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        新型利廢自保溫混凝土空心砌塊砌體抗剪性能試驗(yàn)研究

        2014-11-27 07:24:48鮑方偉孫偉民郭樟根
        安徽建筑 2014年1期
        關(guān)鍵詞:混凝土

        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.

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