鋼結構中ALC板抗裂性能研究綜述

吳海濤 張向北 劉春峰 宋 岳

(1.中國二十二冶集團有限公司，河北 唐山 063000；2.河北工業大學 土木與交通學院，天津 300400)

隨著城市化進程的不斷發展，能源的消耗量隨著發展的深入而不斷增加，節能等問題已經成為人類住宅類問題中的關鍵性問題[1]。蒸壓輕質加氣混凝土墻板也叫做ALC板，具有質量較輕、強度較高、保溫隔熱、隔音、耐火、耐久、抗凍、抗滲、軟化系數高和綠色環保等特點。

我國最早在20世紀60年代就開始對ALC板的保溫性能、抗震性能以及施工工藝[2-7]等方面進行了一系列試驗探究并對其相關理論進行了嚴謹的探究，但依舊缺乏對鋼結構中ALC板的抗裂性能進行研究，目前解決此問題已經迫在眉睫。

1 ALC板的抗裂研究

目前，隨著裝配式建筑的發展，ALC板被廣泛應用，然而由于結構與墻板變形能力差異大的問題，鋼結構中墻板容易發生開裂等問題。因此，需要分析在正常使用荷載狀態下結構的水平位移大小，結合相關實驗研究，分析開裂可能性，采取相關構造措施，降低墻體開裂概率，降低圍護的成本，增強整體建筑質量。

楊培東[8]調查了ALC墻板填充墻裂縫的一些情況，通過對比結果以及裂縫開展情況進行綜合分析，并在ALC墻板填充墻裂縫形成原因和試驗結果的基礎上綜合給出抗裂措施，試驗結果表明：墻板齡期，濕度和含水率以及施工質量對墻板開裂影響較大。對于墻板產生的裂縫，本文還研究了抗裂的關鍵技術，并給出了避免ALC墻板抗裂的關鍵施工方法。

王乾坤[9]提出復合墻板的接縫位置是影響墻體各個性能的關鍵位置。在充分了解鋼結構以及符合墻板特性之后，綜合復合墻板的設計要求及施工要求之后，介紹了現存的接縫處理手段，且給出了一種新的接縫方式，通過對其進行試驗分析，包括傳熱性能、氣密性、水密性等，促進了接縫處理技術的發展。

馬廷亮[10]突出說明ALC輕質隔墻板具有諸多優點，是一種綠色建材；但是在進行ALC板材施工后在其拼縫處易產生裂縫，不利于后期的精裝修等作業，考慮在進行ALC板材安裝時采取時間間隔、優質板材等方法降低裂縫的產生。

另外，其他文獻研究了墻板及墻體的變形規律，以及齡期、溫度、濕度、養護等因素對墻板及墻體的變形影響，對于后期解決ALC板的裂縫問題起到了至關重要的作用！

2 ALC板的施工工藝

隨著裝配式鋼框架結構的不斷進步，人們越來越熱衷于對ALC板施工工藝的研究，比如節點構造、ALC板安裝方法、板間縫隙的防裂措施等都是ALC板施工工藝的要求范疇。

YiqingPeng[11]通過對ALC板墻體安裝質量控制、ALC板墻體安裝防裂控制、ALC板墻體加固措施等的研究，提出了ALC墻體安裝工藝和ALC板質量控制要點，并對ALC板墻體開裂原因進行了分析。結果表明：首先，ALC面板的安裝過程很重要，應遵循選擇面板墻材料→根據建筑施工圖制作具體安裝設計圖→確定面板墻的具體位置→清洗墻壁并鉆孔→安裝面板墻→面板墻位置的校正與固定→修補→防腐→面板墻縫隙的美化→檢驗驗收的安裝順序。其次應嚴格控制ALC板的入口質量和存放條件，可以將其放置在架空鋼管支架上，而不是直接放置在地面上，最后，對于縫隙處理，需要將水泥砂漿等材料壓實并緊密嵌入，避免出現小縫隙。填縫后，需靜置等待，并留出足夠的干燥收縮時間，供填料進行二次檢查。在所有工序完成后，為了使墻面外觀美觀，可以使用修補粉進行小面積美化。所有工序完成后，可使用修補粉進行小面積美化，使墻面外觀美觀。

金勇、程才淵[12]通過對工程中常用的4種連接節點，即鉤頭螺栓、鋼管錨、直角和斜柄進行實驗研究，研究了不同結點的連接性能，對節點的承載力進行了計算，并得出影響節點承載力及性能的諸多因素。實驗表明，連接節點不同則其破壞形式也不同，但隨著板厚增加，節點的極限承載力也會不斷增加；因此合適的鋼筋保護層厚度、較好的鋼筋網質量，能夠大大的提升節點的極限承載力。

賈賡，張建[13]改進了鉤頭螺栓固定方式，主要是通過圖集中鉤頭螺栓的細部做法，再結合上下安裝通常角鋼的方式，解決了斜墻進行加固安裝的難題。這種加固安裝的方式，解決了斜墻加固安裝的不穩定等問題，大大提高了安全性，抗震能力進一步提高。這種方式使得施工更加簡便，降低了施工成本，大大提高了施工效率。

郝英華[14]通過實際中的工程項目，給出了具體的隔板施工流程和技術，從墻板進場開始，施工以及細部結點的處理、工程質量、保護成品措施等。

3 ALC板的抗震性能研究

楊添[15]總結了各種新型節點與工程中使用的連接節點的優點與缺點，設計一種裝配式鋼結構與ALC外掛墻板新型十字型連接節點。結果表明該新型節點能夠保證良好的承載能力，可以保證鋼結構體系的安全可靠、構件正常工作，同時盡量達到施工工藝的簡化和經濟合理性并對新型十字型連接節點進行了理論計算、試驗研究和數值分析。

張馳坤[16]根據ALC板與鋼框架的連接中使用的傳統L型鉤頭螺栓連接件還存在諸多不足，提出了兩種新型外掛ALC墻板的柔性連接件，并對包括新型連接件在內的三組ALC連接件的鋼框架-ALC墻板進行足尺的低周往復荷載試驗。結果表明：新型外掛ALC板的柔性連接件和傳統的L型鉤頭螺栓均符合抗震設計，在1/50層間位移角時均正常工作，新連接即使在更大的1/30層間位移角時(105mm)，新連接件仍可正常工作。

雷晴[17]探究了ALC板填充墻組成的框架及其抗震性能的影響，因此采用大型模擬軟件ABAQUS分別對非開洞ALC板填充墻、開洞ALC板填充墻的框架進行模擬，得出結果：1)軸壓比會對抗震性能造成一定的影響，即柱軸壓比在0.2～0.4之間時，能夠加強填充墻的抗震能力，與此同時ALC板較為容易破壞開裂；2)填充墻不能太窄或者太寬，應當適中布置，否則會使框架的水平承載力變弱，并且會對框架的剛度等性能造成一定的影響。

杜月[18]利用Abaqus進行了深入的研究，通過已有試驗對比，分別建立了配筋率模型，軸壓比模型，帶洞口模型等一系列模型，并進行擬靜力模擬，而后建立了簡化的整樓計算模型，對純鋼框架和填充墻框架體系進行了時程分析，結果表明：墻體的存在有效的限制了結構的側移，但結構會較早發生破壞，設計中不應忽略墻體的剛度還原。

4 ALC板的裂縫問題及解決措施

4.1 ALC板材安裝方式抗裂

首先，對于墻板，無論采用縱向垂直安裝法還是橫向垂直安裝法，都需要嚴格按照建筑設計圖紙來進行。

其次，節點的處理尤為重要，關鍵部位也一樣。1)關鍵的門窗洞口等，需要用到一些相對型號的L型鋼進行處理，再者，具體情況具體應用，因為每個門洞口的寬度不同，因此洞口上面的國梁一般采用鋼筋貫穿法進行固定；2)管線的預埋。用專業工具或者機器進行墻面的開槽，再根據具體需要的開槽尺寸，選擇可能用到的專業器具，如鑿子。將管線安裝完畢后，進行固定防止管線脫槽，最后用混凝土進行補平找平。后期墻體的開洞是一個較為嚴謹的問題，開洞會影響墻的承載能力等問題，因此墻體的寬度以及開洞尺寸都需要進行實際的測量，為了防止洞口持續性的擴大，需要再洞口上邊加裝一些鋼，防止擴大的同時也可以防止磨損，深入墻體的深度也需要進一步探討。

4.2 ALC板材結點連接形式抗裂

近年來，伴隨著國內外裝配式建筑普及性，誕生了越來越多的高性能連接節點，一個好的結點連接形式能夠在抵抗水平荷載抗震的同時，能夠做到較好的抗裂效果。

目前國內墻板節點越來越多，伴隨著性能也越來越好。墻板在用到一些剛性節點時，因其變形能力較差，沒有辦法做到與主題結構的協同性，因此在較小的位移或者力的作用下，會使墻體發生破壞導致墻體出現裂痕，比如U形卡和管卡節點都會產生這樣的后果；柔性節點的變形能力較好，在受力時能夠較好的與主體進行協同，具有墻板受力時不容易受到破壞的優勢，如鉤頭螺栓節點、滑動螺栓節點等，所以目前結點發展主要朝著剛柔并進的方向發展，在保證節點強度的基礎上確保墻體在平面外穩定性、安全性的同時，能夠使墻體在平面內發生較好的位移和轉動，使墻體在受力時不至于立刻被破壞。

4.3 ALC板材接縫處抗裂

目前的研究中，ALC板裂縫出現較為突出的是墻板與墻板、墻板與結構接縫處的開裂，接縫開裂的控制已成為ALC墻板應用的關鍵技術，因此很多學者都致力于開始研究板縫之間、板柱之間、梁板之間的嵌縫構造。研究表明ALC墻板板填充墻屬于非受力構件，其只承受自身荷載，因此墻板產生的裂縫不是因為受力產生的。當出現溫度變化、濕度變化、體積變化、沉降等非荷載的因素時，而墻體自身抗變形能力不足以抵抗外界造成的極限變形時，ALC墻板板填充墻就會發生開裂等現象。

研究者認為，嵌縫材料不僅在力的傳遞方面要具有足夠強度，也一定要做到具有足夠的變形性能，從而提升材料的變形性能，在裂縫產生時，材料會釋放一定的應力，嵌縫材料的彈性延伸率和抗拉粘結力必須將墻板與墻板、墻板與主體之間粘結牢固，連成整體，才能保證整體及嵌縫位置不出現裂縫[19-21]。

5 結語

筆者從不同方面提出了ALC墻板墻體防裂關鍵技術措施，但仍不夠全面和系統，因此對今后的研究提出以下建議：

1)閱讀文獻，吸收知識，加強對ALC板抗裂方向的理解。ALC板抗裂并非一朝一夕能夠解決的，需要相關研究人員不斷的努力，不斷的探索，增強方向感才能把握住正確的研究方向，早日實現ALC板無裂縫的發展狀態；2)親自調研，不斷探索，才能得出更準確的結論。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，科研人員需要親力親為、親自搞好調研才能為ALC板抗裂提供解決的方向；3)加強實驗研究。試驗是創新的基石，改好創新必須做好試驗，科研人員應該增強實踐次數，實踐出真知，盡可能多想試驗方案，多做嘗試，有實驗有數據，才能真正做到胸有成竹；4)多做試點。多聯系一些建筑單位，起草實施建筑方案進行試點，對控制措施的效果進行驗證與反饋，只有經過不斷的驗證不斷的反饋。才能使ALC板抗裂技術及發展呈螺旋式上升。