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工程案例
外墙保温薄抹灰系统岩棉条纵向剪切与横向剪切——切法不同大有不同!
编辑:甘肃恒翔保温建材有限公司   发布时间:2018-05-03

首先我们来了解下什么是外墙保温薄抹灰系统?


新疆喜乐彩薄抹灰外墙外保温系统是现用民用建筑外墙保温系统中一种,是以岩棉板或其他优质保温材料为主要板材的外墙保温系统。

本文根据岩棉条纤维各项特点,研究了岩棉条不同方向(纵、横向)的剪切性能(剪切强度和剪切模量),并考虑实际应用,对岩棉条新疆喜乐彩经全浸浸泡处理、高温高湿环境老化处理后的剪切性能进行了研究试验。研究结果对于保温材料的施工有着非常积极的作用,可以作为施工团队的施工参考之一。

试验结果表明,岩棉条剪切性能与纤维方向密切相关,纵向剪切强度、模量约为横向的2~3倍,且两者失效模式完全不同。浸泡、老化处理后,岩棉条纵向剪切强度和模量有所降低,横向剪切性能变化不显著。


岩棉条是将岩棉板以一定的间距切割成条状翻转90度使用的制品,该制品的厚度为切割间距,宽度为原岩棉板的厚度。岩棉条纤维具有各向异性,沿岩棉条长度方向,纤维层纵向排列,由于打摺的缘故纤维层之间纤维相互勾连,见图1.a。沿岩棉条宽度方向,纤维层横向排列,呈层叠堆积结构。



岩棉条除具有岩棉制品优良的防火、保温、吸音/隔音性能,还具有抗拉、抗压强度高的特点,在外墙外保温实际应用过程中,通常采用纯粘结的方式。在这种纯粘结的系统中,系统自重、风载及其他对外墙产生的载荷都会对岩棉条产生剪切荷载,因此对岩棉条剪切性能的研究十分必要。


岩棉条通常都是横向粘结于墙体,因此系统自重对岩棉条施加的剪切荷载为沿岩棉条宽度方向,而风载通常是对岩棉条施加沿长度方向的剪切载荷。此外,考虑外墙外保温系统需长期使用,试验中用高温高湿环境模拟岩棉条的自然老化,用全浸浸泡环境模拟雨水对岩棉条的侵蚀,这两种使用环境是外墙外保温系统密切关注的。


试验方法

新疆喜乐彩建筑绝热制品用岩棉条剪切性能标准,目前比较常用的是ISO 16537: 2012和EN 12090: 1997,这两个标准技术内容完全相同。本文依据ISO 16537: 2012标准,采用双试件的方法,两侧钢板固定,对中间钢板施加压缩载荷,岩棉条试件通过胶粘剂与钢板粘结。通过特定装置将测量变形的引伸计安装夹具上,测量岩棉条的剪切变形,给出载荷—变形曲线,计算岩棉条的剪切强度和剪切模量。


试验过程

新疆喜乐彩本文试验样品,采用国内两家企业生产的岩棉条,其密度均为100kg/m3,长度和宽度均为1200mm×150mm,厚度分别为50mm和100mm,标记为样品A和样品B。


试样状态有3种:①标准状态。试样未经任何处理;②浸泡处理,将试样全浸浸入温度为23℃的水中,浸入时间分别为7天、28天,干燥后进行测试;③老化处理,将样品置于温度70℃、相对湿度95%的环境箱中,时间分别为7天、28天。


注:本文“纵向”指沿岩棉条的长度方向,“横向”指沿岩棉条的宽度方向。


试验结果

试样规格及试验结果如表1,每组试样的测试结果为至少5个试件的平均值。


结果分析


1。纤维方向对岩棉条剪切性能的影响

从表1可以看出,同一样品试样的纵向剪切强度和模量均比横向高。A样纵向剪切强度约为横向的2.76倍,纵向剪切模量约为横向的3.49倍;B样纵向剪切强度约为横向的2.06倍,纵向剪切模量约为横向的2.68倍。导致这种现象的原因是:


①纵向剪切试件在受到剪切力作用时,岩棉纤维打摺引起相互勾连,使纵向剪切试件能承受较大的剪切载荷,同时增强了整体结构的抗变形能力。纵向剪切试件失效模式为纤维剪切断裂;


②横向剪切试件由于岩棉纤维一层一层堆叠,层与层之间的连接相对薄弱,上下两层岩棉纤维可模拟为矩形结构。在受到剪切力作用时,随着两个剪切面相对位移的增加,矩形变形为平行四边形,横向剪切试件整体结构已遭破坏,失效模式为结构变形分层。因此在相对较小的剪切载荷作用下,横向剪切试件结构易发生变形,因而横向岩棉条剪切强度和剪切模量较低。


2.浸泡处理对岩棉条剪切性能的影响


从表1可以看出,同一样品浸泡处理后,与标准状态相比,纵向剪切强度和模量降低,横向剪切强度和模量变化不显著。


经浸泡处理7天和28天后:


A样纵向剪切强度保留率分别为77。5%和67。2%,剪切模量保留率分别为87。6%和91。8%;B样纵向剪切强度保留率分别为87。6%和87。5%,剪切模量保留率分别为83。0%和82。6%。


A样横向剪切强度保留率分别为113.3%和123.5%,剪切模量28天保留率为108.5%;B样横向剪切强度保留率分别为121.1%和103.3%,剪切模量保留率分别为127.3%和84.8%。


新疆喜乐彩随着浸泡处理时间的增加,岩棉条纵向剪切强度、剪切模量均随之下降,但下降幅度趋于平缓;而横向剪切性能变化趋势不显著。造成这种现象的原因是:


①岩棉条经浸泡处理后,纵向结构受到一定程度的破坏,导致剪切强度和模量均降低,但随着浸泡时间的增加,岩棉条内吸水逐渐饱和,吸水量趋于平衡,浸泡处理对岩棉条纵向剪切性能的影响也趋于平缓;


②岩棉条横向矩形结构经浸泡处理后,仍容易在较低载荷下变形为平行四边形,以致横向剪切破坏模式依然是结构分层破坏。由此可见:浸泡处理对岩棉条纵向剪切性能影响较大,而对横向剪切性能来说,结构分层破坏的影响比浸泡处理更大。


3。老化处理对岩棉条剪切性能的影响


由表1可以看出,经老化处理后,岩棉条纵向剪切强度、模量均比标准状态下低;而横向剪切性能变化不显著。


经老化处理7天和28天后:


A样纵向剪切强度保留率分别为57.5%和57.4%,剪切模量保留率分别为55.6%和68.5%;B样纵向剪切强度保留率分别为64.0%和65.7%,剪切模量保留率分别为60.6%和68.2%。


A样横向剪切强度保留率分别为91。4%和94。1%,剪切模量老化28天保留率为98。4%;B样横向剪切强度保留率分别为83。8%和74。8%,剪切模量保留率分别为78。0%和117。1%。


随着老化处理时间的增加,岩棉条纵向剪切强度、剪切模量均随之下降,并且下降幅度趋于平缓;而横向剪切性能变化趋势不明显。


这种现象与浸泡处理后岩棉条剪切性能变化规律类似,形成的原因也类似:


①岩棉条经过老化处理后,纵向的纤维组分及结构受到破坏,导致纵向剪切性能降低,但随着老化时间的增加,高温高湿环境对岩棉条剪切性能的影响趋于平缓;


新疆喜乐彩②对岩棉条横向剪切性能来说,岩棉纤维层状结构的影响更大。由于矩形结构易在较低剪切载荷下变形为平行四边形结构,剪切破坏模式依然是分层破坏,因此老化处理后,横向岩棉条剪切性能与初始状态相近。


综上所述,可以得到以下结论:

1.岩棉条剪切强度、模量与纤维方向密切相关,纵向剪切强度、模量均约为横向的2~3倍。纵、横向岩棉条剪切失效模式完全不同,纵向岩棉条剪切失效模式为纤维剪切破坏,横向岩棉条剪切失效模式为结构分层破坏;


2.浸泡处理后,纵向岩棉条剪切强度、模量均有所下降,但随着浸泡处理时间的增加,下降幅度趋于平缓;横向岩棉条剪切强度、模量变化趋势不明显,与标准状态下剪切性能相近;


3.老化处理后,岩棉条剪切性能变化趋势与浸泡处理后类似,纵向岩棉条剪切强度、模量均有所下降,但随着老化处理时间增加,下降幅度趋于平缓;横向岩棉条剪切强度、模量变化趋势不明显,与标准状态下剪切性能相近。


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