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混凝土复合保温性能研究

2014/07/17 阅读:

《建筑砌块与砌块建筑杂志》2014年第二期

1试件制作

按照GB/T50129-2011《砌体基本力学性能试验方法标准》,全部试件由同一名中等技术水平的瓦工砌筑;同一种砂浆的全部抗压、抗剪和抗弯试件,则采用同一盘砂浆砌筑;试件砌筑完成后,在室内自然环境中养护28d。砌筑质量符合现行国家标准GB50203《砌体结构工程施工质量验收规范》的规定。

2砌体轴心抗压强度

2.1试件与加载方法按照GB/T50129-2011《砌体基本力学性能试验方法标准》,混凝土复合保温砌块砌体的轴心抗压强度试件外形尺寸为370mm×240mm×1000mm(长×宽×高),如图2。试件根据砂浆强度等级M5和M10,将试件分为KY-M5和KY-M10两组,每组6个,一共12个试件。试验在长沙理工大学结构工程试验中心进行,采用几何对中、分级施加荷载的方法。每级荷载为预估破坏荷载值的10%,并在1~2分钟后施加下一级荷载,加载至预估破坏荷载值的80%后,按原定加载速度连续加载,直至试件破坏。试验过程中,观察和捕捉第一条受力的发丝裂缝,并记录初裂荷载值。2.2破坏特征试件受荷很小时,其应力应变曲线表现为弹性;当荷载加到一定程度,首先在试件中部的砌块内出现竖向细小裂缝(初裂荷载与破坏荷载比值平均为0.879),裂缝没有贯通;随着荷载的增加,中部块体的裂缝向上下延伸,逐渐形成多条上下贯通的若干砌块的连续裂缝,最终荷载达到极限;此后,试件很快完全破坏。

2.3试验结果及分析混凝土复合保温砌块砌体的轴心受压强度试验结果见表2。从表2可以看出,随着砂浆强度的增大,砌体的抗压强度也增大。我国现行GB50003-2011《砌体结构设计规范》中,有关混凝土小型空心砌块砌体抗压强度平均值计算公式为:fm=0.46f10.9(1+0.07f2)(1)采用砌块为底模的砂浆抗压强度,按式(1)的砌体抗压强度试验值与计算值之比值平均为1.105,变异系数为8.35%,混凝土复合保温砌块砌体的实测抗压强度平均值高于规范计算值。

3砌体沿通缝抗剪强度

3.1试件与加载方法混凝土复合保温砌块的抗剪强度,主要取决于砌块和砂浆间的切向和法向粘结力,和块体强度的关系不大。砌块与砂浆之间粘结力的大小,主要取决于砂浆的强度等级、砌筑时砌块的含水量和水平灰缝的饱满度。根据GB/T50129-2011《基本力学性能试验方法标准》的规定,混凝土复合保温砌块砌体抗剪试件尺寸为240mm×240mm×600mm(长×宽×高),采用图3-a所示的双剪试件。根据砂浆强度等级M5和M10,将试件分为KJ-M5和KJ-M10两组,每组6个,一共12个试件。KJ-M5和KJ-M10两组试验完成后,又补做了两组试件KJ-M5a和KJ-M10a,试件采用三块叠砌(如图3-b),每组试件数量分别为6个和5个。试件砌筑砂浆抗压强度分别为:3.19MPa和5.93MPa(砌块底模);2.57MPa和4.86MPa(钢底模)。当混凝土复合保温砌块砌体抗剪试件的龄期达到28d后,将试件三个受力面先后采用1:3水泥砂浆找平,且垂直于水平灰缝,并用水平尺和直角尺检查其平整度。试验装置如图4所示,加载方法按照《砌体基本力学性能试验方法标准》进行试验。

3.2破坏特征当荷载加至极限荷载时,混凝土复合保温砌块砌体突然破坏,为无明显征兆的脆性破坏。破坏面多数发生在块体与砂浆的粘结界面,砌块未见开裂(见图5)。3.3试验结果及分析混凝土复合保温砌块砌体全部12个双剪试件的试验结果见表3。从表3可以看出,随着砂浆强度的增大,砌体抗剪强度也增大。在GB50003-2011《砌体结构设计规范》中,混凝土小型空心砌块砌体沿通缝截面抗剪强度平均值按下式计算。分析结果表明,全部23个试件的试验值与按式(2)计算值的比值平均为0.558;考虑到水泥砂浆对强度降低作用,这个比值为0.558÷0.8=0.70。混凝土复合保温砌块砌体抗剪强度的降低原因主要是由于孔洞填满了泡沫,降低了水平灰缝砂浆的“销栓”作用。

4砌体弯曲抗拉强度

4.1试件与加载方法为了验证混凝土复合保温砌块砌体抗弯强度,采用M5砂浆,分别砌筑6个沿通缝(试件编号:TFKW1~TFKW6)和6个沿齿缝(试件编号:CFKW1~CFKW6)的砌体试件。沿通缝破坏有六组试件尺寸(长×宽×高)为760mm×490mm×240mm,沿齿缝破坏试件尺寸为990mm×390mm×240mm。试件加载方式分别如图6(a)和图6(b)所示。

4.2破坏特征试验现象表明,不论是沿通缝破坏试件还是沿齿缝破坏试件,荷载加到极限荷载时,试件突然破坏,呈脆性破坏。沿通缝破坏试件的破坏面发生在水平缝砂浆和砌块的界面上,沿齿缝破坏试件的破坏呈阶梯形,在水平灰缝和垂直灰缝中。

4.3试验结果及分析砌体弯曲抗拉强度试验结果见表4。在GB50003-2011《砌体结构设计规范》中,混凝土小型空心砌块弯曲抗拉强度平均值的计算经验公式为:采用上述公式与试验结果进行对比,可知:混凝土复合保温砌块砌体沿通缝截面弯曲抗拉强度试验值,与计算值之比的平均值为0.87;若考虑到水泥砂浆强度的降低作用,这个比值为0.87÷0.8=1.087。混凝土复合保温砌块砌体沿齿缝截面弯曲抗拉强度试验值,与计算值之比的平均值为1.876,考虑到水泥砂浆的强度降低作用,这个比值为1.876÷0.8=2.345。

5结论与建议

根据本次试验的结果,结合实际工程情况,提出如下结论与建议:(1)混凝土复合保温砌块砌体的抗压强度,可参照GB50003混凝土小型空心砌块砌体强度取值;(2)由于承载表面残留泡沫以及孔洞的“销栓”作用减少,混凝土复合保温砌块砌体抗剪强度降低,可参照GB50003混凝土小型空心砌块砌体抗剪强度的0.7倍取值;(3)混凝土复合保温砌块沿通缝弯曲抗拉强度设计值和沿齿缝弯曲抗拉强度,可参照GB50003混凝土小型空心砌块砌体强度取值。

作者:梁建国高稳李叶王涛单位:长沙理工大学土木与建筑学院长沙市宁乡县住房保障局

混凝土复合保温性能研究

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