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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



图4.10理论曲线与试验曲线的比较

4.3小结

本章主要研究蒸压粉煤灰砂加气混凝土单轴受力应力应变全曲线的本构关

系,主要内容如下:

(1)对影响蒸压粉煤灰砂加气混凝土的相关参数进行了试验研究,主要对

轴心抗压强度、试件尺寸及含水率与弹性模量的影响关系进行了研究;试件尺寸

大的弹性模量相对要高;得出了含水率与弹性模量的关系式为:EE0(1w1.5),

呈现相反关系;

(2)峰值应变随抗压强度的增加而减小,加气混凝土的泊松比值在0.20.3

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左右,平均值为0.225;

(3)对单轴受力应力应变全曲线本构方程进行研究,通过与实际曲线的拟

合对比,得出全曲线上升段采用五次方程:yAx1Ax5描述,其中1<A1.35;

下降段分两部分:下降段和斜直线段,下降段用方程:y

x

2

表示,建议

取B>5,斜直线段用:y

1

CDx

表示,D>0;

(4)A1.07时,上升段试验值与计算值符合较好,下降段取B=9.96理论曲线来反映试验曲线,并得出下降段的分界点取x1.31,得出C1.60,D0.1,其

分界点及取值均与试验结果吻合情况较好。

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BB
x1

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第五章蒸压粉煤灰砂加气混凝土砌体抗压性能研究

蒸压粉煤灰砂加气混凝土砌体作为一种新型墙体材料具有轻质、高强、保温以及环保等诸多优点[3],对于正在建设中的我国其应用及发展前景十分宽广,且世界各国对蒸压粉煤灰加气混凝土砌体的应用也相当广泛。通过采用蒸压粉煤灰

砂加气混凝土砌块来作为混凝土外墙的外模,浇筑混凝土后该外模永久保留作为剪力墙的外保温层,大大提高了外墙外保温层的粘结性能和耐久性,且又能与瓷砖很好的粘结。

本章研究主要针对蒸压粉煤灰砂加气混凝土砌块用于外墙外保温系统,对气

混凝土的物理力学性能试验的研究。

5.1砌体抗压强度试验研究

5.1.1加气混凝土砌块抗压试验

试验采用的砌块材料为长沙长乐建材有限公司提供的蒸压粉煤灰砂加气混

凝土砌块,其制作按《蒸压加气混凝土性能试验方法》(GB/T119692008)[30]进

行。试件通过抽取加气混凝土砌块6块,制作成标准试件,在加气混凝土养护结

束后进行试验。所用试验仪器为材料试验机、托盘天平、电热鼓风干燥箱、钢板直尺等。加气混凝土抗压试件参数如表5.1所示。

表5.1加气混凝土标准抗压试件

试件编号试件尺寸(mm)砌块等级含水率要求

K1100×100×100A3.5

K2100×100×100A3.5

K3100×100×100A3.5

K4100×100×100A3.5

K5100×100×100A3.5

试件在含水8%12%下进行

试验,若超过规定范围,则在(60±5)℃)下

烘至所要求的含水率。

K6100×100×100A3.5

本试验试验方法根据《蒸压加气混凝土性能试验方法》通过对1组共6个相

同的加气混凝土标准试件进行抗压试验,得出加气混凝土试件的实测抗压强度,

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如表5.2所示。

表5.2加气混凝土试件抗压强度试验结果

试件编号试件受压面积

A(mm²)

破坏荷载

P(kN)

试件抗压强度

fcc(MPa)含水率

K110000444.48.3%K210000414.19.1%K310000414.19.5%K410000434.38.5%K510000404.09.7%K610000383.810.4%平均值1000041.174.129.25%

5.1.2砂浆抗压强度试验

为了测定专用砂浆(粘结剂)和普通砂浆的抗压强度,本试验均按《建筑砂

浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T2009)[42]中规定,在制作砌体试件时,每拌制

一盘砂浆制作一组砂浆试件,每组3个试件。

表5.3砂浆标准抗压试件

试件编号试件尺寸(mm)砂浆类型备注

YZG1

YZG2YZG3

YZ1YZ2YZ3WP1WP2

70.7×70.7×70.7粘结剂带钢垫板

70.7×70.7×70.7

粘结剂不带钢垫板

70.7×70.7×70.7

WP3

注:原来的试块块数6块离散性大、偏差大,故每组试块数量由6块变为3块。新标准将原来的砖底模被

钢底模及塑料底模代替,尺寸仍为70.7mm×70.7mm×70.7mm的带底试模。

采用尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试件。其中粘结剂抗压试件中水与粘结剂的配合比为1:3.75,普通砂浆的水灰比为1:5。在室内自然条件下养护28d后,同时进行试验,试验设备采用30t的压力机。砂浆抗压试件见表5.3,试验结果见表5.4。

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表5.4砂浆试件抗压强度试验结果

试件编号试件承压面

积A(mm²)

试件破坏荷

载Nu(kN)fc(MPa)

算术平均

值fc,m(MPa)

备注

YZG1499862.3112.47YZG2499853.5510.71YZG3499857.7911.56YZ1499857.8611.58YZ2499858.9911.80YZ3499859.5311.91WP1499871.9114.39WP2499866.9313.39WP3499868.7613.76

11.6配合比

1:3.75

11.8配合比

1:3.75

13.8M5水灰

比1:5

从试验结果可以看出:

(1)专用砂浆粘结剂的抗压强度相比于加气混凝土砌块的抗压强度要高出约2.53倍。一般来说,对于粘结剂的抗压强度远高于砌块的抗压强度时,砌体的抗

压强度受粘结剂抗压强度的影响较小。

(2)专用砂浆粘结剂的抗压试验中,试件是否加钢垫板对测试的抗压强度平

均值影响不大,但对试件组里单个试件的实测强度有一定影响。

5.1.3试件制作与设计

试件的制作及试验方法,根据《砌体基本力学性能试验方法》(GBJ12990)

[43]的规定进行。本试验设计两组试件,每组6个试件,共12个试件。N和NH

组砌体的砌块规格相同,均由4皮300mm×200mm×150mm砌块砌成600mm×300mm×200mm的试件。两组砌体的灰缝厚度,N组灰缝厚度为3mm,NH组灰缝厚度为5mm。试验设计和目的见表5.5所示,抗压砌体试件外形尺寸如图5.1所示,高厚比β约为3。

结合本文研究内容砌块的厚度确定为100mm,砌块的尺寸规格已接近砖的尺

寸规格,但又是非普通砖的尺寸,砌体抗压试件为非普通砖砌体抗压试件,根据文献[43]的规定,按高厚比为3的要求确定为4皮高600mm的抗压试件。抗压试件的试验装置示意图如5.2所示。

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表5.5砌体抗压试件设计参数

砌体编号尺寸设计

(mm)

灰缝厚度

(mm)

强度

等级砌筑方式

试验目的

N1600×300×2003A3.5粘结剂N2600×300×2003A3.5粘结剂N3600×300×2003A3.5粘结剂N4600×300×2003A3.5粘结剂N5600×300×2003A3.5粘结剂N6600×300×2003A3.5粘结剂NH1600×300×2005A3.5粘结剂NH2600×300×2005A3.5粘结剂NH3600×300×2005A3.5粘结剂

确定采用粘结剂砌筑的砌体抗压强度

NH4600×300×2005A3.5粘结剂NH5600×300×2005A3.5粘结剂NH6600×300×2005A3.5粘结剂

注:在制作试件的同时,制作的立方体浆试块(见下文),与构件在相同养护条件和试件一起进行抗压强

度试验,测定砂浆的抗压强度。

图5.1砌体抗压试件尺寸示意图

5.1.4砌体抗压试件的破坏特征

蒸压粉煤灰砂加气混凝土砌体出现初裂缝的位置及过程与普通砖砌体结构是一样的,这是因为蒸压粉煤灰砂加气混凝土受压破坏的原理与机理与普通砖砌体有许多相似之处[44]。砖砌体是由砖和砂浆分层砌筑而成,而蒸压粉煤灰砂加

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图5.2砌体抗压试件试验装置示意图

气混凝土砌体是由蒸压粉煤灰砂加气混凝土砌块和薄层砂浆组砌而成,蒸压粉煤灰砂加气混凝土砌块本身也不是理想的均匀砌块,加之砌块和砂浆的性质有很大

差异,以及在砌体砌筑的过程中的许多不确定性因素的影响,如砌筑水平、质量等,砌体的强度根本无法达到砌块的抗压强度。

通过上述试验表明,蒸压粉煤灰砂加气混凝土砌块砌体和其它受压砌体相似,从开始受压至破坏的过程分为应力应变弹性阶段、裂缝开展阶段及破坏阶段。弹性阶段:从试验开始时蒸压粉煤灰砂加气混凝土砌体从受压到开裂前,砌

体材料处于弹性受力状态。

裂缝开展阶段:当试验荷载增加到一定程度,砌体会出现裂缝。当继续对砌体进行加载时,砌体会沿着其强度较薄弱的地方延伸出明显裂缝;我们会发现,砌体裂缝发生的位置较多处于与竖向灰缝相邻的砌块中,如试件的砌筑质量、某些蒸压粉煤灰砂加气混凝土砌块的质量缺陷及所用粘结剂的强度差异。由于在试