聚苯顆粒水泥條板改良處理后的力學性能

黃林青 楊 博 陳先睿 李梓航

(1. 重慶科技學院 建筑工程學院， 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用。以水泥作為集料的聚苯顆粒水泥條板，具有質輕、防火、保溫和隔聲性能好、施工方便等優(yōu)點[1]，但在承載過大時易發(fā)生脆性破壞，所以僅能用于建筑內隔墻。對用于建筑內隔墻的聚苯顆粒水泥條板，已有許多學者研究了其生產工藝、集料性能、抗震性能及承載能力[2-4]。為了擴大條板的應用范圍，使其不僅能用于建筑內隔墻，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，即對面板進行貼片處理和內部加芯處理。本次研究主要通過對面板貼片處理和內部加芯處理條板進行抗壓測試，對比分析它們的承載能力、抗壓性能和延展性能。

1 實驗方案

實驗測試樣本為普通聚苯顆粒水泥條板、鋁條貼片處理條板、防開裂帶貼片處理條板、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《建筑隔墻用輕質條板通用技術要求》(JG/T 169 — 2016)的有關規(guī)定和方法，對試件進行抗壓破壞測試[5]。

圖1 面板貼片處理示意圖

2 實驗現象分析

樣本測試數據最終處理結果如表1所示。

表1 條板樣本測試結果

通過在加載過程中對條板中心點撓度的測定，得到的荷載-撓度曲線如圖2所示。

圖2 各板中心測點的荷載-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。當荷載加到250 kg時，百分表轉速驟然加快，隨后條板內傳出防開裂帶繃斷的細微聲音，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。條板內部的防開裂帶均被繃斷，但無明顯的變形，集料粘接強度良好。在條板側面發(fā)現有一條細微裂縫發(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，破壞時斷裂的裂縫均為從最中間進行貫穿，說明具有明顯的脆性。

從圖2中可以發(fā)現，通過對面板進行貼片處理，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力，但由于貼片的強度有所欠缺，未能承受較大的內力，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最小，百分表中的數值變化較緩。當荷載提升到210 kg時，百分表指針的轉速開始加快；當荷載達到330 kg時，條板發(fā)生肉眼可見的細微位移，且表中的讀數始終在變化，一直未趨于穩(wěn)定，不久條板下部面板出現裂縫，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，板內所填充集料粘接強度良好，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，側面有少量的細小裂縫發(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

在實驗過程中，輕鋼龍骨加芯條板的裂縫發(fā)育明顯有別于其他試件。當荷載增加到350 kg時，試件中部開始出現第一條裂縫。隨著荷載不斷增大，裂縫也逐漸增多，并逐漸向兩側發(fā)育(見圖6)。當荷載提高到加載裝置的最大測試極限時，試件底部面板完全開裂，且板材側面出現了許多細小裂縫；試件中部位置的裂縫寬度達3.4 mm，里面的輕鋼龍骨清晰可見。此時，內部的輕鋼龍骨出現了較大的塑性變形，其下部面板出現許多沿中部向兩側不規(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

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

3 結 語

根據對普通聚苯顆粒水泥條板、鋁條貼片處理條板、防開裂帶貼片處理條板、輕鋼龍骨加芯條板試件的測試結果，可得到以下結論。

(1) 以防開裂帶進行貼片處理，對聚苯顆粒水泥條板的力學性能影響不大。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，同時能改善條板的變形能力。

(2) 貼片能分擔條板的部分內力，這就要求貼片材料應具有足夠的強度。要通過面板貼片處理來改善條板的力學性能，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隔墻，也能用于裝配式建筑的樓板及屋面板。