拆迁隔墙安置解决方案

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胶州蒸压粉煤灰砂加气混凝土应力应变全曲线及其砌块砌体力学性能试验研究




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3.2试验方案

3.2.1试验前准备

将试件表面打磨平整,准备两个千分表以测量试件的横向变形,纵向变形通过计算机系统采集记录。采用微机控制电液伺服压力试验机对试件进行加载和等应变速度控制,试验过程中应分级记录荷载值和变形值。

3.2.2试件制作与设计

本文采用4小组18个蒸压粉煤灰砂加气混凝土砌块试件对比不同强度、不同尺寸高度、不同含水率下的砌块单轴受力应力应变全曲线,具体设计如下表所

示。

表3.1砌块应力应变全曲线试验参数

试件编号

对比类别

强度等级尺寸(mm)含水率

QH71(13)20%QH72(12)30%

QH组

QH73(13)

B06100×100×300

35%

QH74(13)40%

QB组

QH75(13)

QB7(13)B06

QB8(13)B07100×100×300

10%

8%12%

QG组QG(13)B06100×100×4008%12%

3.2.3试验步骤

1.将试件放在试验机上调整球形支座,使试件水平对中;开动试验机,让上

压板下降至快要接触到试件,在试件两个相对侧面中心位置分别安装一个千分表;

2.首先进行预加载以0.2kN/s的速度加载至2kN,同时观察和调整两个千分表

的之间变化差值在允许范围之内,使试件几乎物理对中;

3.当荷载在500N以下,采用荷载控制自动加载,恒加载速度为0.2kN/s;当荷载达到500N以上,采用等应变控制自动加载,恒位移加载速度为0.01mm/min,每隔2kN设置力保值为20s的时间,以便千分表的读数,整个过程持续稳定加载

至试件完全破坏;

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4.电液伺服机计算机系统记录整个过程中纵向位移值和相应的荷载值,每隔

2kN千分表记录每段加载时的横向位移值;

5.在试验过程中,注意捕捉第一条发丝裂缝,并观察试件的破坏形式,结束

试验后取出破坏的试件进行比较。

3.3试验结果分析

3.3.1破坏过程

由上图可见,尽管是同一批出厂的砌块,个别试件的强度仍表现出一定的离

散性,有的曲线差异也相对较大,但在整体上仍保持一定的规律性,从应力应变关系全曲线来说,曲线分为上升段和下降段。结合试验过程对蒸压粉煤灰砂加气

混凝土在不同应力阶段的变形性能进行以下分析。

1.上升段(0max)

蒸压粉煤灰砂加气混凝土在初始加载阶段阶段(0.5max),应力应变曲

线接近直线变化,试件基本上处于弹性受力阶段。同时千分表指针变化不明显,

说明这一阶段横向变形也不大。继续加载至((0.50.7)max)阶段,应变增

长略快,应力应变曲线微凸。当试件快内部开始发育裂缝时,横向千分表转动速

度加快,说明试件的塑形性质开始显现。继续加载试件内部的裂缝开始慢慢发展,横向千分表指针转动比之前要快,试件的横向变形逐渐增大。随着荷载加到

((0.70.9)max)时试件塑性变形显著增大,千分表变化明显。当达到max后,

此时的应变称峰值应变,曲线变得平缓,试件表面尚未出现可见裂缝。继续增大应力,试件随之进入下降阶段。

2.下降段(max残余强度)

应力应变全曲线试验的关键在于是否得出下降段曲线,试件的破坏过程和裂

缝发展能够在曲线上反映出来。曲线进入下降段不久,出现第一条裂缝较细短,有时可听到崩裂的声音,此时试件变形比较缓慢,曲线的斜线形式较平缓。随着裂缝的变宽和延伸,试件变形加速,呈台阶式下降趋势,或者发生局部剪切,试件有几次集中错动变形,形成几个台阶。当荷载下降至((0.60.8)max)时,

试件被裂缝分割成若干小柱子体,但试件不会马上被压坏,具有一定的残余强度。试件由劈裂后的小柱继续支撑承载荷载,但裂缝发展快速并相互贯通,过程中还会出现试件表面起皮、从中间部位外凸失稳、脱落、掉角等情况,仍然有相当大的残余强度,如图3.33.10所示,其值可达(0.30.7)max,在更大的应变下,残余强度仍未完全丧失。总的来说,试件的破坏形式可以分成三种模式:第一种是劈裂破坏,主裂缝发展延伸至试件的端部,不断变宽最后试件被劈成几个小柱(见图3.11)。第二种

是偏心受压破坏,因为只能对安装千分表的两侧进行物理对中,加上试件的尺寸

又存在差异,有部分试件出现了偏心破坏(见图3.12)。第三种是斜裂缝破坏,

裂缝开始于薄弱处并不断的延伸发展同时出现许多分支裂缝,影响了试件的整体性,最终导致试件沿交叉连通的裂缝剥离(见图3.13)。

图3.11劈裂破坏3.12偏心破坏3.13斜裂缝破坏

试验过程中较少出现第二、三种情况,主要以劈裂破坏为主,可以看出不管裂缝的发展方式如何,试件最后都被劈成两个或以上的小柱体。

3.3.2试验数据处理

根据计算机采集的数据,是荷载位移曲线通过转换得到相应的应力变曲线,进行处理之后的试验数据如下表所示。

表3.2砌块应力应变全曲线试验结果

试件编号试件尺寸

(mm)含水率

极限应力

(MPa)峰值应变

平均应

力(MPa)

平均应变

(MPa)

QB713.0550.0017

QB

QB72QB73

100×100×3009.50%

3.5480.00143.3000.0016

3.3010.0016



QB813.9400.0016

9.50%

23

0.0016

QB82100×100×300
3.2960.00153.721

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QB



Q

(续)表3.2砌块应力应变全曲线试验结果

QB83100×100×3009.50%3.9260.00163.7210.0016

QG12.7120.0015

G

QG2

100×100×4009.50%

2.6300.0017

2.6510.0015

组QG3

2.6110.0013

QH7112.8840.0019

QH712QH713

100×100×30019.10%

3.2890.00193.1370.0017

3.1040.0018

QH7212.6190.0015

27.60%
0.0015

QH



QH7312.8310.0014QH732100×100×30036.40%2.6600.0024QH7332.2500.0024QH7412.3120.0023

2.5800.0021

QH742QH743

100×100×30040.90%

2.4130.00162.6300.0017

2.4510.0019

QH7512.3390.0016

QH752QH753

100×100×30048.50%

2.1090.00192.3420.0016

2.2630.0017

3.3.3试验曲线

由于试件本身尺寸平整及试验设备等都会对试件的整体变形曲线产生一定的影响,为了获得较完整的变形曲线,需要进行一些先期处理,将弹性阶段的曲线用一次曲线反向延伸到位移坐标轴,并以该坐标轴交点作为试验曲线的起点。在试验的过程中,需要对每一级荷载下的位移进行记录,对于不同级荷载下的轴向应力、轴向应变,从下两式可得:

Ni

A



L

L

(3.2)

—对应逐级荷载下的应力(N/mm²);

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QH722100×100×300
2.6440.00142.631

(3.1)

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Ni—逐级荷载(N);

A—试件轴向面积(mm²)

—对应逐级荷载下的应变;

L—对应每级荷载下的轴向变形(mm);L—轴向测点距离(mm)。

将全曲线弹性部分的反向延长与原点相交,每组数据进行位移荷载转化处理

后,绘制成应力应变全曲线如下图所示:

图3.3QB7组试验应力应变全曲线

图3.4QB8组试验应力应变全曲线

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图3.5QG组试验应力应变全曲线

图3.6QH71组试验应力应变全曲线

图3.7QH72组试验应力应变全曲线

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图3.8QH73组试验应力应变全曲线

图3.9QH74组试验应力应变全曲线

图3.10QH75组试验应力应变全曲线

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3.4单轴受压应力应变全曲线几何特点

对于一般的混凝土试件(棱柱体),其应力应变全曲线的形状和特征与试件的受压变形形式和破坏过程有直接的关系。图3.11为其应力应变全曲线示意图,图中坐标系进行无量纲化处理[33]。

图3.11混凝土应力应变全曲线

对于混凝土应力应变全曲线,混凝土的棱柱强度和峰值应变为其峰值点的对应坐标,在下降段出现的第一个拐点D,对应了试件的第一条可见明显裂缝,而对于最大曲率点E则表示斜裂缝已贯通试件。混凝土全曲线的几何特征,在加气混凝土的试件测试过程、破坏形态、结果等相对应,物理意义明确[33]。蒸压粉煤灰砂加气混凝土的应力应变全曲线与混凝土的很相似,从曲线图