张迎 安徽天翰工程咨询有限责任公司
自流平材料作为一种新型地面装饰材料，具有施工便捷、表面平整度高、美观性好等优点，在建筑工程中得到广泛应用。然而，开裂问题一直是制约其进一步发展的关键因素。本文综述了自流平材料开裂的主要原因，包括材料自身性能缺陷、施工工艺不当以及环境因素影响等，并从原材料优化、配合比设计、施工工艺改进和养护措施完善等方面，系统阐述了当前自流平防止开裂的研究进展，最后对未来自流平防开裂技术的发展方向进行了展望，旨在为提高自流平材料的工程应用质量提供理论参考。
自流平材料是由水泥、石膏、无机集料或有机集料、外加剂及化学助剂等按一定比例混合而成，加水搅拌后具有流动性或稍加辅助性摊铺就能流动找平的材料。随着现代建筑对地面平整度和美观度要求的不断提高，自流平材料凭借其独特的性能优势，在工业厂房、商业建筑、住宅装修等领域的应用日益广泛。但在实际应用过程中，自流平地面常常出现不同程度的开裂现象，如收缩裂缝、温度裂缝、荷载裂缝等，这些裂缝不仅影响地面的美观和使用功能，还可能降低地面的耐久性，甚至导致结构安全隐患。因此，深入研究自流平材料的开裂机理，探索有效的防开裂技术措施，对于推动自流平材料的健康发展具有重要的现实意义。
材料自身性能是导致自流平开裂的内在因素，主要包括以下几个方面：
· 收缩性能过大：自流平材料在硬化过程中会发生化学收缩、干燥收缩和自收缩等。化学收缩是由于水泥水化反应生成的固相体积小于反应前的水泥和水的总体积；干燥收缩是指材料在硬化后因水分蒸发而引起的体积收缩；自收缩则是在没有水分迁移的条件下，由于水泥水化消耗水分导致毛细孔负压产生的收缩。当这些收缩产生的拉应力超过材料的抗拉强度时，就会导致裂缝产生。普通自流平材料由于水泥用量较高、集料级配不合理等原因，往往收缩值较大，易发生开裂。
· 抗拉强度不足：自流平材料的抗拉强度是抵抗收缩应力的关键指标。如果材料的抗拉强度较低，即使收缩应力不是很大，也可能超过其极限抗拉强度，从而导致开裂。影响材料抗拉强度的因素主要包括胶凝材料的种类和用量、集料的性质和级配、外加剂的品种和掺量等。例如，石膏基自流平材料虽然硬化速度快，但抗拉强度相对较低，在受到收缩应力时更容易开裂。
· 弹性模量与界面过渡区性能：自流平材料的弹性模量过高，会使其在受到约束时产生较大的应力；而界面过渡区是材料中最薄弱的环节，其结构疏松、孔隙率高、强度低，容易成为裂缝的发源地。如果集料与胶凝材料基体之间的界面过渡区结合不良，在荷载或收缩应力作用下，界面过渡区首先破坏，进而导致材料开裂。
施工工艺是影响自流平开裂的重要外部因素，不合理的施工操作会加剧开裂风险：
· 基层处理不佳：基层的平整度、清洁度、干燥度以及界面处理情况对自流平的施工质量至关重要。若基层表面不平整，自流平材料在不同厚度处的收缩不一致，易产生应力集中；基层表面存在浮灰、油污等杂质，会影响自流平材料与基层的粘结力，导致脱层开裂；基层含水率过高或过低，前者会导致自流平材料底部水分难以排出，引起后期鼓泡开裂，后者则会过快吸收自流平材料中的水分，使其失水过快，产生干燥收缩裂缝。此外，基层未进行有效的界面处理，如未涂刷界面剂或界面剂涂刷不均、漏涂，也会降低粘结强度，增加开裂可能性。
· 材料拌合与摊铺问题：自流平材料的拌合应严格按照说明书进行，控制好水料比。若水料比过大，会导致材料浆体过稀，强度降低，收缩增大；水料比过小，则浆体流动性差，难以自流找平，且内部易产生气泡和空隙，影响材料的密实度和强度。摊铺过程中，若摊铺厚度不均匀，过厚处水化热不易散发，易产生温度裂缝，过薄处则易受基层影响产生收缩裂缝。同时，摊铺速度过快或振捣不充分，会使浆体中混入过多空气，形成气泡，气泡破裂后留下的孔洞会成为应力集中点，导致开裂。
· 分格缝设置不合理：对于大面积自流平施工，未设置或未合理设置分格缝，会使材料在收缩过程中受到较大的约束应力，当应力超过材料的抗拉强度时，就会在薄弱部位产生不规则裂缝。分格缝的间距、位置和形式设置不当，都无法有效释放收缩应力。
环境因素对自流平材料的硬化过程和性能发展有着显著影响：
· 温度变化：温度是影响自流平材料水化反应速度和体积稳定性的重要因素。在高温环境下，自流平材料水化反应加快，早期强度增长迅速，但水化热集中释放，内部温度升高，而表面因散热快温度较低，形成较大的内外温差，产生温度应力，导致表面开裂；同时，高温也会加速水分蒸发，增大干燥收缩。在低温环境下，水化反应缓慢，强度发展滞后，材料的早期抗裂性能降低，若温度低于冰点，还会导致冻害，使材料结构破坏。此外，温度的骤升骤降，如夏季阳光直射或冬季室内外温差过大，会使自流平表面产生剧烈的热胀冷缩，易产生温度疲劳裂缝。
· 湿度与风速：环境湿度较低或风速较大时，自流平材料表面水分蒸发速度加快，导致表面迅速干燥收缩，而内部水分仍较多，收缩较慢，从而在表面产生较大的拉应力，引发表面龟裂或干缩裂缝。特别是在干燥多风的季节施工，若未采取有效的保湿措施，自流平表面极易出现此类裂缝。
· 选用低收缩胶凝材料：选择收缩性能优良的胶凝材料是降低自流平收缩的基础。例如，使用硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等特种水泥，其水化产物结构较为致密，化学收缩和自收缩相对较小。对于石膏基自流平材料，可选用半水硫酸钙含量高、杂质少的优质石膏，并通过添加适量的水泥、矿渣等活性掺合料来改善其收缩性能和强度。此外，复合胶凝体系的应用也是一种有效途径，将不同性能的胶凝材料复合使用，如水泥-石膏复合、水泥-矿渣-粉煤灰复合等，可以发挥协同效应，降低整体收缩，提高材料性能。
· 掺入矿物掺合料：合理掺入粉煤灰、矿渣粉、硅灰等矿物掺合料，不仅可以替代部分水泥，降低水化热和成本，还能改善自流平材料的工作性、降低收缩、提高强度和耐久性。粉煤灰具有形态效应、活性效应和微集料效应，能够填充水泥浆体的孔隙，改善界面过渡区结构，从而降低干燥收缩；矿渣粉水化较慢，可后期持续水化，补偿部分收缩，并提高材料的密实度；硅灰具有极高的活性和火山灰效应，能够显著提高材料的早期强度和界面粘结强度，减少收缩裂缝的产生。但矿物掺合料的掺量需合理控制，过量掺入可能会影响材料的流动性和早期强度发展。
· 添加纤维增强材料：纤维增强是提高自流平材料抗拉强度、抑制裂缝产生和扩展的有效方法。常用的纤维包括聚丙烯纤维、玻璃纤维、钢纤维、玄武岩纤维等。纤维在材料中均匀分布，能够起到桥接作用，当材料产生微裂缝时，纤维可以传递应力，阻止裂缝进一步扩展，并吸收能量，从而提高材料的韧性和抗裂性能。聚丙烯纤维具有成本低、化学稳定性好、分散性好等优点，适量掺入可有效减少塑性收缩裂缝和干燥收缩裂缝；玻璃纤维和玄武岩纤维强度高、弹性模量大，能显著提高材料的抗拉强度和抗冲击性能；钢纤维则主要用于提高材料的承载能力和抗疲劳性能。纤维的掺量、长度、直径等参数对增强效果有重要影响，需根据具体材料体系进行优化选择。
· 使用高性能外加剂：外加剂是自流平材料不可缺少的组成部分，选择合适的外加剂可以有效改善材料性能，防止开裂。减水剂，特别是高性能减水剂（如聚羧酸系减水剂），可以在保证材料流动性的前提下，显著降低水料比，从而减少水泥用量，降低水化热和干燥收缩。缓凝剂可以调节自流平材料的凝结时间，避免因凝结过快导致的早期收缩裂缝，同时有利于强度的持续增长。膨胀剂是一种重要的抗裂外加剂，如钙矾石类膨胀剂、氧化镁膨胀剂等，其在水化过程中产生适度的体积膨胀，能够补偿材料的收缩，抵消收缩应力，防止开裂。此外，保水剂可以提高材料的保水性能，减少水分蒸发，延缓干燥收缩；消泡剂可以消除拌合过程中产生的气泡，改善材料的密实度。
· 严格基层处理：施工前应对基层进行彻底的清理，去除浮灰、油污、杂物等，确保基层表面平整、坚实。对于不平整的基层，应采用打磨、修补等方法进行处理。基层的含水率应控制在规定范围内，一般要求混凝土基层含水率不大于8%。基层处理完成后，应均匀涂刷界面剂，界面剂的选择应与自流平材料类型相匹配，涂刷量和涂刷方法应符合产品说明书要求，确保界面剂渗透充分、粘结牢固。对于吸水性较强的基层，可先涂刷一遍底涂，待干燥后再涂刷界面剂，以防止界面剂过快失水影响粘结效果。
· 优化拌合与摊铺工艺：严格控制水料比，采用机械搅拌，确保拌合均匀。搅拌时间不宜过长或过短，过长可能导致浆体泌水、离析，过短则拌合不匀。搅拌完成后，应静置1-2分钟，让气泡充分排出。摊铺前，应检查基层温度和环境温湿度，确保在适宜的条件下施工（一般环境温度宜为5-35℃，相对湿度宜为30%-80%）。摊铺时，应根据自流平材料的流动度确定合理的摊铺厚度和速度，确保材料能够自流找平并充满整个施工区域。对于大面积施工，宜采用分段、分区域流水作业，避免一次摊铺面积过大。摊铺过程中，可使用消泡滚筒轻轻滚动，帮助排出气泡，提高表面平整度和密实度。
· 合理设置分格缝与加强带：对于面积较大的自流平地面，应按照设计要求或规范规定设置分格缝。分格缝的间距一般不宜过大，具体间距应根据自流平材料的收缩性能、基层情况和环境条件确定，通常为6-12米。分格缝可以在自流平材料初凝前采用专用工具切割，也可以在摊铺时预先设置分隔条。在地面荷载较大、应力集中或易产生裂缝的部位，如门口、设备基础周边、阴阳角等，可设置加强带，采用纤维增强自流平材料或增设钢丝网等增强措施，提高局部抗裂能力。
科学合理的养护是保证自流平材料强度正常发展、减少收缩裂缝的关键环节：
· 保湿养护：自流平材料初凝后应及时进行保湿养护，以防止表面水分过快蒸发产生干缩裂缝。常用的保湿养护方法包括覆盖塑料薄膜、湿麻袋、养护剂等。覆盖塑料薄膜时，应确保薄膜紧贴自流平表面，四周压实，防止水分蒸发和风吹。湿麻袋应保持湿润，但不宜有明水。养护剂则是通过在自流平表面形成一层保护膜，阻止水分蒸发，使用时应均匀喷洒或涂刷。养护时间应根据胶凝材料种类和环境条件确定，一般水泥基自流平养护时间不少于7天，石膏基自流平养护时间不少于3天。
· 温度控制养护：在高温或低温环境下施工时，应采取相应的温度控制措施。高温时，可在施工现场设置遮阳棚、喷雾降温等，避免阳光直射和表面过热；低温时，应采取加热保暖措施，确保施工环境温度不低于5℃，防止材料受冻。对于大体积自流平或水化热较高的材料，应采取分层浇筑、预埋冷却水管等措施控制内部温升，减少内外温差，防止温度裂缝。
· 避免早期荷载与扰动：自流平材料在养护期间强度尚未完全发展，应严禁人员踩踏、堆放重物或进行其他施工作业，避免早期荷载和扰动导致开裂。养护期满后，方可进行后续工程施工，并注意对自流平地面的保护，避免尖锐物体划伤或重物冲击。
自流平材料的开裂是一个复杂的多因素问题，涉及材料、施工、环境等多个方面。通过原材料优化（如选用低收缩胶凝材料、掺入矿物掺合料、添加纤维和高性能外加剂）、配合比设计优化、施工工艺改进（如严格基层处理、优化拌合与摊铺、合理设置分格缝）以及完善养护措施（如保湿、控温、避免早期扰动）等综合技术手段，可以有效抑制或减少自流平开裂的发生。
未来，自流平防开裂技术的发展方向应更加注重以下几个方面：
· 多功能复合化材料的研发：开发具有低收缩、高韧性、高耐久性、自修复等多功能的复合自流平材料，通过材料本身性能的提升从根本上解决开裂问题。例如，利用纳米技术、仿生技术等制备高性能的自流平材料。
· 智能化施工与监测技术的应用：结合BIM技术、物联网技术等，实现自流平施工过程的智能化管理和质量监测。开发智能化的拌合设备、摊铺设备，精确控制施工参数；利用传感器实时监测自流平材料的温度、湿度、应变等参数，及时预警开裂风险，并进行动态调整。
· 绿色环保与可持续发展：研发环境友好型自流平材料，如利用工业固废、再生集料等制备绿色自流平，降低对天然资源的消耗和环境的污染，同时保证其良好的抗裂性能和使用性能。
通过持续的研究和技术创新，自流平材料的防开裂性能必将得到进一步提高，其在建筑工程领域的应用前景也将更加广阔。
[1] 《自流平地面工程技术标准》 JGJ/T 175-2018
[2] 《环氧树脂自流平地面工程技术规范》 GB/T 50589-2010
[3] 《地面用水泥基自流平砂浆》 JC/T 985-2017
[4] 《石膏基自流平砂浆》 JC/T 1023-2021
[5] 《水泥基自流平地坪施工及验收规范》 T/FJDP 014-2022
[6] 《自流平地面施工技术规程》 DB11/T 511-2025
