水分蒸发速率较慢，砂浆塑性收缩开裂过程较为缓慢，开裂空鼓等问题也相对较少。

轻质空心石膏板墙抗压强度＞3.5 MPa，普通条板的软化系数＞ 0.4，砂浆强度＞5 MPa，在轻质石膏板墙基层上进行抹灰时，基层遇水软化，在砂浆强度逐渐升高的过程中，基层板墙墙体存在被高标号砂浆收缩扯裂，并且空鼓等问题。水胶比越大，砂浆强度越大，石膏砂浆强度最小，石膏板墙试验区域内开裂、空鼓等问题只发生 5 处，可以得到水胶比是影响轻质石膏板墙基层上砂浆抹灰成型质量的主要因素。

4 结论

1）对于砂浆在不同水胶比条件下，在轻质石膏板墙基层上进行观察试验的同时制作砂浆试块进行收缩性能测量，得出 M20 砂浆收缩值最大，最容易开裂；石膏砂浆收缩值最小，开裂空鼓问题最少。本实验得出水胶比是影响砂浆收缩及其早期塑性开裂最主要因素。

2）水胶比是影响砂浆收缩及其早期塑性开裂主要因素，可通过调整砂浆的水胶比来改变砂浆塑性收缩及其开裂，基于轻质石膏板墙基层的抹灰材料选择时可降低砂浆水胶比，选择石膏砂浆进行墙体基层找平，甚至可以在轻质石膏板墙安装过程中严控质量，内墙批白时可直接在板墙位置进行批白，保证成型质量。Q