鮑方偉，孫偉民，郭樟根

（南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇 南京 210009）

0 前 言

砌體結(jié)構(gòu)在我國(guó)廣大城鎮(zhèn)及農(nóng)村地區(qū)被廣泛應(yīng)用，砌體抗剪性能作為砌體結(jié)構(gòu)的基本性能指標(biāo)具有重大研究意義，對(duì)于抗震設(shè)防地區(qū)的砌體結(jié)構(gòu)而言，砌體抗剪性能更是衡量結(jié)構(gòu)抗震性能的基本指標(biāo)。作為尚處于開(kāi)發(fā)階段的節(jié)能墻材——自保溫混凝土砌塊，目前國(guó)內(nèi)對(duì)其抗剪性能研究還較少。本試驗(yàn)研究的自保溫混凝土砌塊具有熱工性能良好、抗壓強(qiáng)度滿足使用要求、質(zhì)輕、節(jié)能、利廢、生產(chǎn)價(jià)格低廉、施工方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且大規(guī)模生產(chǎn)自保溫混凝土砌塊是解決廢棄巖棉再次利用的關(guān)鍵[1]。

1 試驗(yàn)概況

1.1 自保溫混凝土砌塊

本試驗(yàn)所用的自保溫混凝土砌塊是由南京瑪莎新型建筑材料有限責(zé)任公司制作，采用南京工業(yè)大學(xué)王劍關(guān)于自保溫混凝土研究的相關(guān)理論和配合比進(jìn)行指導(dǎo)生產(chǎn)，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行了細(xì)微調(diào)整[2]，混凝土中摻加了珍珠巖及廢棄的巖棉。本文配制的自保溫混凝土預(yù)期強(qiáng)度等級(jí)為C15，生產(chǎn)的自保溫混凝土砌塊預(yù)期強(qiáng)度等級(jí)為MU7.5。

試驗(yàn)所用混凝土砌塊實(shí)際達(dá)到的強(qiáng)度為7.2 MPa，略低于預(yù)期強(qiáng)度。砌塊尺寸為190mm×190mm×390mm，如圖1所示。

圖1 自保溫混凝土砌塊

圖2 加載裝置

圖3 抗剪試驗(yàn)破壞形態(tài)

砂漿試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果 表1

自保溫空心砌塊墻體傳熱系數(shù)為K=0.95 W/(m2K)傳熱系數(shù)均小于《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[3]（JGJ134-2010）規(guī)定的限值1.5 W/(m2K)，達(dá)到50%建筑節(jié)能要求。

1.2 試件制作

根據(jù)《砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50129-2011）[4]相關(guān)規(guī)定制作自保溫混凝土砌塊砌體沿通縫截面抗剪試件，分別編號(hào)為A、B、C，每種砂漿各做6個(gè)試件，共18個(gè)試件，A、B、C三組試件砂漿實(shí)測(cè)值見(jiàn)表1。自保溫混凝土砌塊實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度平均值為7.2MPa。

抗剪強(qiáng)度對(duì)比 表2

k5計(jì)算值與規(guī)范值得比較 表3

試件抗剪試驗(yàn)結(jié)果 表4

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)壓力機(jī)采用勻速連續(xù)加載方式，應(yīng)避免沖擊。加載速度宜按試件在1min～3min內(nèi)破壞進(jìn)行控制，當(dāng)抗剪試件的兩個(gè)受剪面中有一個(gè)被剪壞即可認(rèn)為試件破壞[5]，試驗(yàn)過(guò)程中記錄試件破壞形態(tài)和破壞荷載值。加載裝置如圖2所示。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)現(xiàn)象

試驗(yàn)中，自保溫混凝土砌塊砌體抗剪試件從開(kāi)始加載到完全破壞過(guò)程中無(wú)裂縫出現(xiàn)，當(dāng)荷載加至破壞荷載時(shí)，受剪面砂漿與砌塊粘結(jié)面突然發(fā)生剪切破壞，是無(wú)明顯征兆的脆性破壞，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)抗剪破壞面砌塊表面較為完整，自保溫混凝土砌塊沒(méi)有發(fā)生破壞。自保溫混凝土砌塊砌體通縫截面抗剪的破壞形態(tài)可分為單剪破壞和雙剪破壞兩種[6]，本次試驗(yàn)共制作18個(gè)抗剪試件，試驗(yàn)中有3個(gè)抗剪試件發(fā)生雙剪破壞。自保溫混凝土砌塊砌體抗剪試件破壞形態(tài)和破壞細(xì)節(jié)如圖3所示。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

自保溫混凝土砌塊砌體沿通縫截面抗剪試件是參照《砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50129-2011)中砌體沿通縫截面抗剪試件進(jìn)行設(shè)計(jì)的，故自保溫混凝土砌塊砌體沿通縫截面的抗剪強(qiáng)度可按《砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50129-2011)中的公式計(jì)算（如式（1）所示），試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)自保溫混凝土砌塊砌體抗剪試件破壞過(guò)程和破壞形式均與普通混凝土砌塊砌體抗剪試驗(yàn)相似，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。從表4中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，數(shù)據(jù)雖然存在一定的離散性，但這與砌體本身的材料特性有很大關(guān)系。自保溫混凝土砌塊砌體抗剪試件達(dá)到承載力極限時(shí)，受剪面砂漿與砌塊粘結(jié)面突然發(fā)生剪切破壞，為脆性破壞，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)自保溫混凝土砌塊砌體抗剪強(qiáng)度與灰縫砂漿強(qiáng)度有關(guān)。

現(xiàn)行《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2011)[7]中規(guī)定混凝土砌塊砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度平均值計(jì)算公式為：

式中：fv,i——砌體試件的抗剪強(qiáng)度（N/mm2）

Nv——砌體試件的抗剪破壞荷載值（N）

A——試件的一個(gè)受剪面的面積（mm2）

現(xiàn)行《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2011)中規(guī)定混凝土砌塊砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度平均值計(jì)算公式為：現(xiàn)行《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2011)中規(guī)定混凝土砌塊砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度平均值計(jì)算公式為：

式中：fv,i——砌體抗剪強(qiáng)度平均值

k5——與塊體類(lèi)別有關(guān)的參數(shù)

f2——砂漿抗壓強(qiáng)度平均值

表2對(duì)比自保溫混凝土砌塊砌體抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)平均值和砌體抗剪強(qiáng)度計(jì)算值，發(fā)現(xiàn)砌體抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)平均值偏大，符合砌體規(guī)范要求。

表3對(duì)比發(fā)現(xiàn)自保溫混凝土砌塊砌體值k5比規(guī)范規(guī)定值偏大，原因是由于自保溫混凝土砌塊的孔洞率較小為32.1%，所以自保溫混凝土砌塊砌體抗剪強(qiáng)度可以按規(guī)范公式計(jì)算，且偏于安全。

3 結(jié) 論

本文介紹了自保溫混凝土砌塊砌體沿通縫截面抗剪試驗(yàn)，分析了自保溫混凝土砌塊砌體抗剪破壞過(guò)程和特征，得出自保溫混凝土砌塊砌體的抗剪強(qiáng)度平均值，并主要得出以下結(jié)論。

①自保溫混凝土砌塊砌體抗剪破壞主要發(fā)生在砂漿與砌塊粘結(jié)面，試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)生砌塊破壞現(xiàn)象，抗剪強(qiáng)度主要取決于砂漿粘結(jié)強(qiáng)度和砂漿與砌塊的粘結(jié)面積。

②自保溫混凝土砌塊砌體抗剪破壞過(guò)程和特征與普通混凝土砌塊砌體抗剪破壞過(guò)程和特征相似，多數(shù)為單面破壞，且破壞時(shí)為明顯的脆性破壞。

③計(jì)算自保溫混凝土砌塊砌體抗剪強(qiáng)度時(shí)，按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2011)公式計(jì)算并取，且偏于安全。

[1]Guo Zhanggen，Sun Weimin，Wang Jian.Experimental study on seismic behavior of recycled concrete perforated brick masonry[J].Advanced Materials Research，2011.

[2]王劍.節(jié)能利廢自保溫混凝土配合比及耐久性試驗(yàn)研究[D].南京：南京工業(yè)大學(xué)，2012.

[3]JGJ134-2010，夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]GB/T50129-2011，砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[5]GB/T50129-2011，砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[6]申繪芳.復(fù)合自保溫混凝土砌塊砌體的試驗(yàn)研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2010.

[7]GB50003-2011，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.