PVC 塑料背楞性能增强研究

陈尚伟， 钟志文， 卢云祥， 姚 磊（.贵州中建建筑科研设计院有限公司，贵州 贵阳 550006；.中建四局深圳实业有限公司，广东 深圳 5807；.贵州中建科技建材有限公司，贵州 贵阳 550006）

PVC 塑料背楞性能增强研究

Study on Strengthen of PVC Plastic Back Edge Performance

陈尚伟1， 钟志文2， 卢云祥1， 姚 磊3（1.贵州中建建筑科研设计院有限公司，贵州 贵阳 550006；2.中建四局深圳实业有限公司，广东 深圳 518017；3.贵州中建科技建材有限公司，贵州 贵阳 550006）

PVC塑料背楞作为一种新型建筑材料，为增强PVC塑料背楞的刚性将其作为基材。基材以环氧胶作为粘接介质，上下表面分别采用“聚丙烯（PP）/玻纤复合材料”和“碳纤维布”两种不同材料进行双面粘贴增强。通过荷载实验，发现粘贴增强材料层的背楞，与未增强背楞的空白样相比较，刚度有了大幅的提升，有利于塑料背楞在建筑工程中的应用与推广。

PVC塑料背楞； 增强； 碳纤维布； 聚丙烯/玻纤复合材料

1 概 述

模板工程是施工工程中的一个重要组成步骤，在现有的散支散拼模板支撑体系中，绝大多数仍然采用木制背楞(木枋)，使用后作为建筑垃圾处理。而 PVC 材料的塑料背楞，可与木枋相媲美，使用后可以完全回收，不产生建筑垃圾，但 PVC 背楞的缺点在于同等规格的情况下，其刚度较低，相同铺设间距下抗弯强度不如木枋，需要进行增强处理。

2 实验方法

2.1 样品处理

裁切尺寸为 1 100 mm×80 mm×40 mm 的 PVC 背楞样品共六条，其中两条作为空白样，两条采用 PP/玻纤复合材料增强(复合材料一边带有 PET 无纺布层，用于增加与PVC 的界面粘接力)，两条采用碳纤维布增强。PP/玻纤复合材料和碳纤维布分别裁切成尺寸为 1 090 mm×75 mm的片材各 4 片。

在平整的 PVC 模板上放置两条 PVC 背楞，以 40 mm宽的一边朝上，上表面刷一层调制好的环氧胶，同时将 PP/玻纤复合材料带有 PET 无纺布层的一侧也刷一层环氧胶，待胶水完全浸润。刷涂完毕后将 PP/玻纤复合材料(刷胶的一边)覆盖于背楞表面，盖上合适大小的 PVC 模板并压上3 块方形标砖，使压力通过模板均匀传递至涂层。常温放置2～3 h，使环氧胶完全固化，将背楞翻面重复进行以上操作，使两条背楞 40 mm 宽度的两个表面都进行了 PP/玻纤复合材料粘贴增强。同样操作，将碳纤维布粘贴于另外两条背楞上下表面。

2.2 荷载实验

将相同材料增强的两条 PVC 背楞，钉于同一块尺寸900 mm×400 mm 的 PVC 模板中央，其中两条背楞中轴线间距为 200 mm，模拟标准支模方式。共准备空白样、PP/玻纤增强样、碳纤维布增强样 3 组样品。将一组样品放置于搭好的脚手架支撑钢管上，支撑钢管跨距为 900 mm。

由于塑料背楞目前缺乏受弯扰度最大值的限定，本研究参照木背楞的相关研究方法。加荷的扰度最大值按照 GB 50005—2003《木结构设计规范》中 4.2.7 中关于受弯构件扰度限值选取，选取为 L/250，即 3.60 mm。

加荷重量计算参照中国建筑工业出版社 2012 年编撰的《建筑施工手册》进行计算，得出跨中集中荷载设计值P=1.260 kN，考虑到工地的实际堆载情况及实验方便，取值P= 2.083 kN，即加荷到 375 kg。

共设 1～6 号六个挠度变化取样点，用百分表测量该点挠度值变化。其中 3 号和 4 号点分别位于两条背楞正中央，用于测量背楞中点的挠度变化量；剩余 4 个点分别位于背楞与支撑钢管的交点，用于测量钢管的挠度变形量，如图1 和图2 所示。

图1 荷载实验俯视设计图

图2 荷载实验百分表安装图

加荷过程分为 6 级加载，初始读数后预加荷 25 kg，第2 级加荷至 75 kg，以后每级加荷 75 kg 至第 6 级共 375 kg 荷载，每次加荷完成间隔 15 min 记下 1～6 号点挠度值。加载完毕的持荷过程中间断记录不同时间各点的挠度变化。持荷 24 h 后开始卸荷，每级卸荷 75 kg，间隔 15 min记录挠度变化至卸荷完毕。加荷完成图如图3 所示。

图3 荷载实验加荷完成图

3 实验结果与讨论

3.1 空白样

空白样的荷载实验结果显示加荷过程达到第 5 级为300 kg(荷重百分比 80%)时，两条背楞的跨中挠度值均超过了允许值 3.60 mm，加荷完成后平均挠度达到 5.04 mm。持荷 24 h，背楞跨中挠度平均值达到 5.65 mm，其中跨中 4 号表挠度达到最大值 5.96 mm。卸荷完毕后，两根背楞的挠度变形量基本都维持在 1.00 mm。

3.2 PP/玻纤复合材料增强实验

PP/玻纤复合材料增强荷载实验结果，两条背楞跨中挠度变化值相差很小。当加荷达到最后一级 375 kg(荷重百分比 100%)时，两条背楞的跨中挠度均超过了允许值 3.60 mm，分别达到了 3.69 mm(3号)和 3.86 mm(4 号)。持荷过程中跨中挠度持续增加，24 h 后跨中挠度平均值达 4.20 mm。卸荷完毕后，跨中平均挠度为 0.80 mm。随着时间增加，背楞的跨中挠度逐渐降低，卸荷完毕后 17 h，跨中平均挠度值降低至 0.47 mm。

3.3 碳纤维布增强实验

碳纤维布增强样品荷载实验结果实验中的两条背楞在相同加载情况下的跨中挠度差异较大，可能是由于 PVC 背楞样品自身差异所导致的。加荷过程中，两条背楞的跨中挠度值均在允许值以下，最小为 2.86 mm，最大为 3.40 mm，平均值为 3.13 mm。随着持荷时间变长，两条背楞的跨中挠度也在相应增加，其中4号表对应的背楞跨中挠度最高仅为 3.20 mm，而 3 号表对应的背楞跨中挠度在持荷后期超过了允许值，达到了 3.77 mm。卸荷完毕后，两条背楞的跨中挠度基本都回复至 0.50 mm。卸荷后 17 h，跨中平均挠度降低至 0.32 mm。

3.4 综合讨论

三组荷载实验的跨中平均挠度值对比结果显示PP/玻纤复合材料和碳纤维布都能有效提高 PVC 塑料背楞的刚度。加荷完成后，PP/玻纤增强的背楞相比未增强的背楞刚度提高了约 25%，而碳纤维布增强的背楞刚度提高了约 38%。持荷 24 h，未增强的背楞徐变增量达到 0.61 mm，PP/玻纤增强的背楞徐变增量为 0.74 mm，碳纤维布增强的背楞徐变增量为 0.36 mm，可以看出，只有碳纤维布能明显降低空白样的持荷徐变量。卸荷完成后，未增强的背楞跨中挠度均值为 1.03 mm，PP/玻纤增强的为 0.80 mm，碳纤维布增强的为 0.52 mm，增强背楞的跨中挠度在卸荷后向初始状态回复情况更佳，尤其是碳纤维布增强的背楞，卸荷后其跨中挠度的回复能力比空白样提高了一倍。

4 结 语

(1) 截面积为 40 mm× 80 mm 未增强的 PVC 塑料背楞在加荷比重 80% 时跨中挠度就达到了最大允许值 3.60 mm。

(2) PP/玻纤复合材料和碳纤维布都能有效提高该种背楞的刚度。其中 PP/玻纤可提高 25%，加荷至最大值时(375 kg)跨中挠度均值才刚超过允许值达到 3.78 mm。碳纤维布可提高 38%，加荷至最大值时跨中挠度均值仅有3.13 mm。

(3) 碳纤维布能明显降低背楞的持荷徐变量，PP/玻纤复合材料则没有明显效果。

(4) 卸荷后，PP/玻纤复合材料和碳纤维布都能提高背楞向初始状态的回复程度，碳纤维布增强背楞的回复能力比空白样高出一倍。

(5) 卸荷后长时间内，增强的样品还能继续向初始状态回复。放置 17 h 以上，样品跨中挠度相比刚卸荷完成的时候，还能继续向初始状态回复约 40%。

TU50

A

1674-814X(2017)01-0073-03

中国建筑股份有限公司《塑料模板及支撑体系的优化与集成应用研究》项目编号：CSCEC-2014-Z-12

2016-09-26

陈尚伟，工程师。现供职于贵州中建建筑科研设计院有限公司。主要研究方向为新型建材研发、混凝土配合比优化设计和塑料制品配方优化等。作者通信地址：贵州省贵阳市甘荫塘干平路2号，邮编：550006。