不同取样部位对纸面石膏板断裂荷载性能影响试验研究

雷 华

（广州城市职业学院 广州510405）

0 引言

纸面石膏板是一种建筑板材，制作过程中以特制的板纸作为护面，在主要原料建筑石膏内掺入适量的添加剂和纤维作为板芯加工而成［1］。纸面石膏板具有可拆装、轻质量、易施工等特性［2］。市场中有普通纸面石膏板及具有防火、防水、防潮等特殊功能的纸面石膏板。在对建筑物室内进行吊顶、建造轻质隔墙和进行各种装饰装修等工程中会用到纸面石膏板，是极具潜力的新型建筑装饰装修材料［3，4］。

纸面石膏板在应用过程中，断裂荷载是其重要的性能指标，判断产品质量的优劣，对工程应用和工程安全有非常重要的意义［5，6］。《纸面石膏板：GB/T 9775-2008》［7］中的试验方法规定了断裂荷载试验样品规范的取样部位。但由于各种原因，在工程项目送检过程中，存在一些不规范的取样方式，导致试验数据出现偏差。本文重点研究了不同取样部位对纸面石膏板断裂荷载性能的影响。

1 试验

1.1 样品制备

试验过程中选用同某厂家生产的棱边形状为楔形、规格为2 440 mm×1 220 mm×9.5 mm和棱边形状为楔形、规格为2 440 mm×1 220 mm×12 mm 的普通纸面石膏板。

按标准尺寸切取400 mm×300 mm 的纵向样品和300 mm×400 mm 的横向样品；取样部位分别为：板材中心位置、板材距端头边缘1/4位置、板材距棱边边缘1/4 位置、距端头边缘50 mm 位置、距棱边边缘50 mm位置、端头位置、棱边位置，如图1所示。每组5块，标明纵向、横向、正面、反面等样品信息。

图1 取样部位Fig.1 The Sampling Positions

1.2 仪器设备

试验仪器采用量程为0～1 000 N（精度为0.5 级）的电子抗折抗弯试验机和最高温度为300℃（精度为±1℃）的电热鼓风干燥箱［7］。

1.3 试验方法

在试验中，预先将试验样品放置在温度为40℃（精度为±2℃）的电热鼓风干燥箱中烘干，直到试验样品的重量不再发生变化，接着将试验样品放置在温度为25℃（精度为±5℃），相对湿度为50%（精度为±5%）的环境条件下，使其冷却到与室温一致［8］。

将冷却至室温的样品放置在电子抗折试验机上，抗折夹具支座跨距为350 mm，纵向取样样品按正面朝下的方式放置，横向取样样品按正面朝上的方式放置［9］。试验过程中沿平行于下支座的方向采用4.0 N/s的加荷速度加荷辊在跨距中间的位置进行加荷载，直至样品破坏断裂。记录破坏荷载，即为该块纸面石膏板的断裂荷载。以5块的平均值作为该组纸面石膏板的断裂荷载。

2 断裂荷载试验数据

将板材中心位置、板材距端头边缘1/4位置、板材距棱边边缘1/4 位置、距端头边缘50 mm 位置、距棱边边缘50 mm 位置、端头位置、棱边位置的横向和纵向试验样品，按照上述试验方法进行样品预处理和试验，测试其横向断裂荷载和纵向断裂荷载值，结果如表1所示。

3 试验数据分析

⑴如表1 所示，通过对实验数据比对分析，发现2种厚度规格的纸面石膏板纵向试样断裂荷载大于横向试样断裂荷载。

表1 纸面石膏板不同取样部位的断裂荷载值Tab.1 The Flexural Strength of Different Sampling Position of Gypsum Plasterboard

这是由于普通纸面石膏板的强度绝大部分来源于护面纸；且厂家生产时，上下护面纸也有纵向和横向之分，纵向断裂荷载大于横向断裂荷载。而且在实际使用中，普通纸面石膏板的正面始终是朝下的，正面护面纸成收拉状态，故正面朝下（即纵向断裂荷载）始终要高于正面朝上（横向断裂荷载）。

⑵如表1、图2a 所示，9.5 mm 厚普通纸面石膏板在取样部位Z1～Z3 的纵向断裂荷载值有轻微的变化，相对稳定；Z4～Z7下降趋势明显。

距端头边缘50 mm 位置Z4 和距棱边边缘50 mm位置Z5 分别比板材中心位置Z1 下降5 N 和4 N，降幅为1.18%和0.94%；端头位置Z6和棱边位置Z7比板材中心位置Z1 分别下降10 N 和16 N，降幅为2.35%和3.76%。可知取样部位越往端头和棱边方向，断裂荷载下降趋势越明显。

⑶如表1、图2a 所示，12 mm 厚普通纸面石膏板在Z1～Z4 取样部位，对应的纵向断裂荷载试验数据相对稳定，变化不大。随着取样部位越往端头或棱边方向，试验数据逐步降低，其中距端头边缘50 mm 位置Z4和距棱边边缘50 mm位置Z5比板材中心位置Z1分别下降4 N 和22 N，降幅为0.74%和4.05%，端头位置Z6 和棱边位置Z7 比板材中心位置Z1 分别下降33 N和36 N，降幅为6.08%和6.63%。

⑷如表1、图2b 所示，2 种普通纸面石膏板会出现因取样部位不同，而导致横向断裂荷载试验数据有着较明显的趋势变化，随着取样部位从中心位置越接近棱边或端头，横向断裂荷载值逐渐降低。9.5 mm 厚普通纸面石膏板和12 mm 厚普通纸面石膏板最大降幅均出现在端头位置H6，与板材中心位置H1 相比，下降幅度分别为12.08%和10.08%。

⑸2 种规格普通纸面石膏板在距离端头和棱边一样距离的位置取样时，纵向和横向断裂荷载值基本保持一致，相对稳定。例如Z2 与Z3，H2 与H3，Z4 与Z5，H4 与H5 等，说明距离端头和棱边相同距离的位置取样对纵向和横向断裂荷载试验数据影响较小。

⑹如图2 所示，2 种规格的石膏板随着取样部位从中心位置越接近棱边或端头，纵向、横向断裂荷载值逐渐降低。纵向荷载下降幅度最大的出现在棱边位置Z7，横向荷载下降幅度最大的出现在端头位置H6。

图2 不同取样部位纸面石膏板的断裂荷载Fig.2 The Flexural Strength of Different Sampling Position of Gypsum Plasterboard

⑺文献［7］明确规定，断裂荷载试样在距离板材四周大于100 mm 处进行取样。前3 个取样部位符合标准要求，后4 个部位不符合标准要求。其试验数据也印证了这一点，2 种规格的石膏板1～3 处所对应的纵向、横向断裂荷载值均较高且稳定，4～7处所对应的数据不稳定，逐渐降低，且2 种板降低幅度差异较大，规律性较差。

4 结论

⑴普通纸面石膏板纵向断裂荷载，不同取样部位Z1～Z3 较为稳定，但是在板材距端头边缘1/4 位置和板材距棱边边缘1/4位置开始往端头位置和棱边位置取样时，断裂荷载有开始下降的趋势，其中越接近端头位置和棱边位置时，下降趋势越明显。12 mm 厚普通纸面石膏板在棱边位置Z7，比板材中心位置Z1下降6.63%。

⑵普通纸面石膏板横向断裂荷载，不同取样部位H1～H3 相对稳定，但H4～H7 随着取样部位从板材中心位置越接近棱边位置或端头位置，横向断裂荷载值呈明显下降趋势，其中端头位置下降幅度最大。9.5 mm 厚普通纸面石膏板在端头位置H6，与板材中心位置H1相比，下降幅度为12.08%。

⑶在普通纸面石膏板断裂荷载试验样品取样时，应按照文献［7］规定，在距离板材四周大于100 mm 处进行取样，例如取样部位1～3，确保试验数据能反映该普通纸面石膏板的真实质量，保证试验结果准确有效。

纸面石膏板种类很多，本文仅以应用较为广泛的PC 普通纸面石膏板为例，对取样部位对断裂载荷的影响进行了试验对比分析、研究，为厂家生产、工程送检和第三方检测提供技术参考。