岩棉夹芯板的耐久性

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以聚苯乙烯、聚氨酯为芯材的金属夹芯板在建筑工业中得到广泛应用。但由于其芯材耐火性差,限制了其在防火要求较高建筑中的应用,而且在国内、外施工和使用中已发生数起大型火灾造成巨大经济损失。因此,国外先后开发和发展了具有良好力学性能和耐火性能的岩棉夹芯板。近年来国内有的单位也在开发和生产耐火性能好的岩棉夹芯板。随着新材料的应用出现了预测结构耐久性问题。如不根据岩棉芯材的特点重视其耐久性问题,并采取相应措施,就不能生产出有良好耐久性的岩棉夹芯板。国外,特别是芬兰对岩棉夹芯板的耐久性进行了大量工作,不断完善设计,1993年国际建筑研究委员会W56轻型建筑委员会”针对岩棉夹芯板的耐久性问题对夹芯板欧洲建议提出补充条款,编制了岩棉夹芯板的附加欧洲夹芯板建议,与欧洲钢结构协会联合出版,为使人们对岩棉夹芯板的耐久性予以应有的重视,并尽快得到实施,英国索尔福德大学J.M.Davies和芬兰帕特克公司L。Heseliue又先后提出岩棉夹芯板设计建议。这对提高岩棉夹板的耐久性将有重要意义。现从以下几方面予以介绍。1影响岩棉夹芯板耐久性的因素国外根据一系列试验认为夹芯板的耐久性主要取决于芯材及其与面板粘结的耐久性。刚性泡沫塑料为芯材的夹芯板,通常有百分比较高的封闭气孔,不易受湿度影响,影响耐久性的关键因素是温度。而以岩棉为芯材的夹芯板,岩棉为多孔结构,水分更易渗透到芯材,而且这种夹芯板所采用的粘结剂由于温、湿度影响强度易受损失。因此影响岩棉夹芯板耐久性的主要因素是温度和湿度。芬兰通过大量试验得出在湿度100%和温度70℃的条件下使岩棉夹芯板老化24h,其耐久性降低最大。他们还得出不同类型岩棉夹芯板的耐久性变化很大,其强度降低系数在0.37和0.8之间。2耐久性的评定
国外,特别是芬兰根据岩棉夹芯板的一系列试验和理论研究,认为岩棉夹芯板的耐久性评定要考虑板强度的长期降低。国际建筑研究委员会W56轻型建筑委员会”英国索尔福德大学Davies等人在己编制的夹芯板设计建议中提出以岩棉夹芯板的强度降低系数来表示使用多年后其力学性能的变化,用该系数作为耐久性的评定标准。该系数为以适当老化制度老化后整个夹芯板极限抗拉强度与老化前极限抗拉强度之比。根据标准抗拉试验确定。当强度降低系数>0.7,耐久性好,强度不降低;当强度降低系数<0.7,强度降低,而且,所有受芯材性能影响的强度特征值应乘以降低系数。3提高耐久性措施
由于岩棉板的耐久性较低,要保证岩棉夹芯板的质量和耐久性,须在设计、生产整个过程中采取必要的措施。
(1)把强度降低系数作为岩棉夹芯板的设计参数之一:国外根据多年现场观测和大量试验发现岩棉夹芯板的耐久性变化很大。因此,为保证岩棉夹芯板的耐久性应把其强度降低系数作为设计参数之一。如果强度降低系数>0.7,其强度不降低,如强度降低系数
<0.7,则所有受芯材性能影响的强度特征值应乘以降低系数,该系数等于强度降低系数减去0.3。
(2)正确选材:采用纤维垂直定向的结构岩棉板,严格控制岩棉的剪切强度。芬兰研制的结构岩棉板,其强度比传统的高4~9倍。正确选择粘结剂和表面处理,并通过试验验证粘结力,也要特别注意粘结剂的质量和数量。
(3)制定岩棉夹芯板的产品等级标准:为保证岩棉夹芯板的耐久性,1级板为结构夹芯板,可用于内、外墙或屋面。岩棉板必须采用纤维垂直定向的结构岩棉板。2级板为半结构板,一般用于中间跨一般承载要求的内部构件,芯材为纤维垂直定向的板条与一般板条交替布置的岩棉板。3级板为绝缘板,仅用于短跨内墙,主要要求防火、隔音、隔热。芯材为一般的岩棉板。
(4)建立岩棉夹芯板的质量控制制度:欧洲钢结构协会与国际建筑研究委员会根据岩棉夹芯板的特点在岩棉夹芯板欧洲建议的补充建议及岩棉夹芯板的设计建议中又提出了岩棉结构夹芯板的质量控制制度(表2)作为欧洲夹芯板建议中质量控制的补充。即在制造的开始,并在整个制造期间连续进行质量保证试验,以检验每批产品是否满足所有设计规定的实际期望值,及在很长的生产期间有关性能的平均值和标准偏差是否符合设计规定。也规定了质量保证试验项目和数量及其评价方法。
(5)控制岩棉板的厚度差及其接头位置:当相邻岩棉板之间的厚度差过大,即芯材和面板间有空隙,可降低夹芯板的抗折皱应力。因此,岩棉夹芯板设计建议中规定了相邻芯板间厚度的容许公差:刚性板为0.5mm,柔性板为1.5mm。岩棉板之间的接头可造成芯板剪切强度的局部降低。建议接头不应超过板宽的1/4,在确定剪切强度时,必须考虑接头最不利位置。(6)选择合理的结构形式:前苏联国家建委建筑物理和围护结构科学研究所与中央工业厂房和建筑设计试验科学研究所研究了潮湿条件下岩棉夹芯板的使用问题。提出除了在室内一侧设隔气层外,还使用通风的墙体结构。在自然通风条件下,通过波纹流通的空气将水分从围护结构排出。通过波纹流通的空气速度与层高有关。设计板时,确保一年中通过通风波纹流通的空气使保温层强化排水期最长。为此,要规定确保波纹最佳排水期的层高。
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