竹材陶粒復(fù)合墻板的材性試驗(yàn)研究

陳璐

（濱州學(xué)院建筑工程系，山東 濱州 256600）

竹材陶粒復(fù)合墻板的材性試驗(yàn)研究

陳璐

（濱州學(xué)院建筑工程系，山東 濱州 256600）

隨著墻體改革的深入，各類綠色環(huán)保、低碳節(jié)能的新型墻板和生態(tài)墻板不斷涌現(xiàn)。本文將通過對竹材和陶?；炷恋牟男栽囼?yàn)，研究一種新型的竹材陶?；炷翉?fù)合墻板的可行性和應(yīng)用價(jià)值。

竹材，陶?；炷粒瑥?fù)合墻板

1 材料簡介

中國是竹之故鄉(xiāng)，早在兩千多年前，竹材已被大量用于造園，直到現(xiàn)在南方還有很多省份用竹子建房。在這些江南民居建筑中，竹子一般是作為夯土墻的骨料，或者劈成竹條編制成竹笆外墻和窗間墻防護(hù)網(wǎng)、護(hù)墻板等[1]。而在整個(gè)世界范圍內(nèi)，竹子都是古老而傳統(tǒng)的建筑材料。南亞孟加拉國的農(nóng)房九成是竹材建的；南美哥倫比亞的安第斯山地區(qū)的人們用竹材建造房屋的結(jié)構(gòu)柱和作為樓板、墻板的板條。隨著科技的發(fā)展，竹子被開發(fā)出更多新用途，制成各種建筑板材如竹纖板、竹膠板、裝飾板等，做成大跨度結(jié)構(gòu)如桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支撐構(gòu)件。國內(nèi)外學(xué)者也逐漸重視竹材的應(yīng)用研究，德國學(xué)者利用納米技術(shù)使竹材真正成為堅(jiān)固耐久不發(fā)霉的“植物鋼鐵”；我國學(xué)者韓添石等提出將薄壁型鋼兩面粘結(jié)竹膠板并用竹板封邊，從而形成一種輕型鋼竹組合樓板；我國學(xué)者李玉順等還設(shè)計(jì)出壓型鋼板-竹膠板組合墻體作為綠色墻材進(jìn)行應(yīng)用研究[2-3]。

我國從20世紀(jì)50年代開始研究輕骨料混凝土的應(yīng)用，但受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等限制，一直未取得預(yù)期的應(yīng)用效果[4]。近年來隨著建筑技術(shù)的進(jìn)步，具有獨(dú)特的輕質(zhì)高強(qiáng)、高耐久性、節(jié)能保溫、抗震等性能的陶?；炷林匦芦@得了前所未有的發(fā)展契機(jī)，在超高層建筑、大跨度建筑及海上建筑的建造中都贏得了人們的青睞[5]。美國、西歐、日本等發(fā)達(dá)國家對高性能陶粒混凝土的研究和應(yīng)用已較成熟[6]，LC50～LC60陶?；炷烈哑毡閼?yīng)用于工程中。1999年我國頒布了《輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》，制定了陶?；炷翗?gòu)件的彎、剪、扭等設(shè)計(jì)公式，推動(dòng)了陶?；炷猎谖覈难邪l(fā)，國內(nèi)自行研發(fā)的輕骨料混凝土等級可達(dá) LC30～LC50，如珠海國際會議中心、云南建工醫(yī)院主體結(jié)構(gòu)、天津永定河大橋橋面等都采用了輕骨料混凝土。

1992 年國務(wù)院首次提出墻體改革工作提出重要意見，“要大力發(fā)展節(jié)能、節(jié)地、利廢、保溫、隔熱的新型墻體材料，加快墻體材料革新，推進(jìn)建筑節(jié)能工作。”從此全國各地不斷涌現(xiàn)各類綠色環(huán)保、低碳節(jié)能的新型墻體材料，如鋼絲網(wǎng)架保溫夾芯板、夾層復(fù)合板、鎂土板、定向木纖維膠合板等復(fù)合墻板和秸稈板、稻草板等生態(tài)墻板[7]。復(fù)合墻板（也稱夾芯板）通常由上下兩層高強(qiáng)的面板粘結(jié)輕質(zhì)的夾芯板組成，其抗彎承載力和剛度較高，強(qiáng)重比優(yōu)越。夾芯層通常有兩種，一種填充輕質(zhì)聚合物，如珍珠巖、木屑、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等；一種為空芯，如蜂窩式夾芯或波紋夾芯。復(fù)合墻板的優(yōu)點(diǎn)眾多，被面板保護(hù)的夾芯保溫層具有良好的保溫隔熱性能以利節(jié)能；不需要做內(nèi)外墻保溫，防火且耐久；可在工廠預(yù)制生產(chǎn)并有效減少施工現(xiàn)場濕作業(yè)和模板用量，加快進(jìn)度；墻面質(zhì)量穩(wěn)定，外觀平整，墻面抹灰裂縫、起鼓等問題較少，因此各類復(fù)合墻板的研發(fā)和推廣如火如荼。

本文將研究一種新的復(fù)合墻板——竹材陶粒復(fù)合墻板的可行性，將竹材制成竹筋代替鋼筋，用陶粒混凝土代替普通混凝土形成復(fù)合墻板，將竹材導(dǎo)熱系數(shù)小、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)和陶?；炷凛p質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來，避免了鋼絲冷橋的形成，并使墻板自重降低約35%，節(jié)能效果顯著增強(qiáng)。

2 竹筋的材性試驗(yàn)

重組竹材（又稱重竹），是把直徑低于80mm的三年生以上早竹、高節(jié)竹或毛竹等通過輾搓設(shè)備加工成橫向不斷、縱向相連的絲束，再干燥、施膠和熱壓從而形成的新型加工竹材。層壓竹材通常是借助粘結(jié)劑并經(jīng)過加熱、加壓把多層竹皮粘接為層壓竹板，再切割成竹筋。

試驗(yàn)采用浙江安吉產(chǎn)的重組竹和層壓竹試件，截面邊長均為10 10mm mm× ，長度40mm，通過萬能試驗(yàn)機(jī)測量其極限抗拉強(qiáng)度和彈性模量。竹筋試件兩端需裹纏浸膠的碳纖維布并形成階梯形，防止應(yīng)力集中，最外端粘貼鋁片，與萬能試驗(yàn)機(jī)夾頭直接接觸，保護(hù)竹筋兩端不被夾頭夾斷。試件圖片如圖 1所示，試驗(yàn)結(jié)果見表1。用于墻板的竹筋有邊長4mm和10mm兩種，為規(guī)避竹筋尺寸效應(yīng)帶來的影響，特別對重組竹材進(jìn)行了竹筋邊長分組材性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

圖1 竹材試件

表1 竹筋等的力學(xué)性能

表2 重竹竹筋的抗拉強(qiáng)度和彈性模量

3 陶?；炷恋脑嚺湓囼?yàn)

生產(chǎn)地、生產(chǎn)材料和生產(chǎn)工藝的不同，使得不同廠家的陶粒性能差別較大。本次試驗(yàn)使用的陶粒為頁巖陶粒，空隙率 43%，產(chǎn)自山東省淄博市，粒徑5mm～8mm，表觀密度1640kg/m3，堆積密度890kg/m3。為了確定制作復(fù)合墻板面板的陶?；炷恋母鞣N材料配比，需要先進(jìn)行試配試驗(yàn)，設(shè)計(jì)的各組配比見表3。每組澆筑尺寸為的試塊6塊，分別采用蒸壓法和自然養(yǎng)護(hù)法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并在3天和28天時(shí)進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表3 頁巖陶粒混凝土的配合比試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表4 試配試驗(yàn)結(jié)果

從表4中可以看出，除C組和S組外，蒸壓法養(yǎng)護(hù)3天的陶?；炷翉?qiáng)度約為自然養(yǎng)護(hù)28天的相應(yīng)配比試塊強(qiáng)度的1.03倍～1.3倍，即蒸壓法養(yǎng)護(hù)有利于頁巖陶?；炷翉?qiáng)度的提高。規(guī)范要求輕集料混凝土墻板做承重構(gòu)件時(shí)強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到LC15-LC20，而B、C、D三組試塊的抗壓強(qiáng)度可以滿足其最低要求。A組試塊的膠凝材料水泥含量低，致使強(qiáng)度過低，流動(dòng)性差，不利于施工； S組試塊的細(xì)骨料采用的是粒徑2～3mm的陶砂，材料粘聚性能差，試塊不成形。為此，可采用膠凝材料用量適中的C組配合比的陶粒混凝土澆筑復(fù)合墻板。

4 竹材陶?；炷翂Π?/h2>

用上述竹材和選用配合比的陶?；炷林瞥闪?塊竹材陶?；炷翉?fù)合墻板，并進(jìn)行了抗彎性能試驗(yàn)，得到的試驗(yàn)結(jié)果如下表 5所示。可見竹材陶?；炷翂Π宓钠茐暮奢d和撓度值均滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求，說明利用竹材和陶粒混凝土制作復(fù)合墻板可以滿足實(shí)用性要求，具有研究價(jià)值。

表5 復(fù)合墻板試驗(yàn)結(jié)果

2 8.83 12.75 3.25 2.89 2.10 0.123% 3 8.92 12.12 7.10 5.18 3.99 0.268%

[1]謝浩.竹材在建筑中的使用研究[J].工程建設(shè),2010,42(2):20-23.

[2]韓添石，李玉順，張王麗，沈煌瑩.薄壁型鋼-竹膠板組合樓板抗彎性能研究[J].森林工程,2010,26(3):54-57.

[3]李玉順，沈煌瑩，張王麗，韓添石.壓型鋼板-竹膠板組合墻體抗震性能試驗(yàn)研究[J].工程力學(xué),2010,27(增刊):108-112.

[4]姚燕.新型高性能混凝土耐久性的研究與工程應(yīng)用[M].中國建筑材料工業(yè)出版社,2004.

[5]韓芳賢，武永琦．CL25預(yù)拌陶?；炷恋呐渲萍夹g(shù)及工程應(yīng)用[J]．特種結(jié)構(gòu)2005，22（4）：437-443.

[6]王曉剛，趙鐵軍. 輕集料混凝土的新進(jìn)展[J].建筑技術(shù)開發(fā),2003,30(10):37-55.

[7]王核，胡杰.淺述建筑節(jié)能與墻體材料的發(fā)展[J].磚瓦,2009,3:9-11.

依托項(xiàng)目：濱州學(xué)院青年人才創(chuàng)新工程項(xiàng)目（BZXYQNLG201201）

TQ172

B

1007-6344（2015）08-0031-02

陳璐，女，助教，1987年2月，濱州學(xué)院建筑工程系

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