玻璃纖維增強加氣混凝土墻板

山東高速城鄉發展集團有限公司（以下簡稱“城鄉發展集團”）是山東高速集團直管企業，業務涉及策劃規劃設計、土地開發利用、城鄉工程建設、鄉村振興、投融資五大板塊，致力于為地方政府民生事業提供一攬子解決方案，定位“城鄉綜合開發服務商”，重點拓展城鄉片區綜合開發、道路及市政基礎設施、新型城鎮化建設、田園綜合體、現代高效農業（體驗農業）產業園區等產業。

提出背景

2006年建設部出臺《國家住宅產業化基地試行辦法》，裝配式建筑在我國的應用與發展速度大幅提升，各地政府依照該辦法相關規定著手建設國家住宅產業化基地，各地有關政策相繼頒布、試點（示范）城市逐步發展。

伴隨著我國經濟的高速發展狀態，城市規模紛紛擴大，建設活動頻繁展開，裝配式建筑已然成為建筑工業化進程中的關鍵點，裝配式預制墻板作為裝配式建筑框架結構體系的重要組成部分，具有使用功能多樣、適用范圍廣泛的特點，可按其材料組成分為加氣混凝土墻板、石膏類墻板、空心隔墻板等。

研發目的

我國目前應用較多的裝配式預制墻板種類是加氣混凝土墻板，該類墻板在用作鋼結構或者其他結構外墻時，其保溫隔熱效果較傳統墻材好，在用作工業廠房或者民用建筑內隔墻時，其隔聲吸音性能好且可防火阻燃，除此之外還具備施工速度快、可加工性好等優點，現在已被越來越多的應用到多高層建筑中，是當前比較理想的墻材之一。

加氣混凝土墻板目前常采用鋼筋作為其“筋骨”，即為提升加氣混凝土墻板抗拉性能在其內部設置鋼筋，但鋼筋作為一種傳統延性材料，具有自重大、耐腐蝕性差等缺點，極易對加氣混凝土墻板使用壽命產生影響。

為尋找代替鋼筋的材料，解決因鋼筋帶來的種種弊病，城鄉發展集團研發了玻璃纖維格柵增強加氣混凝土墻板，通過設計加氣混凝土墻板生產過程中膠凝材料、功能材料與改性材料用料配比對其空心率、內部構造等特性進行優化設計，并在此基礎上對其性能進行了嚴格的測試。具體研發過程為通過在加氣混凝土墻板內設置一層玻璃纖維格柵，利用玻璃纖維分布均勻、趨向隨機的特性，達到提升加氣混凝土墻板抗拉強度、抗裂強度、延展性能以及耐久性能的效果。

產品測試

城鄉發展集團通過實驗室和現場試驗對玻璃纖維增強加氣混凝土墻板抗壓強度、粘結性能以及軸向和橫向荷載作用下的結構性能進行研究，目的在于研發出一種滿足當前建筑工業進程使用要求、自重輕、強度硬、較為經濟的新型加氣混凝土墻板。

通過利用過量氣體發生劑可在混凝土內部產生氣泡進而弱化加氣混凝土抗壓強度降低的原理，采用鋁粉與硅鐵合金粉兩種氣體發生劑對新型加氣混凝土墻板立方抗壓強度進行測試。在采用規格為150mm×150mm×150mm試件的新型加氣混凝土墻板立方抗壓強度測試中，二者含量與抗壓強度關系如下圖所示。

另在加入過量氣體發生劑的情況下，通過纖維斷裂破壞試驗對加氣混凝土與玻璃纖維的粘結性能進行測試。在采用規格為150mm×150mm×150mm試件的加氣混凝土與玻璃纖維的粘結性能測試中，二者含量與粘結性能關系如下圖所示。

測試結果證明新型加氣混凝土墻板的抗壓強度隨鋁粉用量的增加而降低，隨硅鐵合金粉用量的增加呈現先增大后減小的趨勢，而加氣混凝土與玻璃纖維的粘結性能并不會因鋁粉與硅鐵合金粉含量的變化而產生影響，且玻璃纖維未從加氣混凝土中拉出，原因在于玻璃纖維在達到其最大粘結性能前就已斷裂，這意味著玻璃纖維與加氣混凝土之間具有良好的粘結性能。

通過垂直與橫向載荷下的軸向和彎曲試驗試驗對新型加氣混凝土墻板的承載能力進行測試，采用規格為2100mm×600mm×100mm的測試墻板試件，試驗參照對象共分為4組。

經測試，在軸向加載試驗極限荷載及對應沉降量對比中，4組試件分別在達到542.0KN、575.6KN、559.2KN與512.0KN的極限載荷時，試件各自沉降分別為2.6mm、2.0mm、3.3mm與2.9mm;在橫向加載試驗極限荷載及對應沉降量對比中，4組試件分別在達到19.1KN、21.3KN、25.0KN與33.5KN的極限載荷時，試件頂部各自沉降分別為1.27mm、1.40mm、2.27mm與2.98mm，底部各自沉降分別為2.57mm、2.20mm、5.10mm與5.73mm。

在與傳統鋼筋承載受力相同的情況下，玻璃纖維增強加氣混凝土墻板相比于內置鋼筋的加氣混凝土墻板而言重量可降低1%-2%，造價降低1%-3%，另基于玻璃纖維自身固有特性，新型加氣混凝土墻板耐久性、耐腐性等均有大幅提升。

通過在加氣混凝土中設置玻璃纖維代替傳統鋼筋材料，發現玻璃纖維可顯著提高加氣混凝土的抗拉強度、抗裂性、延性和耐久性等韌性性能，新型加氣混凝土墻板具有輕質、高強、保溫隔熱性能好、隔聲吸音效果佳、防火性能好等優點，在提高構件制作質量前提下墻體自重進一步降低，可使得建筑結構中梁、柱子、基礎等構件尺寸隨之減小，經濟效益十分顯著。

綜合分析玻璃纖維可替代加氣混凝土墻板中傳統鋼筋材料并廣泛推廣和應用;同時，玻璃纖維增強加氣混凝土墻板作為一種傳統墻材無法企及的環保、利廢、保護耕地的新型加氣混凝土墻板，在我國經濟高速發展，城市規模不斷擴大的新時代背景下，市場對該產品的需求必將逐年遞增，玻璃纖維增強加氣混凝土墻板也必將成為現代高層建筑新型加氣混凝土墻板的主要墻體材料。