绿色轻质隔墙干缩裂缝控制技术

2023-10-31蒋守杰JIANGShoujie

建筑机械化 2023年9期

蒋守杰/JIANG Shoujie

（中国建筑第二工程局有限公司华东分公司，上海 200000）

由于节能环保的需要，越来越多的建筑施工中采用绿色轻质材料的隔墙。绿色轻质材料凭借其良好的隔音性、轻便性、耐折性、防水性以及抗冲击性，使其在建筑工程中广泛地应用。由于现阶段的绿色轻质隔墙板的施工技术还不太成熟，隔墙与地面的连接处容易出现裂缝，降低了建筑质量以及美观性，不利于绿色轻质材料在建筑行业的推广应用以及施工技术的发展，另一方面也影响了建筑节能减耗的实施。

基于以上原因，本文通过分析某项目的轻质隔墙出现裂缝的原因，研究高层建筑中绿色轻质隔墙施工裂缝的控制技术，提高绿色轻质隔墙施工的施工质量，推动绿色环保的建筑材料在建筑施工中的应用。

1 概况

某超高层建筑的一处绿色轻质隔墙板与基础梁的交界处出现了横向的裂缝，宽度约0.32mm。出现裂缝的轻质隔墙化学元素成分都在标准范围内，可以认定不是由于材料配比、选材等原材料原因造成裂缝出现。检测出现裂缝的轻质隔墙的材料性能如表1 所示。

表1 出现裂缝的绿色轻质隔墙材料性能检测表

可以看出，出现裂缝的轻质隔墙材料的隔墙板内外部的含水率分别为6%、4%，均低于标准的含水率10%；干燥收缩量、面密度分别为0.45 mm/m、98kg/m2，均低于标准值；而隔墙板内外部的干燥收缩差值为0.213mm/m，大于零，表示隔墙板内外部的收缩变形不一致，收缩量较大的一侧受到另一侧的抗力，产生拉应变，直接导致了隔墙开裂并逐渐发展。基于以上分析，研究干缩差导致轻质隔板墙施工裂缝的控制技术。

2 干缩裂缝的控制技术

2.1 计算干缩值及抗裂性

计算干缩性相关参数数值，为找出干缩裂缝产生的原因提供数据基础，单次的干缩量计算方式表示为

式中，ηx表示在x次检测到的干缩值（mm），Ax,y表示在x次测试时刻的第y次千分表读数值（mm）。失水率的计算方式为

联立式（1）、式（2），可以得到单次的干缩应变系数γx与干缩系数

式中，μx表示在x次的失水率（%），γx表示在x次的干缩应变系数（%），y0表示标准干缩量的轻质隔墙材料烘干后的质量（g），yx表示在x次的轻质隔墙质量（g），B表示隔墙材料的长度（mm），θsx表示在x次的干缩系数（%）。由上述表达式可以得到总干缩系数的计算方式

根据轻质隔墙材料的干缩系数，计算材料的抗拉强度εsr（x），计算方式为

式中，εsr（x）表示轻质隔墙材料在r龄期时的抗拉强度（MPa），εsr表示轻质隔墙材料的标准抗拉强度值，εsr=2.40MPa。根据以上计算，得到轻质隔墙材料的最大自约束应力ϕs，表示为

式中，κ（r）表示在r龄期时轻质材料的弹性模量（MPa），Δθs表示轻质材料可能出现的最大内部与表面的干缩差（mm/m），λ（r，t）表示在t龄期时延续到r龄期时产生的约束应力，由式（7）可以得到轻质隔墙材料的抗裂性能计算方法

根据上述计算，进一步研究干缩性的影响因素，进而得到干缩裂缝的控制方案。

2.2 暴露时间及龄期的控制技术

通过计算，得到干缩应变系数与绿色轻质隔墙材料暴露时间的关系曲线图（图1）。由图1 可知，在绿色轻质隔墙施工完成后，随时间的增长，材料的水分逐渐损失，当轻质隔板材料达到最大的失水量时，干缩应变系数逐渐平稳，趋于稳定状态。由此可知，只要在材料的失水率最大之前，绿色轻质隔墙材料的干缩性系数保持在0.0001 之下，待干缩系数达到稳定状态后，就可以保证隔墙板不会出现裂缝。

图1 不同暴露时间下的干缩应变系数变化图

轻质隔墙材料的龄期对材料的干缩性影响关系如表2 所示。轻质隔墙材料龄期越大，其干缩应力与平均干缩系数就越大，因此龄期的选择对材料干缩性也有影响。

表2 不同龄期的轻质隔墙材料的干缩应力系数表

基于上述分析，采用控制绿色轻质隔墙板材料的含水率的控制方法，项目应用的轻质材料是一种轻骨料的绿色混凝土制品，孔隙较多，孔隙中含有大量的不同成分的水，为了保持原材料的含水率的损失尽可能地降低，要求材料生产阶段比规定范围多配比0.2%～0.5%的含水率，保证施工时的材料含水率控制在10%的要求范围内，并要求轻质隔墙材料必须达到龄期20d 以上。

2.3 温度与湿度的控制技术

根据干缩性相关参数的计算公式，分别研究轻质隔墙材料干缩性与温度、时间以及龄期的关系，为施工中控制干缩裂缝的产生提供技术原理。通过式（2）、式（3）得到失水率与干缩应变系数的关系曲线图，如图2 所示。

图2 不同失水率下的干缩应变系数变化图

由图2 可知，随着轻质隔墙材料失水率的增加，干缩应变系数变化量逐渐降低，呈逐渐稳定的发展趋势。而轻质隔墙材料的含水率与温度有关，温度升高的情况下，由于轻质隔墙材料的孔隙结构特性，导致轻质隔墙材料中所含水分的蒸发速度就越快，含水量会逐渐降低，导致干缩系数以及干缩应变系数增加，发生干燥收缩，降低了轻质隔墙材料的稳定性，增大了出现裂缝的概率，水分继续流失，相对湿度不断减小，小分子之间的蠕动作用以及交通荷载作用，会使裂缝对隔墙的破坏程度加大。

在超高层建筑工程中，需要考虑在不同高度下的温度与湿度对建筑材料的影响。温度较高的情况，采用湿布遮盖材料，保证水分不被蒸发，提高材料干缩性的稳定。由于超高层建筑需要超高墙体支撑，墙体高度的增加使得整体重心降低，隔墙底部所接受的压力会更大，因此为了降低应力对隔墙底部的影响，设立绿色轻质的支撑柱以及横梁板，将其固定在安装的隔墙与顶部的角落处，形成一个稳定的支撑结构，降低多余荷载对隔墙的压力，使得轻质隔墙整体的结构更加牢固，抗震性与抗裂性显著提高，保证轻质隔墙施工的稳定性。

3 试验与检测

为检测对轻质隔墙施工裂缝的控制技术的效果，随机选取一处该项目的原轻质隔墙P，将其与以干缩性控制技术方法为原则施工的绿色轻质隔墙Q 进行对比，通过抗裂性试验检测两组轻质隔墙的抗裂性能，以检验两组轻质隔墙的稳定性。

在恒定温度25℃与不同频率的振动条件下进行抗裂性试验，实验结果：轻质隔墙P 在振动频率为1 200Hz 时出现第一处裂缝，在振动频率为1 500Hz 时出现4 处裂缝；轻质隔墙Q 在1 500Hz 以内的振动频率下，没有产生裂缝。表明应用裂缝控制技术的轻质隔墙的稳定性更高。

结合上文提出的抗裂性计算方法，得到2 组轻质隔墙随机10 个检测点的抗裂性系数（图3）。

图3 轻质隔墙在25℃恒定温度下的抗裂性系数图

轻质隔墙P 的抗裂性系数的最大值为1.25，超过了最大限度抗裂性1.20，表明轻质隔墙P 的第4 个抗裂性检测点一定会出现裂缝；轻质隔墙Q的抗裂性系数最大值为0.32，没有超过上文计算的最大限度抗裂性1.20，轻质隔墙Q 的检测点均不会有出现裂缝的风险。试验结果表明，超高层建筑建设中，在恒定的正常环境温度条件下，基于裂缝控制技术方法施工的绿色轻质隔墙不会出现裂缝，保证了轻质隔墙的稳定性。