在2025年，隨著建筑行業(yè)對高效、環(huán)保和節(jié)能材料的需求不斷增加，發(fā)泡混凝土作為一種新型建筑材料，因其輕質(zhì)、保溫、隔聲和施工效率高等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)發(fā)泡混凝土的應(yīng)用范圍主要局限于內(nèi)隔墻施工，其在外墻施工中的應(yīng)用受到限制，主要是因?yàn)槠洳牧咸匦詫?dǎo)致的強(qiáng)度和耐久性問題。為了突破這一限制，研究人員對發(fā)泡混凝土的配合比進(jìn)行了優(yōu)化，制備出了抗壓強(qiáng)度高、抗裂性好的聚丙烯纖維發(fā)泡混凝土，并通過力學(xué)性能試驗(yàn)驗(yàn)證了其在預(yù)制外填充墻板中的應(yīng)用潛力。本文將詳細(xì)介紹發(fā)泡混凝土外填充墻板的力學(xué)性能試驗(yàn)研究，探討其在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和優(yōu)勢。
《2025-2030年中國發(fā)泡混凝土行業(yè)發(fā)展趨勢分析與未來投資研究報告》為了評估發(fā)泡混凝土外填充墻板的力學(xué)性能，研究人員設(shè)計了一系列試驗(yàn)，包括抗彎、抗沖擊和懸掛重物試驗(yàn)。這些試驗(yàn)旨在模擬墻板在實(shí)際使用過程中可能遇到的各種工況，確保其在裝配化安裝和使用階段的可靠性和安全性。試驗(yàn)采用足尺模型，預(yù)制發(fā)泡外墻板的高度、寬度和厚度分別為2400 mm、600 mm和150 mm。通過這些試驗(yàn)，研究人員記錄了墻板的破壞現(xiàn)象和力學(xué)性能，為發(fā)泡混凝土外填充墻板的應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)支撐。
發(fā)泡混凝土行業(yè)性能分析提到發(fā)泡混凝土主要由水泥、水、聚丙烯纖維和發(fā)泡劑組成。為了保證發(fā)泡混凝土的強(qiáng)度，研究人員選用了P·O42.5級水泥，并在水泥基混合物中拌和適量聚丙烯纖維，以增強(qiáng)其抗彎和抗沖擊能力。發(fā)泡劑的穩(wěn)定性對發(fā)泡混凝土的成形質(zhì)量起著決定性作用，因此在發(fā)泡劑中摻入了穩(wěn)泡劑，確保泡沫致密均勻。發(fā)泡劑的主要性能滿足表1的要求。
發(fā)泡混凝土的制備過程包括將配合比后的水泥、水、聚丙烯纖維充分?jǐn)嚢瑁⑾蛩嗷旌衔飪?nèi)加入通過物理發(fā)泡方式制備的泡沫，從而完成立方體抗壓強(qiáng)度4.47 MPa的承重兼保溫發(fā)泡混凝土制作。
預(yù)制發(fā)泡外墻板的厚度為150 mm，內(nèi)部設(shè)有雙層鋼筋網(wǎng)骨架，以確保滿足外填充墻板在不同工況下的使用要求。試件制作流程如下：
涂抹脫模劑，拼裝立式鋼模，并將立式鋼模拉緊。
綁扎雙層鋼筋骨架，放入立式鋼模內(nèi)。
制備承重兼保溫發(fā)泡混凝土，并向立式鋼模中澆筑。
澆水養(yǎng)護(hù)，24小時后進(jìn)行拆模，并自然養(yǎng)護(hù)至設(shè)計強(qiáng)度。
(一)發(fā)泡混凝土外填充墻板的抗彎承載力試驗(yàn)
預(yù)制發(fā)泡外墻板在安裝過程中涉及吊裝作業(yè)，且在使用階段需要承受風(fēng)、雨水等水平荷載，因此要求其具有較好的抗彎性能。試驗(yàn)方案如下：
采用3組同規(guī)格的預(yù)制發(fā)泡構(gòu)件進(jìn)行抗彎試驗(yàn)，將預(yù)制墻板水平放置于支座上，一端采用角鋼固定，另一端采用鋼柱鉸接，并在其上部進(jìn)行分級施加荷載，每5分鐘增加0.4 kN，直至預(yù)制墻板完全破壞。
試驗(yàn)過程中對預(yù)制墻板的擾度進(jìn)行測量與統(tǒng)計。
試驗(yàn)現(xiàn)象表明，預(yù)制發(fā)泡外墻板的跨中擾度隨逐級加載逐漸增加。在加載荷載為1.6 kN時，預(yù)制墻板跨中開始出現(xiàn)第一道裂縫;在加載荷載達(dá)到3.2 kN時，預(yù)制墻板頂面開始出現(xiàn)裂縫;在加載荷載達(dá)到4 kN時，跨中撓度達(dá)到擾度限值(1/200 L)，試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)結(jié)果顯示，預(yù)制發(fā)泡外墻板在加載過程中未發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，最終因撓度超過破壞限值而停止加載。
(二)發(fā)泡混凝土外填充墻板的抗沖擊性能試驗(yàn)
發(fā)泡混凝土外填充墻板在安裝和運(yùn)輸過程中可能面臨沖擊荷載的作用，因此需要具備足夠的抗沖擊能力。試驗(yàn)方案如下：
將兩組同規(guī)格的預(yù)制墻板水平放置于支座上，并在預(yù)制墻板垂直上方500 mm處，連續(xù)5次將30 kg砂袋自然墜落，沖擊預(yù)制墻板，查看板面是否出現(xiàn)貫穿裂縫。若無，則逐次提高砂袋高度進(jìn)行沖擊，直至預(yù)制發(fā)泡外墻板出現(xiàn)貫穿性裂縫，試驗(yàn)結(jié)束。
試驗(yàn)過程中對預(yù)制墻板的裂縫數(shù)量及發(fā)展情況進(jìn)行測量與統(tǒng)計。
試驗(yàn)現(xiàn)象表明，第一階段連續(xù)5次沖擊后，兩組預(yù)制墻板均未出現(xiàn)較大裂縫。第二階段中，兩組預(yù)制墻板在砂袋距預(yù)制墻板垂直上方1750 mm時，均沿預(yù)制發(fā)泡外墻板短邊形成貫穿裂縫，且裂縫寬度大于1 mm，認(rèn)為預(yù)制墻板完全破壞。試驗(yàn)結(jié)果顯示，預(yù)制發(fā)泡外墻板具有較好的抗沖擊能力，能夠滿足吊裝施工要求。
(三)發(fā)泡混凝土外填充墻板的懸掛重物試驗(yàn)
預(yù)制發(fā)泡外墻板在使用階段可能涉及懸掛重物工況，導(dǎo)致局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此需要具備一定的懸掛重物能力。試驗(yàn)方案如下：
將兩組同規(guī)格的預(yù)制墻板豎直固定，在兩組預(yù)制墻板中部分別安裝兩顆自攻螺釘和膨脹螺栓，安裝U形吊掛件，并通過吊掛件懸掛指定荷載重物，懸掛時間為1分鐘。撤去懸掛重物后，吊掛件未出現(xiàn)松動、墻面未出現(xiàn)裂縫即為滿足規(guī)范要求。
為確定破壞時的懸掛荷載，進(jìn)一步逐級增加懸掛荷載，直至吊掛件松動或掉落。自攻螺釘初始懸掛荷載為250 N，逐級增加50 N;膨脹螺栓初始懸掛荷載為1000 N，逐級增加200 N。
試驗(yàn)現(xiàn)象表明，發(fā)泡混凝土外填充墻板通過自攻螺釘懸掛250 N重物荷載時，懸掛1分鐘后未出現(xiàn)松動和破壞現(xiàn)象;逐級增加懸掛重物荷載至450 N時，自攻螺釘?shù)袈?，試?yàn)終止。通過膨脹螺栓懸掛1000 N重物荷載時，懸掛1分鐘后未出現(xiàn)松動和破壞現(xiàn)象;逐級增加懸掛重物荷載至2600 N時，膨脹螺栓松動，且墻板出現(xiàn)裂紋，試驗(yàn)終止。試驗(yàn)結(jié)果顯示，預(yù)制發(fā)泡外墻板采用自攻螺釘進(jìn)行懸掛荷載時，破壞荷載為450 N;采用膨脹螺栓進(jìn)行懸掛荷載時，破壞荷載為2600 N，均滿足規(guī)范要求。
五、結(jié)論
通過對發(fā)泡混凝土的配合比進(jìn)行優(yōu)化，研究人員制備出了立方體抗壓強(qiáng)度4.47 MPa的發(fā)泡混凝土，并用其制作了預(yù)制發(fā)泡外填充墻板。通過抗彎、抗沖擊和懸掛重物試驗(yàn)，驗(yàn)證了發(fā)泡混凝土外填充墻板具有足夠的安全冗余，能夠滿足裝配化安裝和使用階段的各種工況要求。這些試驗(yàn)結(jié)果為發(fā)泡混凝土外填充墻板的應(yīng)用提供了有力的數(shù)據(jù)支撐，表明發(fā)泡混凝土在外墻施工中的應(yīng)用具有廣闊前景。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化，發(fā)泡混凝土有望在更多建筑項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用，推動建筑行業(yè)的綠色、高效和可持續(xù)發(fā)展。
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