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生土空心砌块力学性能试验范文

时间:2022-05-24 11:16:37

生土空心砌块力学性能试验

摘要:

本文通过抗压试验和抗折试验,研究了新型生土空心砌块的力学性能,得到了生土砌块的抗压强度、抗折强度以及变异系数,并记录了各试验的破坏现象。试验结果表明该种生土空心砌块的强度等级接近MU5.0,基本能够满足单层农房的建设需求。

关键词:

生土空心砌块;抗压试验;抗折试验;强度等级

近年来,随着环境问题不断恶化,资源的消耗量成指数级的增长,促使人们越来越关注新能源、低碳等新的生产生活方式。传统的建筑砌块制作需要消耗大量的水泥,而水泥的生产不仅会浪费大量的资源,排放的废气也会对空气造成严重污染[1]。生土作为大自然现成的材料,如果可以制成砌块,且能达到建筑使用需要的基本的强度,且砌块服务退役后可以直接被大自然所分解,又重新回归到大自然,应用前景良好。但是生土砌块作为新兴建筑材料,尚处于推广使用阶段,工作当中受力情况,耐久性,抗震性能都有待于深一步的研究,国内外学者对土坯,土坯墙的研究较多,对生土小型空心砌块的研究,寥寥无几[2]。本文采用的生土小型空心砌块,由天津市裕川建筑材料制品有限公司采用挤压成型的方法制作。砌块的高宽长分别为390mm×190mm×190mm,空心率为26.7%,为推广该新型砌块,对生土小型空心砌块的抗压、抗折强度进行研究,并且考察了破坏过程的裂缝开展情况,以及最后的破坏形态并与规范相对比确定砌块所属等级,在应用中提出可供参考的合理化建议。

1生土砌块抗压性能的实验研究

1.1抗压实验设计实验拟将砌块分为6个组别,一个组别5个砌块,试块参照《混凝土砌块和砖试验方法》(GBT4111-2013)的方法处理,量测每个试件的长宽高,求出各个方向的平均值,精确值1mm,将试件放到承压板上,由于结构实验室压力机压板小,实验拟在试块上表面放置垫板,保证试块中心与压力机中心重合,试验机加载应均匀平稳,不应发生冲击或震动,加荷速度宜4kN/s—6kN/s为宜。

1.2抗压试验现象试件的破坏过程大致可以分为三个阶段。第一阶段为第一条裂缝出现前的受压阶段,此阶段为弹性受压阶段,在试验力位移图上对应曲线的直线段,此阶段裂缝很细,甚至看不到,一般出现在砌块的棱边,第二阶段为砌块的弹塑性受压阶段,在试验力位移图上对应曲线的平滑上升段,砌块产生了不可恢复的变形,有竖向贯通的裂缝出现在砌块的边沿。第三阶段为塑形变形阶段,试验力不在增长,位移反而在增加,对应试验力位移曲线下降段,在砌块的中部出现横向的贯通裂缝并有砌块表面的生土开始掉落,失稳,破坏呈明显的脆性特征。试块典型的破坏形态如图1所示。

1.3抗压实验结果分析由《混凝土砌块和砖试验方法》(GBT4111-2013)规定,试件的抗压强度计算公式为:;式中:f为试件的抗压强度,P为最大破坏荷载,L和B为分别为承压面长度和宽度。按式(1)计算的结果见表1。所有试件抗压强度的平均值为4.15MPa,方差为0.52,标准差为0.72,变异系数为17.57%。计算结果的变异系数不大,离散性能保证砌块等级的确定,很显然此类生土砌块的等级,达不到建筑所要求的最低抗压强度等级MU5,所以需要重新调配,砌块各组分的比例,以满足工程需要的强度。

2生土砌块抗折性能的实验研究

2.1抗折实验设计实验拟将砌块分为6个组别,一个组别5个砌块,试块参照《混凝土砌块和砖试验方法》(GBT4111-2013)的方法处理,量测每个试件的长宽高,求出各个方向的平均值,精确值1mm在试件的上表面画出中心线,试件的底面画出L/2的位置,L为时间的长减去一个肋厚的长度。将试件放到材料试验机承压板上,使砌块中心与压力机中心重合,在试件上部中心线放置一根钢棒,在试件底部对准底部支座线放置两根钢棒,预加载至显示读书位置,保证钢棒在正确位置,以(250±50)N/s速度加载直至事件破坏。记录最大荷载。

2.2抗压试验现象试件的破坏成脆性破坏的特征,从加载曲线看随着位移的不断增长,力不断上升,直至试件破坏,曲线停止增长,从试件破坏情况(图2)看,试件从中间部位断裂,四周围没有明显的裂缝,从试件的破坏特征看,大多数破坏面成斜面,很少成竖直面状,这跟砌块本身材料的不连续性,不均匀性,各向不同性造成的。

2.3抗压实验结果分析由《混凝土砌块和砖试验方法》(GBT4111-2013)规定,试件的抗折强度计算公式。所有试件抗折强度的平均值为0.58MPa,方差为0.05,标准差为0.22,变异系数为38.09%。计算结果的变异系数偏大,分析原因是由于底部两根钢棒的间距,有一点变动就会对实验结果产生很大的影响。

3结论及建议

从生土砌块的受压、破坏情况以及最后的实验结果来看,生土砌块不但在节约能源,环境保护等方面有优势。其力学性能与MU5.0级混凝土空心砌块接近,基本满足单层农房建设要求。为了在高烈度区推广该种砌块,应进一步优化生土空心砌块的成型工艺以提高其强度指标。

参考文献

[1]郝彤,董丽.再生混凝土空心砌块砌体基本力学性能实验研究[J].建筑结构,2013,43(2):576-580.

[2]郭樟根,孙伟民等.再生混凝土小型空心砌块砌体抗剪性能实验[J].南京工业大学学报,2010,32(5):12-15.

[3]丁帅,孙伟民等.再生混凝土小型空心砌块砌体基本力学性能实验[J].新型建筑材料,2010,38(3):38-40.

[4]陈忠范,刘文坤.再生混凝土砌块砌体基本力学性能实验[J].地震工程与工程振动,2014,3,(43):133-140.

[5]胡纵华.再生混凝土空心砌块砌体基本力学性能实验研究[D].福建:华侨大学,2011.

作者:墨景 杨新磊 单位:天津城建大学土木工程学院 天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室

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