陳鼎 張亞飛 盧旦 楊博

摘 要： 為了研究大型木絲水泥墻板的力學(xué)性能，以220 mm板厚的大型木絲水泥墻板上裁取的不同規(guī)格墻板為試驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行了抗壓性能、3點(diǎn)和4點(diǎn)抗折性能及抗彎性能試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：木絲水泥復(fù)合墻板平行板面方向的抗壓強(qiáng)度比垂直板面方向高，垂直板面方向的抗壓強(qiáng)度按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《木絲水泥板》（JG/T 357—2012），以壓縮10%的應(yīng)力作為其抗壓強(qiáng)度的表征；木絲水泥復(fù)合墻板表面抹灰能夠提高其平行板面方向的抗壓強(qiáng)度，其中鋼筋增強(qiáng)抹灰層的效果最為明顯。不同抗折試驗(yàn)引起不同的受力狀態(tài)以及過(guò)高的含水率都會(huì)對(duì)木絲水泥復(fù)合墻板的抗折強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致3點(diǎn)抗折試驗(yàn)所得抗折強(qiáng)度高于4點(diǎn)抗折試驗(yàn)的強(qiáng)度；木絲水泥復(fù)合墻板的抗彎承載能力和撓度均滿足相應(yīng)規(guī)范要求，表現(xiàn)出了較好的韌性，但不能完全滿足板表面抗開裂的要求。該研究結(jié)果可為大型木絲水泥墻板的工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：大型木絲水泥墻板；抗壓性能；抹灰效果；抗折性能；抗彎性能

中圖分類號(hào)： TB332

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-3851 （2023） 05-0396-08

引文格式：陳鼎，張亞飛，盧旦，等. 大型木絲水泥墻板的力學(xué)性能試驗(yàn)研究［J］. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2023，49（3）：396-403.

Reference Format： CHEN Ding， ZHANG Yafei， LU Dan， et al. Experimental study on the mechanical properties of large-scale wood wool cement wall panels［J］. Journal of Zhejiang Sci-Tech University，2023，49（3）：396-403.

Experimental study on the mechanical properties of large-scale wood wool cement wall panels

CHEN Ding¹， ZHANG Yafei²， LU Dan³， YANG Bo²

（1.Underground Branch， Zhejiang Communications Construction Group Co.， Ltd.， Hangzhou 311400， China; 2. School of Civil Engineering and Architecture， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China; 3. East China Architectural Design & Research Institute Co.， Ltd.， Shanghai 200041， China）

Abstract： In order to study the mechanical properties of large wood wool cement wall panels， different sizes of wall panels cut from large wood wool cement wall panels with a thickness of 220 mm were used as the test objects， and the compressive properties， 3-point and 4-point flexural properties and flexural properties were tested and studied. The test results show that the compressive strength of wood wool cement composite wall panels in the parallel board face direction is higher than that in the vertical board face direction， the compressive strength in the vertical board face direction is characterized by a stress of 10% compression according to the industry standard Wood wool cement boards （JG/T 357—2012）， and the surface plastering of wood wool cement composite wall panels can improve its compressive strength in the parallel board face direction， with the steel reinforced plaster layer having the most obvious effect. Different flexural tests cause different stress states and excessively high moisture content can adversely affect the flexural strength of wood wool cement composite wall panels， resulting in higher flexural strength obtained from the 3-point flexural test than the 4-point flexural test; the flexural bearing capacity and deflection of wood wool cement composite wall panels meet the corresponding code requirements and exhibit good toughness， but cannot fully meet the requirements of cracking resistance on the panel surface. The results of this study can provide theoretical guidance for the engineering application of large wood wool cement wall panels.

Key words：large-scale wood wool cement wall panels; compressive performance; plastering effect; rupture performance; flexural performance

0 引 言

木絲水泥復(fù)合材料是一種以普通硅酸鹽水泥為膠凝材料的新型建筑復(fù)合材料，通過(guò)采用礦化處理后的木絲為增強(qiáng)材料，加水?dāng)嚢韬蠼?jīng)鋪裝成型、保壓養(yǎng)護(hù)、調(diào)濕處理等工藝制成^［1-2］。該復(fù)合材料采用的木絲主要是速生楊木等可再生材料，與鋼筋混凝土材料相比，在節(jié)能減排方面具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)^［3］。此外，由于木絲水泥復(fù)合材料質(zhì)量較輕，在抗震方面也具有工程應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

木絲水泥復(fù)合墻板作為一種新型建筑構(gòu)件，多應(yīng)用于制作免拆保溫模板及預(yù)制保溫墻板等^［4］。瑞典和其他歐洲國(guó)家對(duì)大型木絲水泥墻板的應(yīng)用較早^［5］。瑞典Tr?ullit公司于2003年提交了大型木絲水泥墻板的歐洲專利申請(qǐng)^［6-7］，且與荷蘭Eltomation公司聯(lián)合開發(fā)了一條成熟的全自動(dòng)的大型木絲水泥墻板生產(chǎn)線^［8-10］。大型木絲水泥墻板由于耐火性與保溫性能好，且厚度可達(dá)150～400 mm，因而可以在工廠加工成各種規(guī)格的墻體，適于建筑工業(yè)化發(fā)展的需要。在國(guó)外，大型木絲水泥墻板常被應(yīng)用于被動(dòng)式建筑及一些公共建筑^［11］，而在國(guó)內(nèi)目前已成功應(yīng)用于高層住宅的預(yù)制外墻。

木絲作為一種可再生材料，在制造成本和節(jié)能環(huán)保方面都具有優(yōu)勢(shì)，在很大程度上降低了住房部件的成本；利用木絲水泥復(fù)合材料制成的墻板還具有環(huán)保、防潮、防干腐、隔音、吸音、透氣調(diào)濕、隔熱、防火、阻燃等優(yōu)點(diǎn)^［12］，因此木絲水泥復(fù)合墻板的應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境上都有益。Del等^［13］認(rèn)為，墻體作為建筑物的一個(gè)非常重要的組成部分，適合墻體應(yīng)用的板材或面板的理想特性是：高耐用性、穩(wěn)定性、韌性、防火性，良好的隔音、隔熱性能和抗生物性，以及具備快速生產(chǎn)的工藝和低生產(chǎn)成本等，而木絲水泥復(fù)合板符合以上所有特性。Goverse等^［14］認(rèn)為，用于墻體建設(shè)的典型材料有不可再生、高碳排放和勞動(dòng)密集型的砌筑粘土磚和沙子水泥磚等材料，但從更環(huán)保的材料來(lái)看，木絲水泥復(fù)合板可以替代上述材料用于墻體部件。但是，Manalo^［15］研究發(fā)現(xiàn)，由于缺乏木絲水泥復(fù)合墻板應(yīng)用相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和指南，設(shè)計(jì)師和承包商沒(méi)有使用木絲水泥復(fù)合墻板的信心。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于大型木絲水泥墻板的性能研究還不夠充分^［16］，因此本文通過(guò)試驗(yàn)研究大型木絲水泥墻板的力學(xué)性能。

本文以220 mm板厚的大型木絲水泥墻板上裁取的不同規(guī)格墻板為試驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)抗壓性能試驗(yàn)、3點(diǎn)和4點(diǎn)抗折性能試驗(yàn)和抗彎性能試驗(yàn)，研究大型木絲水泥墻板的抗壓強(qiáng)度、抗壓彈性模量、抗折強(qiáng)度和抗彎性能等力學(xué)性能，從而為推廣大型木絲水泥墻板的工程應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

木絲：速生楊樹原木刨制、礦化，以制作木絲水泥復(fù)合墻板；水泥：P·O 42.5普通硅酸鹽水泥；硅酸鹽礦化劑：淡黃色，無(wú)味，購(gòu)自無(wú)錫泛亞環(huán)保有限公司。

1.2 木絲水泥復(fù)合墻板制備

木絲水泥復(fù)合墻板制備過(guò)程：首先將原木刨至成木絲，將木絲與礦化劑充分浸潤(rùn)、礦化，添加干水泥進(jìn)行拌和，然后加入少量添加劑作為催化劑，完成后鋪設(shè)入模，再進(jìn)行加壓養(yǎng)護(hù)，最后脫模成型。

1.3 抗壓性能試驗(yàn)

為研究不同尺寸試件的抗壓性能，同時(shí)考慮含水率對(duì)試件抗壓性能的影響，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了2組共24個(gè)試件，試件均從220 mm板厚的大型木絲水泥墻板上裁取。第一組為立方體試件，共12個(gè)，其中：邊長(zhǎng)為220 mm的立方體試件2個(gè)，邊長(zhǎng)為100 mm的立方體試件8個(gè)，邊長(zhǎng)為150 mm的立方體試件2個(gè)。第二組為立方體抹灰試件，齡期為14 d，以邊長(zhǎng)為220 mm的立方體裸板為基礎(chǔ)，分為4組，每組為3個(gè)試件，分別為5 mm薄抹灰試件、網(wǎng)格布增強(qiáng)10 mm抹灰層試件、鋼網(wǎng)增強(qiáng)20 mm抹灰層和鋼筋增強(qiáng)25 mm抹灰層試件，其中試件承壓面用砂漿找平。為研究試件的上下兩個(gè)表面對(duì)平行板面方向受力的影響，以邊長(zhǎng)為100 mm的立方體試件組為基礎(chǔ)進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)裁切面的木絲分布特征又分為含表面Ⅰ和含表面Ⅱ兩種情形，其中：表面Ⅰ為肉眼觀察到木絲分布較密實(shí)的一面，表面Ⅱ?yàn)槟窘z分布疏松的一面。

在進(jìn)行抗壓性能試驗(yàn)時(shí)，邊長(zhǎng)為220 mm的立方體試件試驗(yàn)參考《建筑用輕質(zhì)隔墻條板》（GB/T 23451—2009）加載，邊長(zhǎng)為100 mm的立方體和150 mm的立方體試件試驗(yàn)參考《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》（GB/T 11969—2020）加載，均以（2.0±0.5） kN/s的速度連續(xù)均勻加荷，直至試件破壞，同時(shí)記錄破壞荷載。立方體試件的垂直板面方向的加載方式示意圖如圖1（a）所示，平行板面方向的加載方式示意圖如圖1（b）所示。

1.4 抗壓彈性模量試驗(yàn)

本試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了6個(gè)棱柱體非標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行抗壓彈性模量試驗(yàn)，各試件尺寸均為220 mm×220 mm×660 mm，試件均從220 mm板厚的大型木絲水泥墻板上裁取。抗壓彈性模量測(cè)定則根據(jù)《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》（GB/T 11969—2020）加載，以（2.0±0.5）kN/s的速度加載至0.1 MPa，對(duì)應(yīng)的荷載P_b為4.84 kN；保持30 s后，以同樣的速度加載至0.4f_cp的荷載P_a，根據(jù)軸心抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)，設(shè)定為8.0 kN，保持30 s后卸載至P_b，保持30 s。如此反復(fù)5次，然后繼續(xù)加載直到試件破壞。

根據(jù)《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》（GB/T 11969—2020），采用式（1）計(jì)算裸板的抗壓彈性模量：

其中：E_c為試件靜力彈性模量；P_a為應(yīng)力為0.4 f_cp時(shí)的荷載；P_b為應(yīng)力為0.1 MPa時(shí)的荷載；A為試件的橫截面面積；δ₅為第5次荷載循環(huán)時(shí)試件兩側(cè)變形平均值；l為測(cè)點(diǎn)標(biāo)距，150 mm。

1.5 抗折性能試驗(yàn)

為研究試件的抗折性能，同時(shí)考慮含水率對(duì)試件抗折性能的影響，共設(shè)計(jì)了3組33個(gè)試件進(jìn)行3點(diǎn)抗折和4點(diǎn)抗折試驗(yàn)，各試件均從220 mm板厚的大型木絲水泥墻板上裁取，尺寸均為220 mm×220 mm×880 mm。兩種抗折試驗(yàn)各有優(yōu)勢(shì)，其中：3點(diǎn)抗折加載方式簡(jiǎn)單，但由于加載方式集中，彎曲分布不均勻，某些部位的缺陷可能無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)；4點(diǎn)抗折加載方式相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)，但試驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。因此，為了互相驗(yàn)證，各采用15個(gè)試件分別進(jìn)行3點(diǎn)抗折試驗(yàn)與4點(diǎn)抗折試驗(yàn)，其中6個(gè)試件根據(jù)裁切面的木絲分布特征，將受裁切面分為表面Ⅰ（目測(cè)更密實(shí)）與表面Ⅱ（目測(cè)不密實(shí)）。另一組抹灰試件分為3組，每組為3個(gè)試件，齡期為14 d，以試件裸板為基礎(chǔ)，分別為網(wǎng)格布增強(qiáng)5 mm抹灰層、網(wǎng)格布增強(qiáng)10 mm抹灰層試件和鋼網(wǎng)增強(qiáng)20 mm抹灰層試件。

對(duì)于試件的抗折性能測(cè)定，所有試件的抗折測(cè)試受力方向均為垂直板面方向，其中3點(diǎn)抗折試驗(yàn)參考《硬質(zhì)泡沫塑料彎曲性能的測(cè)定》（GB/T 8812.2—2007）的彎曲彈性模量的測(cè)試方法，試驗(yàn)加載速度為（20±1）mm/min，同時(shí)記錄試件的載荷和變形，加載方式如圖2所示。4點(diǎn)抗折試驗(yàn)方法參考《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081—2019），加載速度為（2.0±0.5） kN/s，加載至試件破壞時(shí)，記錄破壞荷載，加載方式如圖3所示。

1.6 抗彎性能試驗(yàn)

本次抗彎性能試驗(yàn)設(shè)計(jì)了1個(gè)自重132 kg木絲水泥復(fù)合墻板和1個(gè)自重148 kg木絲水泥復(fù)合墻板試件，各試件尺寸均為220 mm×600 mm×3000 mm，試件均從220 mm板厚的大型木絲水泥墻板上裁取。

為測(cè)定試件的抗彎承載力性能，根據(jù)《建筑用輕質(zhì)隔墻條板》（GB/T 23451—2009）進(jìn)行均布荷載作用下的彎曲試驗(yàn)加載。首先將試件空載靜置2 min，然后按照五級(jí)施加荷載，每級(jí)荷載為板自重1.5倍的20％。用砂袋堆荷方式從兩端向中間均勻加荷，堆長(zhǎng)相等，間隙均勻，堆寬與板寬相同。前4級(jí)每級(jí)加荷后靜置2 min，第5級(jí)加荷至板自重的1.5倍，靜置5 min，記錄試件撓度。此后，如繼續(xù)施加荷載，按此分級(jí)加荷方式循環(huán)直至斷裂破壞。記錄第1級(jí)荷載至第5級(jí)加荷荷載總和作為試驗(yàn)結(jié)果。試件的抗彎性能試驗(yàn)裝置照片如圖4所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗壓性能

立方體試件的抗壓性能見表1，從表中可以看出，垂直與平行兩個(gè)板面的抗壓性能差異較大，且垂直板面的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于平行板面的抗壓強(qiáng)度，前者只有后者的40%～60%。從不同試件板面的垂直抗壓強(qiáng)度對(duì)比可知，垂直板面的抗壓強(qiáng)度與板芯的強(qiáng)度較為接近。因此，設(shè)計(jì)墻體緊固件時(shí)，應(yīng)該以垂直板面方向板芯的抗壓強(qiáng)度作為依據(jù)。由表1還可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)試件含水率小于9%時(shí)，試件的含水率對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響可以忽略不計(jì)。例如，含水率為8.3%含表面Ⅰ的100 mm立方體試件，在垂直板面方向的抗壓強(qiáng)度與絕干試件相同。在垂直板面方向，由于板材的抗壓強(qiáng)度取決于芯材強(qiáng)度，不受表面材料強(qiáng)度的影響，所以表面含抹灰的試樣僅測(cè)量了平行板面的抗壓強(qiáng)度。

邊長(zhǎng)為100 mm的立方體試件的垂直和平行板面方向受壓的典型荷載-位移曲線如圖5所示。從圖5中可以看出，在試驗(yàn)加載初期，垂直板面方向的曲線隨荷載隨位移增大緩慢提高，試驗(yàn)未出現(xiàn)峰值荷載，相對(duì)形變遠(yuǎn)超過(guò)10%。因此，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《木絲水泥板》（JG/T 357—2012）中應(yīng)力最大值對(duì)應(yīng)的相對(duì)形變達(dá)到或超過(guò)10%，以壓縮10%的應(yīng)力作為垂直于表面的抗壓強(qiáng)度。在平行板面方向，木絲水泥復(fù)合墻板的抗壓行為與混凝土材料類似，存在峰值荷載，因此以峰值荷載除以試件的承壓面積作為試件的抗壓強(qiáng)度。

含抹灰表面的增強(qiáng)試件抗壓強(qiáng)度見表2，由表2可知：對(duì)于同一類型試件，增加抹灰層厚度可以提高試件的抗壓強(qiáng)度，其中鋼筋增強(qiáng)抹灰層的效果最為明顯；同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)，5 mm薄抹灰試件的抗壓強(qiáng)度與裸板幾乎相同。

2.2 抗壓彈性模量

試驗(yàn)獲得的試件典型荷載-位移曲線如圖6所示，從圖中可以看出：在對(duì)試件進(jìn)行第2次施加力加載和第5次施加力加載時(shí)，其荷載-位移曲線的大部分是重合的，說(shuō)明試件擁有良好的彈性變形。由最后一次加載的荷載與位移的差值計(jì)算試件的彈性模量，結(jié)果見表3。從表3可以看出，6個(gè)棱柱體非標(biāo)準(zhǔn)試件所測(cè)出的靜力抗壓彈性模量平均值為312 MPa。

為了對(duì)木絲水泥復(fù)合墻板的軸心抗壓行為有更全面的了解，將最后一次加載過(guò)程的荷載和位移增量進(jìn)行應(yīng)力和應(yīng)變計(jì)算，獲得試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，如圖7所示。從圖7中可以看出，在壓縮應(yīng)力位于100～200 kPa范圍內(nèi)時(shí)，各個(gè)試件的曲線基本重合，表明試驗(yàn)測(cè)得試件彈性模量的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。

將應(yīng)變?cè)?.0025 μs以內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)匯總到一個(gè)數(shù)據(jù)系列，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲初始階段的平均趨勢(shì)圖并作擬合，其中第5次加載為反復(fù)5次加載時(shí)的曲線，如圖8所示。

由圖8數(shù)據(jù)處理得出如下多項(xiàng)式擬合曲線方程如式（2）所示：

σ_c=-3×10⁷ε²+167529ε+125.22（2）

彈性模量隨應(yīng)變變化的函數(shù)表達(dá)式如式（3）所示：

其中：σ_c為試件所受應(yīng)力，MPa；ε為試件所受應(yīng)變，μs；E為試件靜力彈性模量。

由式（3）可知，函數(shù)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，即隨著應(yīng)變?cè)龃?，材料的彈性模量不斷減小。計(jì)算得出材料的最大彈性模量為167 MPa，相比按照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的彈性模量（312 MPa）低很多。從圖8可以看出，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示的曲線在按2.1節(jié)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算彈性模量的應(yīng)力范圍，曲線的斜率明顯更大，隨后曲線的斜率明顯降低。因此，如果要應(yīng)用上述彈性模量的函數(shù)方程，其應(yīng)變范圍應(yīng)該在0.0005～0.0025 μs才比較合適。在更小的應(yīng)變范圍，材料的彈性模量應(yīng)該取表3的數(shù)值，即312 MPa。

2.3 抗折性能

4點(diǎn)抗折的試件抗折性能見表4。從表4可以看出，4點(diǎn)抗折試驗(yàn)所得試件上下兩個(gè)表面的抗折強(qiáng)度完全相同。含各種抹灰試件的抗折強(qiáng)度見表5。從表5可以看出，抹灰層類別的加強(qiáng)對(duì)試件的抗折性能影響不大。

抗折試件破壞時(shí)的照片如圖9所示。試件具體破壞過(guò)程首先發(fā)生在下支座處；繼續(xù)加載，下支座上部試件表面開始出現(xiàn)橫向的開裂；隨著荷載的增大，裂紋逐漸延伸，出現(xiàn)縱向、傾斜的裂紋；當(dāng)荷載增大至峰值荷載時(shí)，試件也沒(méi)有徹底斷裂。

用3點(diǎn)抗折方法對(duì)同一批構(gòu)件進(jìn)行了試驗(yàn)，其中對(duì)應(yīng)序號(hào)的構(gòu)件為同一批次，含水率相同，所得試件的抗折強(qiáng)度與4點(diǎn)抗折所得結(jié)果進(jìn)行比較。3點(diǎn)抗折試驗(yàn)測(cè)得木絲水泥復(fù)合墻板的彎曲彈性模量和抗折強(qiáng)度如表6和表7所示。

從表6和表7可知，與4點(diǎn)抗折試驗(yàn)相比，3點(diǎn)抗折試驗(yàn)得到的抗折強(qiáng)度提高約20%。試驗(yàn)過(guò)程的觀察表明，4點(diǎn)抗折試驗(yàn)的時(shí)候，由于試樣的厚度均勻性較差，上面兩個(gè)壓頭與試樣的接觸有些先后，導(dǎo)致試樣不是均衡的4點(diǎn)受力狀態(tài)。這可能是引起試件受力不均衡，導(dǎo)致計(jì)算的抗折強(qiáng)度較低的原因之一。另一方面，3點(diǎn)抗折試驗(yàn)所用試件的含水率為11%，比4點(diǎn)抗折試驗(yàn)所用試件的含水率14%～17%略低，試樣含水率可能對(duì)抗折強(qiáng)度也產(chǎn)生了一定影響。說(shuō)明在試樣含水率超過(guò)約12%后，過(guò)高的含水率會(huì)削弱材料之間的結(jié)合力，進(jìn)而對(duì)抗折強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響。

試樣兩個(gè)面的朝向，對(duì)表觀彈性模量影響不是很大，兩者相差約10%，較為密實(shí)面受拉時(shí)的彈性模量較低，為9.2 MPa；較為疏松面受拉時(shí)的彈性模量為10.7 MPa。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，上壓頭對(duì)試樣的壓縮作用對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定的影響，主要是因?yàn)樵嚇拥目箟簭?qiáng)度較低。但現(xiàn)在沒(méi)有找到更合適的方法避免壓頭處的表形對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

2.4 抗彎性能

2.4.1 試件的破壞形式

抗彎試件破壞時(shí)的照片如圖10所示。從圖10（a）中可以看出：裸板中間木絲拉斷，且形變逐漸變大趨勢(shì)。在試驗(yàn)過(guò)程中，自重為132 kg的試件，荷載加載到大于300 kg時(shí)，能聽到較大的開裂響聲；自重為148 kg的試件，則荷載加載至400 kg，有較大的開裂響聲，并且在靜置時(shí)間內(nèi)，形變量均不斷加大。卸載后試件斷裂位置如圖10（b）所示。

2.4.2 試件的荷載-位移曲線

各試件的荷載-位移曲線如圖11所示，從圖中可以看出：在試驗(yàn)加載初期，試件處于彈性階段，荷載-位移曲線基本呈線性變化。隨著荷載的增加，試件逐漸屈服，開始進(jìn)入彈塑性階段，抗彎剛度減小。當(dāng)加載至試件破壞時(shí)，荷載未見明顯下降，表明試件有良好的延性。同時(shí)也可以看出自重較大的木絲水泥復(fù)合墻板，其抗彎剛度、開裂荷載及破壞時(shí)的極限荷載也相應(yīng)要大一些。

按照《建筑用輕質(zhì)隔墻條板》（GB/T 23451—2009），輕質(zhì)隔墻條板條板的抗彎承載能力要求大于等于板自重的1.5倍，本次試驗(yàn)的試件抗彎承載能力均超過(guò)了板自重的1.5倍，滿足要求。

按照《墻體材料應(yīng)用統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范》（GB 50574—2010），要求墻板彎曲產(chǎn)生的橫向最大撓度應(yīng)小于允許撓度，且板表面不應(yīng)開裂，及允許撓度應(yīng)為受彎試件支座間距離的1/250。試件支座跨距為3000-100=2900 mm，其中L/250為11.6 mm，在1.5倍板自重荷載作用下，裸板試件的撓度都低于11.6 mm，滿足要求。但試件不能完全滿足板表面不應(yīng)開裂的要求。

按照《建筑用輕質(zhì)隔墻條板》（GB/T 23451—2009）中試件面密度要小于等于90 kg/m²（板厚90 mm）和110 kg/m²（板厚120 mm）的要求，由試件質(zhì)量計(jì)算得到的裸板試件面密度分別為73.3 kg/m²和82.2 kg/m^2，均滿足要求。因此，木絲水泥復(fù)合板的表觀體積密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建筑用輕質(zhì)隔墻條板。所以，在實(shí)際工程中，木絲水泥復(fù)合墻板的承載能力應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際負(fù)荷條件來(lái)準(zhǔn)確確定。由于木絲水泥復(fù)合墻板從初裂到完全斷裂之間的荷載相差很大，如何確定試樣的破壞或者承載能力的判據(jù)，也需要認(rèn)真討論。

2.4.3 試件的延性系數(shù)

試件的荷載P和位移延性系數(shù)μ如表8所示，其中：試件屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載和位移分別為屈服荷載P_y和屈服位移Δ_y；試件破壞時(shí)，對(duì)應(yīng)的荷載和位移分別為極限荷載P_u和極限位移Δ_u；位移延性系數(shù)為μ=Δ_u/Δ_y；L為板的跨度。由表8可知：138 kg自重墻板和147 kg自重墻板的位移延性系數(shù)依次為2.75和3.41，表明木絲水泥復(fù)合墻板具有較好的延性^［17］。138 kg自重墻板和147 kg自重墻板破壞時(shí)的極限撓度依次為127/12000和611/60000，表明木絲水泥復(fù)合墻板具有良好的塑性變形能^［17］。

2.4.4 討 論

根據(jù)簡(jiǎn)支梁均布荷載條件下的最大拉應(yīng)力的計(jì)算公式，該計(jì)算式如式（4）所示，計(jì)算可得抗彎承載試樣開裂時(shí)和斷裂時(shí)的最大拉應(yīng)力，結(jié)果如表9所示，其中初裂聲音時(shí)的荷載為P₁，初裂聲音時(shí)的應(yīng)力為σ₁，試樣斷裂前一級(jí)荷載為P₂，試樣斷裂前一級(jí)應(yīng)力（相當(dāng)于抗折強(qiáng)度）為σ₂。

其中：σ_max為開裂時(shí)或斷裂時(shí)的最大拉應(yīng)力，M為均布水平荷載所產(chǎn)生的彎矩，y_max為點(diǎn)到中性軸的最大距離，I_z為截面慣性矩，q為均布水平荷載，l為木絲水泥復(fù)合墻板長(zhǎng)度，b為木絲水泥復(fù)合墻板寬度，t為木絲水泥復(fù)合墻板厚度。

由表9可以看出，用試件斷裂前一級(jí)荷載計(jì)算的應(yīng)力分別為0.304 MPa和0.494 MPa，兩者平均值為0.399 MPa，與試件抗折強(qiáng)度試驗(yàn)得到的結(jié)果接近，其中4點(diǎn)抗折試樣為0.32 MPa，3點(diǎn)抗折試樣為0.39 MPa。然而，試樣初裂時(shí)的應(yīng)力較低。因此，可用式（4）作為試件的承載能力判據(jù)。

3 結(jié) 論

為了推廣大型木絲水泥墻板的工程應(yīng)用，本文通過(guò)試驗(yàn)研究了大型木絲水泥墻板的抗壓性能、抗折性能試驗(yàn)和抗彎性能等力學(xué)性能，分析了抗壓強(qiáng)度、抗壓彈性模量、抗折強(qiáng)度和抗彎性能等性能指標(biāo)，主要結(jié)論如下：

a）木絲水泥復(fù)合墻板平行板面方向的抗壓強(qiáng)度比垂直板面方向高，垂直板面方向的抗壓行為表現(xiàn)為壓潰，沒(méi)有明顯的峰值荷載，按照《木絲水泥板》（JG/T 357—2012）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以其壓縮10%時(shí)的應(yīng)力作為垂直板面抗壓強(qiáng)度。

b）用3點(diǎn)抗折和4點(diǎn)抗折試驗(yàn)方法測(cè)試了木絲水泥復(fù)合墻板抗折強(qiáng)度，其抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分別為0.38～0.40 MPa和0.32 MPa，3點(diǎn)抗折試驗(yàn)得到更高的強(qiáng)度值。這是由于除了不同的抗折試驗(yàn)引起不同的受力狀態(tài)外，過(guò)高的含水率也對(duì)試件的抗折強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。

c）木絲水泥復(fù)合墻板的表面抹灰能夠提高其平行板面方向的抗壓強(qiáng)度，其中鋼筋增強(qiáng)抹灰層的效果最為明顯。

d）木絲水泥復(fù)合墻板試件能夠滿足《墻體材料應(yīng)用統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范》（GB 50574—2010）中關(guān)于墻板彎曲產(chǎn)生的橫向撓度要求，試樣的撓度處于跨距的1/250范圍內(nèi)，表現(xiàn)出較好的延性特征。值得注意的是，試件不能完全滿足板表面不開裂的要求。

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（責(zé)任編輯：康 鋒）