泡沫混凝土—纖維石膏板的基本性能試驗(yàn)

張寧遠(yuǎn) 錢丹丹

(江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司,江蘇 南京 210006)

泡沫混凝土—纖維石膏板的基本性能試驗(yàn)

張寧遠(yuǎn) 錢丹丹

(江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司,江蘇 南京 210006)

對(duì)泡沫混凝土—纖維石膏板作為填充墻板的吊掛力、抗壓性能做了試驗(yàn)。結(jié)果表明，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)填充墻體自重大、抗沖擊性能差、吊掛力低等缺點(diǎn)。墻板的吊掛力、抗壓性能均滿足相關(guān)規(guī)范對(duì)隔墻條板的要求。

泡沫混凝土，纖維石膏板，吊掛力，抗壓

泡沫混凝土—纖維石膏板是一種復(fù)合板材，它是由纖維石膏空心板與泡沫混凝土芯材組合而成的。1990年澳大利亞速成建筑公司(RBS)[1]研究開發(fā)了一種防水玻璃纖維石膏大板，這也是傳統(tǒng)意義上的纖維石膏空心板。在其孔腔中灌注混凝土，不僅可以用作承受水平荷載和豎向荷載的垂直結(jié)構(gòu)構(gòu)件，還可用作密肋梁樓板的現(xiàn)澆模板，并與鋼筋混凝土共同工作，從而構(gòu)成樓板。而纖維石膏空心板作為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，也具有很多優(yōu)點(diǎn)。比如良好的抗震性能、優(yōu)良的保溫隔熱性能、輕質(zhì)、高強(qiáng)、防火等。在實(shí)際使用時(shí)，纖維石膏空心板產(chǎn)品還可以根據(jù)客戶需求定制成任意規(guī)格大小。目前，纖維石膏空心板作為一種正在興起的建筑潮流[2]，被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、住宅等建筑物的樓板、屋頂以及墻壁等。

泡沫混凝土—纖維石膏板的基本性能試驗(yàn)是驗(yàn)證該墻板的物理常規(guī)性能是否滿足相關(guān)規(guī)范的要求，一種新型墻板的開發(fā)，必須經(jīng)歷各種試驗(yàn)，才能認(rèn)識(shí)該墻板的受力特點(diǎn)和破壞特征以及使用性能特征，才能確保這種墻板的可行性。

對(duì)泡沫混凝土—纖維石膏板的基本性能試驗(yàn)包括：吊掛力測(cè)定、抗壓強(qiáng)度測(cè)定[3]。

1 泡沫混凝土—纖維石膏板吊掛力測(cè)定

通常，墻體在正常使用過(guò)程中會(huì)受到一些物體的吊掛作用力，普通混凝土砌塊砌體可以通過(guò)在埋入錨栓的錨孔中灌注混凝土來(lái)增加局部承載力，紙面石膏板則需要在吊掛處添加相應(yīng)承載力的密度板來(lái)解決。但是這些做法一般比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，尤其是在裝修過(guò)后，吊掛的位置不宜改動(dòng)。

本文通過(guò)泡沫混凝土—纖維石膏板的吊掛力性能實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證該新型墻體的吊掛承載能力，對(duì)該墻板的推廣使用具有非常重要的積極意義。

1.1試件設(shè)計(jì)

試件長(zhǎng)度為2 m，寬度為0.6 m。該試件的芯材厚度84 mm，面板厚度為兩側(cè)各13 mm，總體厚度110 mm。在該板1.6 m高的位置，挖90 mm×40 mm×50 mm(長(zhǎng)×寬×深)的長(zhǎng)方體孔洞，并在孔中埋入標(biāo)準(zhǔn)吊掛件，最后采用石膏灌縫,試件如圖1,圖2所示。

1.2實(shí)驗(yàn)方案

本試驗(yàn)是基于試驗(yàn)室反力墻作為穩(wěn)固裝置設(shè)計(jì)了試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)裝置是參照規(guī)范中對(duì)輕質(zhì)墻板吊掛力試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)搭建而成的。采用鋼管和對(duì)拉螺栓扣件連接鋼管。上下鋼管中心間距1.9 m，吊掛荷載采用質(zhì)量塊分級(jí)加載的方法進(jìn)行。加載步驟為：第一級(jí)加載500 N后停置2 min；第二級(jí)加載1 000 N后停置24 h。加載過(guò)程中不斷觀察吊掛區(qū)周圍有無(wú)裂縫產(chǎn)生。若裂縫大小超過(guò)0.5 mm則停止加載，若裂縫大小未超過(guò)0.5 mm則繼續(xù)加載。每級(jí)加載200 N后停置2 h，直至裂縫出現(xiàn)并超出規(guī)定范圍后停止加載。最后所加荷載總量不超過(guò)2 000 N，并記錄試驗(yàn)結(jié)果。試件的組裝固定見圖3。

1.3試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 吊掛力試驗(yàn)結(jié)果

試件1,2,3在加載至1 000 N并靜置24 h后都未出現(xiàn)裂縫，然后采用200 N逐級(jí)加載，每級(jí)加載完畢后靜置2 h。試件1在加載到1 400 N時(shí)，10 min左右，在吊掛件上側(cè)石膏出現(xiàn)微小裂縫；繼續(xù)保持24 h，該裂縫橫向擴(kuò)張，吊鉤受重力向下彎曲；石膏表面以吊點(diǎn)為中心發(fā)散狀出現(xiàn)大量細(xì)微裂縫。試件2,3加載到1 400 N均未出現(xiàn)裂縫，再加載200 N，出現(xiàn)試件1類似裂縫，試驗(yàn)現(xiàn)象亦相同。

該墻板的吊掛力，試件1為1 400 N，試件2,3均大于1 400 N。超出規(guī)范1 000 N的要求。可見，泡沫混凝土—纖維石膏板具有良好的吊掛力性能。

2 泡沫混凝土—纖維石膏板抗壓破壞試驗(yàn)

雖然本文中所研發(fā)的泡沫混凝土—纖維石膏板作為內(nèi)填充墻以及隔墻使用，在結(jié)構(gòu)中屬于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不承受豎向荷載。但是在實(shí)際生活中，由于梁受彎變形，或者墻板膨脹等因素，該墻板還是會(huì)受到一定的豎向荷載作用。因此，要對(duì)墻板的豎向抗壓承載力進(jìn)行測(cè)定，確保其能承受一定的豎向荷載。

2.1試件設(shè)計(jì)

沿條板的板寬度方向截取高度為100 mm，長(zhǎng)度為100 mm，厚度與條板厚度尺寸相等的單元體試件(空心條板試件的長(zhǎng)度包括一個(gè)完整孔及兩條完整孔間肋的單元體)，三件試塊為一組樣本。對(duì)于本文中的泡沫混凝土—纖維石膏板，由于肋部石膏尺寸太小，故該抗壓試件尺寸為：600 mm×110 mm×100 mm，個(gè)數(shù)為3塊。

2.2試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)在南京工業(yè)大學(xué)虹橋校區(qū)土木工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。首先，調(diào)制水泥砂漿處理試件的下表面和上表面，并用水平儀調(diào)至水平，使之相互平行并且與試件孔洞的圓柱軸線相垂直的平面。然后，將試件置于抗壓試驗(yàn)機(jī)的承壓板上，使試件的中心軸線與試驗(yàn)機(jī)承壓板的壓力中心重合。最后，以0.05 MPa/s～0.10 MPa/s的速度進(jìn)行加載，至試件破壞。記錄最大破壞荷載P。試驗(yàn)圖如圖4,圖5所示。

2.3試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 抗壓試驗(yàn)結(jié)果

每個(gè)試件的抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式如下：

R=P/(l×b)。

其中，P為破壞荷載，N；R為試驗(yàn)的抗壓強(qiáng)度，MPa；b為試件的受壓面寬度,mm；l為試件的受壓面長(zhǎng)度,mm。

條板的抗壓強(qiáng)度值取三件試塊的抗壓強(qiáng)度的算術(shù)平均值，并精確至0.1 MPa。

試件1，2，3的破壞趨勢(shì)和形態(tài)基本相同，當(dāng)加載到100 kN時(shí)，石膏板和芯材泡沫混凝土共同承擔(dān)豎向荷載；隨著不斷加載，泡沫混凝土的橫向變形也隨著增大，而泡沫混凝土芯材因受到纖維石膏板的約束作用，其強(qiáng)度有所提高，并在石膏板內(nèi)產(chǎn)生了一定的橫向拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大小達(dá)到纖維石膏板的抗拉強(qiáng)度時(shí)，在較薄弱的端肋處出現(xiàn)豎向裂縫；隨著荷載不斷增加，端肋處的豎向裂縫也不斷變大，同時(shí)在外板上也產(chǎn)生豎向裂縫，直至纖維石膏板梁端肋部的玻璃被拉斷或抽出，芯材也隨之破壞。抗壓強(qiáng)度平均值達(dá)到3.83 MPa，大于JG/T 169—2005建筑隔墻用輕質(zhì)條板[4]中3.5 MPa的規(guī)定。

3 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)結(jié)果表明：此墻板的吊掛力性能十分優(yōu)越，其中110 mm厚的泡沫混凝土—纖維石膏板至少能吊掛140 kg的重物。玻璃纖維在石膏中的“阻裂”性能增加了石膏板抗裂能力。

墻板具有優(yōu)良的豎向抗壓能力。110 mm厚泡沫混凝土—纖維石膏板100 mm高度試塊的豎向抗壓承載力為3.83 MPa，大于規(guī)范限值3.5 MPa，同時(shí)，添加了預(yù)制泡沫混凝土芯材的石膏板比未填充的空心石膏板豎向抗壓能力提高了1.7倍，而泡沫混凝土本身抗壓能力并不強(qiáng)，說(shuō)明泡沫混凝土—纖維石膏板中兩種材料能夠互相約束、協(xié)調(diào)工作。泡沫混凝土芯材增加了石膏板的穩(wěn)定性，石膏面板對(duì)泡沫混凝土起到橫向約束作用。

[1] 方承仕.石膏資源綜合利用的新途徑——澳大利亞速成墻和速成建筑系統(tǒng)[J].建材工業(yè)信息，2002(5)：34-35.

[2] 嚴(yán) 帥.SIP板式結(jié)構(gòu)住宅體系[J].新型建筑材料，2010(8):35-39.

[3] 王曙光,吳 桐,劉偉慶,等.新型SIP墻板的基本性能試驗(yàn)[J].新型建筑材料(中文核心),2013,40(3):72-76.

Basicperformancetestoffilledfoamconcreteglassfiberreinforcedgypsumboard

ZhangNingyuanQianDandan

(JiangsuPosts&TelecommunicationsPlanningandDesigningInstituteCo.,Ltd,Nanjing210006,China)

In this paper, the tests of the hanging force ability, compressive properties of filled foam concrete glass fiber reinforced gypsum board as filling wall are made. The results show that it can overcome the shortcomings of traditional filling walls, such as self-weight, poor impact resistance and low hanging force ability. The board’s hanging force ability, compressive properties to meet the relevant specifications of the requirements of the partition board.

foam concrete, fiber plasterboard, hanging force ability, compression

1009-6825(2017)32-0098-03

2017-09-09

張寧遠(yuǎn)(1964- )，男，碩士,高級(jí)工程師

TU502

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