聚苯颗粒水泥条板改良处理后的力学性能

黄林青 杨 博 陈先睿 李梓航

(1. 重庆科技学院 建筑工程学院， 重庆 401331； 2. 重庆泰的绿色新材有限公司， 重庆 401221)

条板在装配式建筑中已得到广泛应用。以水泥作为集料的聚苯颗粒水泥条板，具有质轻、防火、保温和隔声性能好、施工方便等优点[1]，但在承载过大时易发生脆性破坏，所以仅能用于建筑内隔墙。对用于建筑内隔墙的聚苯颗粒水泥条板，已有许多学者研究了其生产工艺、集料性能、抗震性能及承载能力[2-4]。为了扩大条板的应用范围，使其不仅能用于建筑内隔墙，而且还能用于建筑楼板及屋面板，目前主要有两种优化方式，即对面板进行贴片处理和内部加芯处理。本次研究主要通过对面板贴片处理和内部加芯处理条板进行抗压测试，对比分析它们的承载能力、抗压性能和延展性能。

1 实验方案

实验测试样本为普通聚苯颗粒水泥条板、铝条贴片处理条板、防开裂带贴片处理条板、轻钢龙骨加芯条板各2块。其中，防开裂带和铝条的宽度均为3 cm，厚度均为1 mm；加芯材料为60C型轻钢龙骨。贴片处理后的聚苯颗粒水泥条板如图1所示。依照《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》(JG/T 169 — 2016)的有关规定和方法，对试件进行抗压破坏测试[5]。

图1 面板贴片处理示意图

2 实验现象分析

样本测试数据最终处理结果如表1所示。

表1 条板样本测试结果

通过在加载过程中对条板中心点挠度的测定，得到的荷载-挠度曲线如图2所示。

图2 各板中心测点的荷载-挠度曲线

2.1 防开裂带贴片板

防开裂带贴片试件，在加载初期位移变形不明显。当荷载加到250 kg时，百分表转速骤然加快，随后条板内传出防开裂带绷断的细微声音，条板瞬间断裂。条板的断裂位置在其中心偏右6 cm处，断裂面的聚苯颗粒保存良好，没有明显的张拉、挤压变形，断裂面较为粗糙。条板内部的防开裂带均被绷断，但无明显的变形，集料粘接强度良好。在条板侧面发现有一条细微裂缝发育(见图3)。

图3 防开裂带贴片试件裂缝

防开裂带贴片的承载能力无明显提升，破坏时断裂的裂缝均为从最中间进行贯穿，说明具有明显的脆性。

从图2中可以发现，通过对面板进行贴片处理，其挠度曲线与普通条板相似，没有明显的区别。试件从加载到破坏，位移变形量较小，为脆性破坏。在加载过程中，防开裂带虽然能够承受荷载作用下一部分的内力，但由于贴片的强度有所欠缺，未能承受较大的内力，条板便发生了断裂。

2.2 铝条贴片板

铝条贴片试件，在加载初期的挠度变化相对最小，百分表中的数值变化较缓。当荷载提升到210 kg时，百分表指针的转速开始加快；当荷载达到330 kg时，条板发生肉眼可见的细微位移，且表中的读数始终在变化，一直未趋于稳定，不久条板下部面板出现裂缝，随后条板突然断裂。其断裂面较为粗糙，断裂的裂缝呈不规则形状，板内所填充集料粘接强度良好，集料中的聚苯颗粒有明显张拉、挤压变形。在条板的主裂缝两侧，侧面有少量的细小裂缝发育(见图4)。断裂位置在条板中部，条板下部布置的铝条全部拉断，且有明显的塑性变形伸长(见图5)。在聚苯颗粒水泥条板中贴入铝条后，条板的承载能力和延展性能稍有改善，其承载能力相较普通条板提高了20%左右。

图4 铝条贴片试件裂缝

图5 铝条贴片试件断裂面

2.3 轻钢龙骨加芯板

在实验过程中，轻钢龙骨加芯条板的裂缝发育明显有别于其他试件。当荷载增加到350 kg时，试件中部开始出现第一条裂缝。随着荷载不断增大，裂缝也逐渐增多，并逐渐向两侧发育(见图6)。当荷载提高到加载装置的最大测试极限时，试件底部面板完全开裂，且板材侧面出现了许多细小裂缝；试件中部位置的裂缝宽度达3.4 mm，里面的轻钢龙骨清晰可见。此时，内部的轻钢龙骨出现了较大的塑性变形，其下部面板出现许多沿中部向两侧不规则分布的裂缝(见图7)；试件中部的最大位移为54.83 mm。

图6 轻钢龙骨加芯试件裂缝

图7 轻钢龙骨加芯条板试件断裂面

在条板内部增设轻钢龙骨，可以使条板的承载能力得到大幅度提升，达到普通聚苯颗粒水泥条板承载能力的3倍左右；同时，条板的延展性也得到了明显提升，条板中部的最大位移达54.83 mm。轻钢龙骨加芯试件具有较强的承载能力及延展性，其自重也比钢筋混凝土结构要轻一些。因此，轻钢龙骨加芯条板不仅可以应用于轻质隔墙当中，还能用在装配式的楼板及屋面板当中。

3 结 语

根据对普通聚苯颗粒水泥条板、铝条贴片处理条板、防开裂带贴片处理条板、轻钢龙骨加芯条板试件的测试结果，可得到以下结论。

(1) 以防开裂带进行贴片处理，对聚苯颗粒水泥条板的力学性能影响不大。在聚苯颗粒水泥条板中贴入铝条后，可使条板的承载能力提高20%左右，同时能改善条板的变形能力。

(2) 贴片能分担条板的部分内力，这就要求贴片材料应具有足够的强度。要通过面板贴片处理来改善条板的力学性能，则需增加铝条和防开裂带的宽度及单位面积。

(3) 在3种改良条板中，轻钢龙骨加芯条板的力学性能最佳，铝条贴片条板次之。轻钢龙骨加芯条板既可以用于建筑轻质隔墙，也能用于装配式建筑的楼板及屋面板。