簡述復(fù)合墻板面層材料的研究情況

周 嬌 孫 毅 卜長明 楊海燕 程 晨 佘光紅 王 靜

Equipment technology 裝備技術(shù)

簡述復(fù)合墻板面層材料的研究情況

周 嬌1，2孫 毅1，2卜長明1，2楊海燕1，2程 晨1，2佘光紅1，2王 靜1，2

（1.重慶科技學(xué)院建筑工程學(xué)院，重慶 401331；2.能源工程力學(xué)與防災(zāi)減災(zāi)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401331）

本文綜述了復(fù)合墻板中以硫氧鎂水泥為面層材料的研究情況，重點(diǎn)描述了復(fù)合墻板的種類，應(yīng)用情況，受力特性，面層材料的性能，硫氧鎂水泥的改性研究方法，展現(xiàn)了目前復(fù)合墻板及其面層材料研究的方向。

復(fù)合墻板；面層材料；硫氧鎂水泥

0 引言

伴隨著建筑工程行業(yè)的不斷進(jìn)步發(fā)展，各種建筑使用的材料和施工技術(shù)不斷更新?lián)Q代，人們對于居住條件的要求也相對來說越來越高。建筑工程行業(yè)也逐漸往更安全，綠色，環(huán)保，節(jié)能，高科技等方向發(fā)展。在2013年我國就出臺了文件《綠色建筑行動方案》，再一次強(qiáng)調(diào)明確了我國的建筑建設(shè)應(yīng)往環(huán)保，節(jié)能，綠色的方向發(fā)展，在該文件中也進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了要盡快發(fā)展裝配式建筑，提高建筑工程的預(yù)制技術(shù)，推廣建筑體系的一體化，標(biāo)準(zhǔn)化。裝配式復(fù)合墻板就是在這樣的呼聲下應(yīng)運(yùn)而生的，它施工簡易，高性能，環(huán)保，降低人工成本，是建筑綠色化發(fā)展的產(chǎn)物，順應(yīng)了時代的發(fā)展，滿足了現(xiàn)目前人們對于建筑越來越嚴(yán)苛的要求。

復(fù)合墻板是一種因外觀類似于三明治而得名的復(fù)合夾芯“三明治”墻板。它是由外層面層材料及內(nèi)部芯材組合而成，其布置形式不同于普通墻板，這樣組合有兩種好處是，一方面能夠充分發(fā)揮內(nèi)部芯材優(yōu)勢；另一方面又能使內(nèi)部芯材和外部面層材料發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，形成優(yōu)勢互補(bǔ)，提升復(fù)合墻板的整體力學(xué)性能?！叭髦巍睆?fù)合墻板目前市場的需求比較大，它常常應(yīng)用在內(nèi)部隔墻和一些有保溫隔熱，防火，隔音等要求的建筑物圍護(hù)體系中。它是在工廠中預(yù)制而成，在現(xiàn)場經(jīng)過快速拼裝而成的，具有施工簡便，節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。

復(fù)合墻板因其內(nèi)部芯材的不同有著不同的命名，復(fù)合墻板的內(nèi)部芯材一般有EPS泡沫混凝土、陶?；炷?、發(fā)泡水泥等，因此復(fù)合墻板也分為泡沫混凝土復(fù)合墻板、陶?；炷翉?fù)合墻板。

復(fù)合墻板的組成形式通常分為三種：非復(fù)合式、半復(fù)合式以及復(fù)合式墻板。非復(fù)合式墻板施工簡便，成本較低但是它的連接性能較差，受力性能較差。而復(fù)合式墻板是三種布置形式中受力性能最好，面層結(jié)構(gòu)與內(nèi)部芯材的結(jié)合最為牢固的一種墻板但同時它也具有生產(chǎn)成本較高的缺點(diǎn)。

復(fù)合墻板的面層材料根據(jù)材料的性質(zhì)可以分為金屬和非金屬的兩類。金屬的墻板有鋁合金薄板，鋼板等。金屬面板受力性能較好但同時它的自重大造價也相對較高。非金屬的面層材料常見的有硅酸鈣板、硫氧鎂水泥板、木質(zhì)板。在墻板中，面層材料對復(fù)合墻板自重的影響占主要地位，非金屬的面層材料的自重輕，造價低，在工程中應(yīng)用更為廣泛。

1 復(fù)合墻板的研究現(xiàn)狀

目前在裝配式建筑的應(yīng)用領(lǐng)域中，國外裝配式墻板的應(yīng)用更為成熟，廣泛。其中使用輕質(zhì)墻板較多的國家當(dāng)屬日本，使用比例達(dá)到了74%，美國各類輕質(zhì)墻板的使用比例占到59.9%[1]。在我國民用和公用建筑中最常使用的輕質(zhì)墻板為：泡混凝土復(fù)合墻板，蒸壓加氣混凝土（ALC）墻板[2]，植物纖維復(fù)合墻板，陶粒混凝土輕質(zhì)墻板[3]等。而復(fù)合夾芯墻板是一種“三明治”夾芯結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)墻板[4]，常以纖維增強(qiáng)硅酸鈣板或硫氧鎂水泥板為面層材料，內(nèi)部芯材一般有EPS泡沫混凝土、陶?；炷痢l(fā)泡水泥等。

復(fù)合墻板具有輕質(zhì)高強(qiáng)，施工簡便，節(jié)省施工周期等優(yōu)點(diǎn)。這類復(fù)合墻板具有保溫隔熱，隔聲等特性，通常作為室內(nèi)隔墻使用[5]。

復(fù)合夾芯墻板有外層面板及內(nèi)部夾芯填充物組成[6]，它的破壞形式不同于其他單一墻板，前期研究表明[7],[8]，在復(fù)合夾芯墻板受壓破壞時，它的破壞強(qiáng)度主要受三方面的影響：芯層材料的抗壓強(qiáng)度、面層材料的抗拉、抗壓強(qiáng)度以及芯材與面材的界面粘結(jié)強(qiáng)度。近年來，有許多研究探究了如何提升復(fù)合墻板的力學(xué)性能，常見的有添加外摻料來探究整板性能影響[9-15]，高子棟[16]從內(nèi)部夾芯材料添加外摻料來探究整板性能，他對復(fù)合墻板的配合比與力學(xué)性能進(jìn)行了探討：隨粉煤灰摻量的增加，復(fù)合夾芯墻板芯層漿料的拌和用水量先降低后提高，板材和芯材的抗壓強(qiáng)度均先提高后降低；隨發(fā)泡板廢料摻量的增加，復(fù)合夾芯墻板芯層漿料的拌和用水量和板材吸水率均顯著提高，板材面密度不斷降低，板材抗壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)及芯材的抗壓強(qiáng)度均明顯降低。

2 面層材料的研究現(xiàn)狀

目前市面上常見的復(fù)合墻板的面層材料有纖維增強(qiáng)硅酸鈣板、硫氧鎂水泥等。硅酸鈣板的主要原材料為纖維、水泥和石英砂。它就有較高的耐火和耐水性能。而硫氧鎂水泥主要是由氧化鎂、七水硫酸鎂、水及其他外加劑經(jīng)過制漿、覆板，刮平和養(yǎng)護(hù)制備而成的一種材料。硫氧鎂水泥屬于鎂質(zhì)膠凝材料中的水硬性膠凝材料，它通過在輕燒氧化鎂粉中加入硫酸鎂溶液形成水硬性膠凝產(chǎn)物。由于它的組成體系的多樣性和復(fù)雜性導(dǎo)致了其水化產(chǎn)物不穩(wěn)定，影響其物理性能和力學(xué)性能。硫氧鎂水泥具有輕質(zhì)，高強(qiáng)的力學(xué)性能，但它有耐水性能較差，在水化反應(yīng)時容易開裂等缺點(diǎn)，目前有許多研究對硫氧鎂水泥進(jìn)行改性處理，最常見的就是加入外摻料的方式來進(jìn)行改性研究。

早在1957年，Demediuk 和 Cole[17]就對硫氧鎂水泥的內(nèi)部水化產(chǎn)物進(jìn)行了分析，他們探討了在溫度為30攝氏度到120攝氏度下的硫酸鎂溶液的水化產(chǎn)物，隨著溫度不同其水化產(chǎn)物的形式也會發(fā)生改變。在溫度較低時常常生成Mg(OH)2、Mg SO4·7H2O 和 3Mg(OH)2·MgSO4·8H2O（簡稱 3·1·8）的晶體相，而當(dāng)溫度升高時會生成5·1·3，1·1·5，1·2·3相晶體

Qiyan L[18]等通過外加粉煤灰和高爐礦渣的方式，探究了其對CO2處理過和未經(jīng)CO2固化的硫氧鎂水泥的力學(xué)性能及耐性性能的了影響。他們通過X射線衍射儀，掃描電鏡，紅外光譜儀等儀器對改性后的硫氧鎂水泥進(jìn)行微觀角度的分析。通過他們的研究顯示，通過添加一定量的粉煤灰和礦渣可以提高硫氧鎂水泥的力學(xué)性能和耐久性，可以緩解硫氧鎂水泥因CO2固化引起的強(qiáng)度減弱的問題。

Rui Wang等[19]在硫氧鎂水泥里添加非活性填料：稻殼灰和植物發(fā)泡劑，發(fā)現(xiàn)在硫氧鎂水泥里添加一定量的稻殼可以減輕硫氧鎂水泥的質(zhì)量，同時在一定程度上提高硫氧鎂水泥的力學(xué)性能，證明了這類輕集料的添加對于輕質(zhì)高強(qiáng)的硫氧鎂水泥的制備是行之有效。同時Rui Wang探究了稻殼與植物泡沫的摻入對硫氧鎂水泥干濕循環(huán)的影響，得出了適當(dāng)?shù)膿搅靠梢杂行У挚垢蓾裱h(huán)的結(jié)論。

姜黎黎等[20]探究了粉煤灰對硫氧鎂水泥抗壓強(qiáng)度的影響，他們建立了粉煤灰的摻量跟硫氧鎂水泥強(qiáng)度的關(guān)系，結(jié)果表明粉煤灰摻入會影響硫氧鎂水泥中517相水化物及Mg（OH）2的生成，會在養(yǎng)護(hù)一天時降低硫氧鎂水泥的強(qiáng)度，但是隨著齡期的增加，粉煤灰顆?？梢蕴畛淞蜓蹑V水泥中的空隙，提高其強(qiáng)度。

吳成友等[21]通過調(diào)在硫氧鎂水泥里加入0.5%的檸檬酸，發(fā)現(xiàn)生成了一種新的515相晶體，同時利用XRD和SEM分析了檸檬酸對硫氧鎂水泥的改性機(jī)理。

3 結(jié)論

裝配式建筑在我國的應(yīng)用需求愈來愈高，裝配式復(fù)合墻板作為裝配式建筑中重要的構(gòu)件，對其性能的研究十分必要。外部面層材料不僅可以作為復(fù)合墻板的外部裝飾面層，同時對于復(fù)合墻板的整體力學(xué)性能提升有著重要的作用。通過研究表明，通過添加外加劑可以在一定程度上復(fù)合墻板的力學(xué)性能。本文重點(diǎn)論述了以硫氧鎂水泥為面層材料的復(fù)合墻板，各類研究表明通過外加填料，檸檬酸等可以在一定程度上提升硫氧鎂水泥的性能。

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