聚苯顆粒水泥條板改良處理后的力學(xué)性能

黃林青 楊 博 陳先睿 李梓航

(1. 重慶科技學(xué)院 建筑工程學(xué)院， 重慶 401331； 2. 重慶泰的綠色新材有限公司， 重慶 401221)

條板在裝配式建筑中已得到廣泛應(yīng)用。以水泥作為集料的聚苯顆粒水泥條板，具有質(zhì)輕、防火、保溫和隔聲性能好、施工方便等優(yōu)點(diǎn)[1]，但在承載過大時(shí)易發(fā)生脆性破壞，所以僅能用于建筑內(nèi)隔墻。對(duì)用于建筑內(nèi)隔墻的聚苯顆粒水泥條板，已有許多學(xué)者研究了其生產(chǎn)工藝、集料性能、抗震性能及承載能力[2-4]。為了擴(kuò)大條板的應(yīng)用范圍，使其不僅能用于建筑內(nèi)隔墻，而且還能用于建筑樓板及屋面板，目前主要有兩種優(yōu)化方式，即對(duì)面板進(jìn)行貼片處理和內(nèi)部加芯處理。本次研究主要通過對(duì)面板貼片處理和內(nèi)部加芯處理?xiàng)l板進(jìn)行抗壓測(cè)試，對(duì)比分析它們的承載能力、抗壓性能和延展性能。

1 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)測(cè)試樣本為普通聚苯顆粒水泥條板、鋁條貼片處理?xiàng)l板、防開裂帶貼片處理?xiàng)l板、輕鋼龍骨加芯條板各2塊。其中，防開裂帶和鋁條的寬度均為3 cm，厚度均為1 mm；加芯材料為60C型輕鋼龍骨。貼片處理后的聚苯顆粒水泥條板如圖1所示。依照《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求》(JG/T 169 — 2016)的有關(guān)規(guī)定和方法，對(duì)試件進(jìn)行抗壓破壞測(cè)試[5]。

圖1 面板貼片處理示意圖

2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析

樣本測(cè)試數(shù)據(jù)最終處理結(jié)果如表1所示。

表1 條板樣本測(cè)試結(jié)果

通過在加載過程中對(duì)條板中心點(diǎn)撓度的測(cè)定，得到的荷載-撓度曲線如圖2所示。

圖2 各板中心測(cè)點(diǎn)的荷載-撓度曲線

2.1 防開裂帶貼片板

防開裂帶貼片試件，在加載初期位移變形不明顯。當(dāng)荷載加到250 kg時(shí)，百分表轉(zhuǎn)速驟然加快，隨后條板內(nèi)傳出防開裂帶繃斷的細(xì)微聲音，條板瞬間斷裂。條板的斷裂位置在其中心偏右6 cm處，斷裂面的聚苯顆粒保存良好，沒有明顯的張拉、擠壓變形，斷裂面較為粗糙。條板內(nèi)部的防開裂帶均被繃斷，但無明顯的變形，集料粘接強(qiáng)度良好。在條板側(cè)面發(fā)現(xiàn)有一條細(xì)微裂縫發(fā)育(見圖3)。

圖3 防開裂帶貼片試件裂縫

防開裂帶貼片的承載能力無明顯提升，破壞時(shí)斷裂的裂縫均為從最中間進(jìn)行貫穿，說明具有明顯的脆性。

從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)面板進(jìn)行貼片處理，其撓度曲線與普通條板相似，沒有明顯的區(qū)別。試件從加載到破壞，位移變形量較小，為脆性破壞。在加載過程中，防開裂帶雖然能夠承受荷載作用下一部分的內(nèi)力，但由于貼片的強(qiáng)度有所欠缺，未能承受較大的內(nèi)力，條板便發(fā)生了斷裂。

2.2 鋁條貼片板

鋁條貼片試件，在加載初期的撓度變化相對(duì)最小，百分表中的數(shù)值變化較緩。當(dāng)荷載提升到210 kg時(shí)，百分表指針的轉(zhuǎn)速開始加快；當(dāng)荷載達(dá)到330 kg時(shí)，條板發(fā)生肉眼可見的細(xì)微位移，且表中的讀數(shù)始終在變化，一直未趨于穩(wěn)定，不久條板下部面板出現(xiàn)裂縫，隨后條板突然斷裂。其斷裂面較為粗糙，斷裂的裂縫呈不規(guī)則形狀，板內(nèi)所填充集料粘接強(qiáng)度良好，集料中的聚苯顆粒有明顯張拉、擠壓變形。在條板的主裂縫兩側(cè)，側(cè)面有少量的細(xì)小裂縫發(fā)育(見圖4)。斷裂位置在條板中部，條板下部布置的鋁條全部拉斷，且有明顯的塑性變形伸長(見圖5)。在聚苯顆粒水泥條板中貼入鋁條后，條板的承載能力和延展性能稍有改善，其承載能力相較普通條板提高了20%左右。

圖4 鋁條貼片試件裂縫

圖5 鋁條貼片試件斷裂面

2.3 輕鋼龍骨加芯板

在實(shí)驗(yàn)過程中，輕鋼龍骨加芯條板的裂縫發(fā)育明顯有別于其他試件。當(dāng)荷載增加到350 kg時(shí)，試件中部開始出現(xiàn)第一條裂縫。隨著荷載不斷增大，裂縫也逐漸增多，并逐漸向兩側(cè)發(fā)育(見圖6)。當(dāng)荷載提高到加載裝置的最大測(cè)試極限時(shí)，試件底部面板完全開裂，且板材側(cè)面出現(xiàn)了許多細(xì)小裂縫；試件中部位置的裂縫寬度達(dá)3.4 mm，里面的輕鋼龍骨清晰可見。此時(shí)，內(nèi)部的輕鋼龍骨出現(xiàn)了較大的塑性變形，其下部面板出現(xiàn)許多沿中部向兩側(cè)不規(guī)則分布的裂縫(見圖7)；試件中部的最大位移為54.83 mm。

圖6 輕鋼龍骨加芯試件裂縫

圖7 輕鋼龍骨加芯條板試件斷裂面

在條板內(nèi)部增設(shè)輕鋼龍骨，可以使條板的承載能力得到大幅度提升，達(dá)到普通聚苯顆粒水泥條板承載能力的3倍左右；同時(shí)，條板的延展性也得到了明顯提升，條板中部的最大位移達(dá)54.83 mm。輕鋼龍骨加芯試件具有較強(qiáng)的承載能力及延展性，其自重也比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要輕一些。因此，輕鋼龍骨加芯條板不僅可以應(yīng)用于輕質(zhì)隔墻當(dāng)中，還能用在裝配式的樓板及屋面板當(dāng)中。

3 結(jié) 語

根據(jù)對(duì)普通聚苯顆粒水泥條板、鋁條貼片處理?xiàng)l板、防開裂帶貼片處理?xiàng)l板、輕鋼龍骨加芯條板試件的測(cè)試結(jié)果，可得到以下結(jié)論。

(1) 以防開裂帶進(jìn)行貼片處理，對(duì)聚苯顆粒水泥條板的力學(xué)性能影響不大。在聚苯顆粒水泥條板中貼入鋁條后，可使條板的承載能力提高20%左右，同時(shí)能改善條板的變形能力。

(2) 貼片能分擔(dān)條板的部分內(nèi)力，這就要求貼片材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。要通過面板貼片處理來改善條板的力學(xué)性能，則需增加鋁條和防開裂帶的寬度及單位面積。

(3) 在3種改良條板中，輕鋼龍骨加芯條板的力學(xué)性能最佳，鋁條貼片條板次之。輕鋼龍骨加芯條板既可以用于建筑輕質(zhì)隔墻，也能用于裝配式建筑的樓板及屋面板。