肖鳳春

（青島地鐵集團(tuán)有限公司第一建設(shè)分公司，山東 青島 266000）

蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土材料研究很大程度地促進(jìn)了裝配式混凝土建筑發(fā)展，裝配式建筑的主要施工原理是將各建筑結(jié)構(gòu)模塊化，在工廠提前預(yù)制成型，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，從而減少了傳統(tǒng)施工現(xiàn)澆的施工工序[1]。蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板裝配在施工工效、使用性能、施工標(biāo)準(zhǔn)化和節(jié)能環(huán)保等方面都有優(yōu)勢(shì)[2]。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建筑工程項(xiàng)目相比，不僅可以降低施工成本，還可以減少工程施工的消耗。為保證蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板材的施工質(zhì)量，該文結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板安裝工藝進(jìn)行研究，以期提高項(xiàng)目裝配式構(gòu)件安裝施工質(zhì)量。

1 安裝技術(shù)優(yōu)化研究

1.1 測(cè)量定位

按照結(jié)構(gòu)施工的主軸控制線進(jìn)行樓面隔墻測(cè)量放線，保證各軸線的水平間距相等且方正。當(dāng)平面控制時(shí)，應(yīng)在樓面彈出墻身線，在構(gòu)造柱、門窗洞口和墻面水電處預(yù)留洞口的位置線，柱與頂面梁板處采用掛垂直線的方法，對(duì)照施工平面圖放線并復(fù)核門洞位置，門框預(yù)留洞位置處兩側(cè)各增加10mm 寬度間隙，墻板與剪力墻或梁下預(yù)留20mm 寬度間隙，板底部以木楔調(diào)整預(yù)留10～20mm 間隙[3]。

1.2 安裝固定卡具

用線墜將測(cè)放的墻底線垂直引到梁底或板底，根據(jù)板材的安裝排板圖，在板材頂部與混凝土結(jié)構(gòu)連接處、頂部與鋼梁構(gòu)造連接處以及板材間的接縫處，每間隔600mm 設(shè)置1 個(gè)“U”形卡。

1.3 處理接觸面

根據(jù)蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板材在不同連接位置的安裝要求，將板材接觸面加工成相應(yīng)形式，保證接觸面平整度誤差≤10mm。清理完墻板接觸面后，在鋪板部分滿鋪專用膠黏劑。

1.4 拼裝墻板

采用豎向安裝法拼裝墻板，根據(jù)測(cè)放定位墨線及“U”形卡布置位置，從墻體一端到另一端依次安裝。在有門洞墻體的情況下，應(yīng)從兩端向門洞口進(jìn)行安裝。保持板上端與梁（板）底距≤20mm，板下端與地面表面間距為10mm～20mm，板面與板面間拼縫≤2mm。當(dāng)立板時(shí)，在頂板和底部塞入木楔，便于調(diào)整。在安裝過(guò)程中，用2m靠尺線墜檢查垂直度和平整度，用木楔臨時(shí)固定板材上下端，用“U”形卡具固定兩塊板材拼縫處上端。按拼裝順序繼續(xù)安裝板材，待板材側(cè)面榫頭及榫槽完全嵌合嚴(yán)實(shí)后測(cè)量調(diào)整2 塊板的平整度及垂直度。

1.5 板頂填縫

安裝完整面填充墻后，在墻體頂部與梁板交接處灌注摻膨脹劑的嵌縫砂漿，對(duì)其進(jìn)行填縫處理，墻根填縫達(dá)到強(qiáng)度后撤除木楔，用耐堿玻纖網(wǎng)格布黏附接縫，防止開裂，同時(shí)用聚合物抗裂砂漿修補(bǔ)墻板細(xì)部缺陷處。

2 裂縫防治技術(shù)研究與應(yīng)用

蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板屬于加氣混凝土制品，加氣混凝土是混凝土的一種，因此蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板具有和普通混凝土相似的收縮特性。硬化收縮是在恒溫絕濕情況下，混凝土初凝后水泥繼續(xù)水化反應(yīng)而消耗漿體內(nèi)部水分，造成相對(duì)濕度降低導(dǎo)致體積縮小的現(xiàn)象。塑性收縮是在混凝土初凝過(guò)程中，表面水分的蒸發(fā)速度大于內(nèi)部從下至上的泌水速度引起體積縮小的現(xiàn)象。干燥收縮為混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔水、凝膠孔水以及吸附水等水分揮發(fā)導(dǎo)致體積縮小的現(xiàn)象。蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板的干燥收縮表現(xiàn)都是蒸壓加氣混凝土材料宏觀多孔特性的外化反映，干燥收縮表現(xiàn)與材料孔隙率和孔徑分布等孔隙結(jié)構(gòu)特性緊密相關(guān)。

2.1 分析墻板干縮開裂機(jī)理

蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板干縮表現(xiàn)形式主要與加氣混凝土材料微觀孔隙結(jié)構(gòu)和水份流失速率相關(guān)。當(dāng)周圍環(huán)境中的濕度降低時(shí)，蒸壓加氣混凝土中毛細(xì)孔水隨之蒸發(fā)，若材料內(nèi)部含水率分布不均，則材料中水份遷移和消散會(huì)形成大小不一的干縮驅(qū)動(dòng)力，如圖1 所示，進(jìn)而導(dǎo)致墻面干縮開裂[4]。

圖1 表面張力與毛細(xì)孔負(fù)壓動(dòng)態(tài)平衡圖

根據(jù)毛細(xì)管張力理論，當(dāng)毛細(xì)孔中水份蒸發(fā)時(shí)，墻體表面與外界環(huán)境的交界面形成毛細(xì)孔負(fù)壓。壓力差使在蒸壓加氣混凝土材料顆粒間產(chǎn)生氣液彎液面，平衡狀態(tài)方程如公式（1）所示。

式中：Δp為毛細(xì)孔負(fù)壓；γ為表面張力；rk為彎液面半徑；R為氣體常數(shù)；T為外部溫度；ρ為水密度；M為水分子量；p/p0為相對(duì)濕度。

由公式（1）可知，隨著相對(duì)濕度降低，毛細(xì)孔負(fù)壓和表面張力相應(yīng)增加，蒸壓混凝土材料表面張力變大，會(huì)導(dǎo)致墻板表面收縮應(yīng)力增加，使混凝土材料內(nèi)部顆粒向收縮方向運(yùn)動(dòng)，最終表面干縮。

2.2 分析墻板開裂影響因素

墻板填充墻開裂會(huì)影響建筑物的使用功能和耐久性，因此墻板填充墻開裂問(wèn)題逐漸受到重視?；谡魤狠p質(zhì)混凝土板材安裝施工，分析墻體裂縫成因，以此指導(dǎo)實(shí)際工程施工。

2.2.1 分析墻板長(zhǎng)度影響

當(dāng)蒸壓加氣混凝土材料在干縮作用下拉伸等效塑性應(yīng)變＞0，最大主塑性應(yīng)變?yōu)檎龝r(shí)，墻板板面開始出現(xiàn)裂紋。通過(guò)有限元分析可知，在同一溫差條件下，當(dāng)蒸壓加氣混凝土填充墻長(zhǎng)度較短時(shí)，墻體未發(fā)生開裂。隨著墻體長(zhǎng)度增加，兩墻體接縫處開始出現(xiàn)裂縫，并從裂縫尖端沿墻體高度方向發(fā)展，裂縫寬度也不斷增加。

在實(shí)際工程中，裂縫寬度＞0.5mm，即為可見裂縫，墻板開裂寬度與墻體長(zhǎng)度的關(guān)系曲線如圖2 所示，當(dāng)蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土墻體長(zhǎng)度為3m 時(shí)，其裂縫寬度已達(dá)到1.1mm，隨著墻體寬度增加，裂縫寬度呈線性關(guān)系增加，回歸方程如公式（2）所示。

圖2 裂縫寬度隨墻體長(zhǎng)度變化曲線

式中：bf為裂縫寬度；B為墻體寬度。

2.2.2 黏接強(qiáng)度影響分析

蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土墻板通常采用水泥砂漿對(duì)嵌縫進(jìn)行黏接，從而形成整面墻體。嵌縫砂漿的黏結(jié)強(qiáng)度可以保證墻板填充墻的整體性，確保墻板間力的傳遞。在安裝墻板前，分別對(duì)0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa 和0.55MPa 這6 種不同強(qiáng)度的嵌縫水泥砂漿進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，分析嵌縫水泥砂漿強(qiáng)度對(duì)墻體開裂的影響程度，試驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。隨著嵌縫砂漿強(qiáng)度提升，墻體開裂寬度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，當(dāng)嵌縫砂漿強(qiáng)度超過(guò)0.45MPa 時(shí)，裂縫寬度從1.6mm 降至1.1mm，降幅為31%。試驗(yàn)證明，通過(guò)提高嵌縫砂漿強(qiáng)度可使蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板接縫處形成的裂縫寬度變小。

圖3 裂縫寬度隨黏接強(qiáng)度變化曲線

2.2.3 板材強(qiáng)度影響分析

蒸壓輕質(zhì)混凝土強(qiáng)度對(duì)墻體裂縫發(fā)展的影響最顯著，因此利用有限元分析軟件分別模擬A7.5、A05和A3.5這3 個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板，對(duì)比分析3 種強(qiáng)度板材在外力條件下的裂縫發(fā)展趨勢(shì)，如圖4 所示。A7.5、A05這2 種強(qiáng)度板材最先開裂且裂縫寬度最大，A05強(qiáng)度板材裂縫發(fā)展稍弱于A7.5板材；A3.5強(qiáng)度板材在墻板填充墻接縫處未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象?！暗蛷?qiáng)度板材在接縫處更不易開裂”現(xiàn)象的主要原因是墻板由嵌縫水泥砂漿黏接形成整體，黏接強(qiáng)度一致且板材強(qiáng)度更低。隨著板材強(qiáng)度提高，接縫處黏接界面會(huì)因剛度退化而開裂，因此，黏接強(qiáng)度和墻板強(qiáng)度的差異化會(huì)導(dǎo)致墻板強(qiáng)度越高，接縫處開裂越明顯[5]。

圖4 不同強(qiáng)度板材的裂縫發(fā)展趨勢(shì)

2.3 裂縫防治措施應(yīng)用

蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土墻板填充墻裂縫影響因素很多，通過(guò)單一方法不能達(dá)到預(yù)期防裂效果，因此結(jié)合試驗(yàn)及有限元分析結(jié)果，從板材選擇和施工技術(shù)方面制定相應(yīng)的裂縫防治措施。

2.3.1 限制墻板安裝尺寸

由上文分析可知，蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土墻板安裝長(zhǎng)度越長(zhǎng)，接縫處開裂寬度越大，裂縫寬度隨著墻體長(zhǎng)度增加呈線性增加關(guān)系。與此同時(shí)，當(dāng)墻板高度低于需填充墻體高度時(shí)，需要接板安裝，也增加了接縫處開裂的風(fēng)險(xiǎn)。因此當(dāng)使用蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土墻板填充墻體時(shí)，應(yīng)限制墻體尺寸，當(dāng)墻體尺寸超過(guò)限值時(shí)，應(yīng)采取措施縮短墻長(zhǎng)、降低高寬比，將墻體安裝寬度和高度控制在1.5m 內(nèi)，以此達(dá)到裂縫防治的目的。

2.3.2 優(yōu)化嵌縫砂漿性能

當(dāng)嵌縫砂漿所提供的拉伸黏結(jié)強(qiáng)度小于蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板強(qiáng)度時(shí)，在外力作用下，接縫處會(huì)開裂，延伸到墻板損傷開裂。為提高嵌縫砂漿的拉伸黏結(jié)強(qiáng)度，選用保水性和易性較好的蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板專用嵌縫砂漿，縮小嵌縫砂漿與板材的強(qiáng)度差。嵌縫砂漿的拉伸黏結(jié)強(qiáng)度主要受砂漿保水性、和易性和飽滿度的影響。若砂漿保水性差，則砂漿中水份會(huì)被板材快速吸收，不僅砂漿黏結(jié)強(qiáng)度會(huì)降低，板材接縫邊緣強(qiáng)度也會(huì)降低。若砂漿和易性差，則難以使砂漿黏附于墻板表面且后期容易脫落[6]。

3 結(jié)論

結(jié)合實(shí)際工程施工中的蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板質(zhì)量控制措施，對(duì)安裝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，利用有限元模擬和試驗(yàn)的方式進(jìn)行蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土墻板裂縫防治技術(shù)研究，得到以下結(jié)論：1）蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土墻板安裝，裂縫隨著墻板長(zhǎng)度增加呈線性增加關(guān)系，單塊墻板安裝尺寸宜控制在1.5m內(nèi)，以此降低發(fā)生裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。2）選擇蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土板材，滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，應(yīng)避免選擇高強(qiáng)度板材，嵌縫砂漿強(qiáng)度應(yīng)大于4.5MPa，以此降低嵌縫砂漿處剛度退化裂縫發(fā)生的可能性。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及有限元結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土墻板安裝裂縫防治措施可在相似工程推廣使用。