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石膏砌块墙体的建筑物理力学性能

发布日期:2007-06-27 17:40:37 1764
石膏砌块墙体的建筑物理力学性能
1石膏砌块墙体的性能
石膏砌块墙体是用石膏砌块轻质建筑构件,砌筑而成的非承重墙体。墙体的物理力学性能取决于石膏砌块的微观结构特征及施工工艺与安装工艺。
石膏砌块是以建筑石膏为基料掺加一定量的轻集料、引气剂、纤维等辅助原料配制而成的,其内部结构由两部分组成:一部分为石膏硬化体中的微孔结构系统,另一部分为轻集料中的微孔结构系统。两大系统形成石膏砌块特有的物理力学性能。这些特殊的性能构成了石膏砌块墙体的主要技术参数。该参数参照德国DIN18163及其他国家标准的规定。参见表1。
表1石膏砌块墙体的主要技术参数
项目
墙厚
60
80
90
备注
单位面积干质量kg/m2
54
72
90
按DIN52212
隔声值/db
34
36
37
 
热阻/m2·k/w
0.17
0.23
0.28
 
传热系数/w/m2·k
0.35
0.35
0.35
 
防火等级
F30-A
F12-A
F80-A
按DIN816
组成墙体的砌块外观及力学性能应达到JG/T698-1998的要求,其中砌块断裂荷载值大于1.5kN时,石膏砌块墙体即能满足中华人民共和国建筑工业行业标准JG3063-99《工业废渣砼空心隔墙条板》以及JG3029-95《住宅内隔墙轻质条板》的技术要求。
上述的物理力学性能技术要求与石膏砌块的微观结构及宏观性能有密切关系。
2石膏浆体的硬化与石膏砌块力学性能的关系
石膏浆体在水化过程中,仅生成水化产物并不能形成具有强度的硬化体。只有当水化产物近体互相连生,形成结晶结构网时,才能够具有一定结构强度。影响石膏硬化体结构强度发展的基本因素为石膏液相过饱和度。由于过饱和度直接影响石膏水化产物晶核形成的速度、数量以及晶体生长、连生的条件和晶体结晶应力的大小,所以液相过饱和度既是结晶结构形成的因素,又是引起结晶结构破坏的因素。鉴于此,在生产石膏砌块的过程中,必须严格控制所用半水石膏的分散度、水固比、工艺温度等,方能配制出达到要求的石膏砌块。
2.1石膏分散度与砌块结构强度的关系
半水石膏的分散度直接影响其溶解度,当分散度在一定范围内时,分散度大、溶解度大,相应液相过饱和度增加,硬化后的砌块强度随之提高。但是当分散度超过一定范围后,过饱和度超过一定数量将会产生较大的结晶应力,导致硬化后的砌块产生结构破坏,强度降低。因此,半水石膏的分散度必须控制,配制石膏砌块的半水石膏细度一般在80目即可满足要求。
2.2水固比与砌块结构强度的关系
在半水石膏、集料、外加剂性能及配合比合理的条件下,水固比则是砌块结构强度的重要参数。
通过微观分析认为:
1)适宜的水固比,石膏浆体液相过饱和度,形成晶核多、晶粒小,产生的结晶接触点多,容易形成结晶结构网,硬化后砌块强度较高。
2)水固比低于限制值时,石膏浆体液相过饱和度高,当初始结构形成之后,水化产物继续形成,使结构网进一步密实,对已经形成的结构网产生结晶应力,当结晶应力大于当时的结构强度时,硬化后的砌块结构强度受到破坏。
3)水固比大于限制值时,由于硬化前浆体充水空间加大,浆体饱和度降低形成的结晶核数量少,结晶接触点也较少,难以形成结晶结构网,加之硬化后的浆体内部孔隙率提高从而导致硬化后的砌块强度低。
有关试验表明:确定水固比必须根据半水石膏及轻集料等辅助材料的性能,通过浆体的标准稠度用水量来确定,一般水固比为0.7~0.8左右为宜。
2.3工艺温度与砌块结构强度的关系
试验表明,不同温度对砌块结构强度的影响为:
1)砌块浆体**大的塑性强度随浆体硬化时的温度高低而变化,例如,温度60℃较20℃时的塑性强度高。
2)浆体产生初始结构强度时所需的水化物在一定范围内与硬化时的温度成正比,60℃时硬化浆体达到**大的塑性强度的时间与水化过程结束的时间同步。而在温度为20℃时硬化简体达到**大塑性强度的时间早于水化过程结束的时间。因而不同的工艺温度对砌块结构强度的影响较大,在生产石膏砌块的工艺过程中必须选择合理工艺温度参数。
3石膏砌块墙体的物理性能与砌块结构特征的关系
由于石膏砌块的微观结构具有特有的结构特征,所以石膏砌块墙体具有优异的物理性能。
3.1隔声性
均质材料的隔声定律表明,墙体的隔声性能与单位面积质量成正比。按此定律石膏砌块墙体难以达到隔声要求。但由于石膏砌块是由多组材料复合制成的。在复合体中,石膏浆硬化体及轻集料中存在的微细裂纹、半封闭与封闭孔隙,能够增加声波传递的阻力,提高吸声能力。另外,在石膏砌块砌筑时所用的粘接剂与砌块的榫槽配合,保证了墙体的密实性。加之墙体经过罩面,表面光滑、致密,提高了反射声波的作用。多种因素,使石膏墙体的隔声效果完全能达到建筑要求,如某工程10mm厚的石膏砌块墙体的隔声指数达到了37db。
3.2防火性
石膏砌块墙体具有防火性能与其结构特征有密切关系。砌块成型时,石膏与水拌合,水化反应生成二水石膏产生强度。当砌块墙体受热后二水石膏释放出约21%的结晶水。经测定80mm厚的石膏砌块墙体遇到火时,每m2墙体要蒸发15kg的水,墙体方能进一步升温。另外,墙体所释放出的水在墙面形成水幕,亦可有效地阻止火焰蔓延。
3.3隔热性
石膏砌块是由半水石膏及轻集料等组成的微孔复合体。半水石膏凝结时不仅在其体内吸进了微小气泡,而且在晶格间形成了较大的空间。这些特殊的结构使其具有很低的导热系数。同时,由于在半水石膏中加入一定量的轻集料,砌块密度降低,也改善了隔热性能。据有关单位测定10mm的石膏保温层性能相当于30mm的砖层或40mm厚的砂浆抹面,50mm的混凝土层。
3.4“呼吸”功能
硬化干燥后的石膏砌块墙体为轻质的砌块砌筑而成。其孔隙率高且孔分布均匀、有较高的透气能力。当室内温度较高,大于墙体含湿率时,水分将被吸收到墙体的微孔隙中;当室内温度较低时,水分又被释放出来,从而起到调节室内环境湿度的作用。
4结论
4.1由于石膏砌块墙体是由石膏砌块组成,具有理想的结构特征:均匀的微孔结构、密度小、质轻,且有一定强度等。这些均赋予石膏砌块墙体具有较好的建筑物理力学性能,是高层与超高层建筑中大量推广使用的优质新型墙体材料
4.2石膏砌块结构强度的大小取决于石膏浆体液相过饱和度的高低。因此在石膏砌块的生产中必须严格控制其组成材料的质量、配合比、水固比以及工艺温度等。

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