粉煤灰加氣混凝土砌塊墻體抗剪性能試驗研究

摘要：通過對多片粉煤灰加氣混凝土砌塊墻體進(jìn)行抗剪試驗，研究了強度等級相同而外型不同的粉煤灰加氣混凝土砌塊砌筑的配筋墻體、無筋墻體的抗剪性能及其破壞特征，為粉煤灰加氣混凝土砌塊作為承重墻體材料應(yīng)用提供試驗依據(jù)。

關(guān)鍵詞：粉煤灰加氣混凝土砌塊；墻體抗剪性能；配筋墻體；無筋墻體；圓槽砌塊；方槽砌塊

中圖分類號：TU522.3+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1001- 702X（2006）11- 0020- 04

　　粉煤灰加氣混凝土砌塊作為新型墻體材料，廣泛應(yīng)用于建筑物的隔墻、填充墻及其它形式的非承重墻。在多層砌體結(jié)構(gòu)中作為承重墻體材料的應(yīng)用，由于理論上不夠成熟，仍處于不斷的研究中。粉煤灰加氣混凝土砌塊由于材料本身的性能，使得砌體抗壓性能較易得到滿足，但其抗剪性能較低，這也是制約其在承重墻體中應(yīng)用的原因之一。如何最大限度地提高墻體的抗壓、抗剪性能，充分發(fā)揮材料的性能，一直是當(dāng)前要解決的問題。本文通過對配筋、無筋等多種墻片進(jìn)行試驗，研究了墻體抗剪性能。

1 試驗方案

1.1 砌塊

　　粉煤灰加氣混凝土砌塊由生產(chǎn)廠家提供，外型尺寸為600 mm×250 mm×250 mm，性能指標(biāo)為：密度713.3 kg/m3，含水率1.96%，抗壓強度5.32 MPa。根據(jù)外型又分為無槽砌塊、方槽砌塊及圓槽砌塊3 種，具體形狀尺寸[1]如圖1 所示。

1.2 墻片試件設(shè)計

　　設(shè)計制作了3 類7 個墻體抗剪試件。第1 類是配筋墻片，用無槽砌塊砌筑，在每條水平灰縫中鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片（網(wǎng)片形式及測點布置見圖2、圖3），數(shù)量4 個；第2 類是用砌塊上開圓槽的砌塊砌筑而成，灰縫中無鋼筋網(wǎng)片，數(shù)量1 個；第3 類是用砌塊上開方槽的砌塊砌筑而成，無鋼筋網(wǎng)片，數(shù)量2 個。試件采用的砌塊、砂漿強度等級相同，均采用相同的砌筑方法砌筑，水平、豎向灰縫均為20 mm厚，養(yǎng)護(hù)條件也相同[2]。

　　墻片試件高為5 層砌塊，中間從下往上依次1、2、3、4 條水平灰縫，上、下各一條砂漿找平層，底部砌在槽鋼上，墻體總高度為1390 mm；長度方向為4 塊砌塊，加3 條豎向灰縫，總長為2460 mm；墻厚為250 mm，如圖4 所示。墻片試件明細(xì)見表1。

1.3 測點布置

　?。?）配筋墻片：①鋼筋應(yīng)變點，布置在水平灰縫中鋼筋網(wǎng)片上中間縱向鋼筋上，測點布置見圖2、圖3、圖4，用于觀測在豎向壓力及水平荷載作用下，墻體內(nèi)部鋼筋的應(yīng)變變化情況，其中1、4 條水平灰縫中鋼筋網(wǎng)片上的測點為反對稱，2、3條反對稱。②位移測點，觀測在水平荷載下墻片的水平側(cè)移，上下各布置一位移計。

　?。?）無筋墻片：主要研究在壓應(yīng)力一定，水平荷載作用下墻片的側(cè)移情況、破壞過程及特征，以便同配筋墻片作對比試驗[3]。

1.4 加載方案[3]

　　采用先加豎向荷載P 至一定值持荷，然后再開始水平荷載Q 的分級加載，每級持荷5 min（以位移穩(wěn)定止），直到試件破壞。根據(jù)水平荷載Q 作用范圍的不同，設(shè)計了2 套方案。方案1，Q 的作用區(qū)為一皮砌塊的高度范圍。豎向壓應(yīng)力用4 個集中荷載P1、P2、P3、P4 來產(chǎn)生，先加到P=30 kN 持荷，然后，開始水平荷載Q 的加載，由0、10、20、40、60、80 kN⋯，直到試件破壞，加載示意見圖4（a）。

　　方案2，水平荷載Q 作用區(qū)為兩皮砌塊高度范圍，4 個豎向荷載先加到P=10 kN 持荷，然后加水平荷載Q，加載程序同方案一，加載示意見圖4（b）。

2 試驗結(jié)果

2.1 配筋墻片抗剪試驗結(jié)果及破壞現(xiàn)象

　?。?）墻片內(nèi)鋼筋應(yīng)變點的試驗數(shù)據(jù)見表2，墻片位移L 隨水平荷載Q 變化的關(guān)系見圖5。

　?。?）破壞過程及特征：①GQ600-W1 按方案1 試驗，先加豎向荷載P1~P4 到30 kN 持荷，然后逐級施加水平荷載，期間豎向荷載由P1 至P4 依次遞變，P2、P1 逐漸減小，P3、P4 逐漸增大，直到最后試件破壞時，P4 增大到近70 kN，P1 減少到8 kN；當(dāng)Q 加至140 kN 時，在右下角砌塊中下部出現(xiàn)水平向裂縫，長204 mm，繼續(xù)加載裂縫向兩端延伸，到157 kN 時，上部承壓端砌塊被壓碎，墻片發(fā)生局部承壓破壞。②GQ600-W2 按方案1 加載試驗，但調(diào)整了豎向荷載，先加豎向荷載到15 kN持荷，然后逐級進(jìn)行水平荷載Q 的施加。當(dāng)Q 加至120 kN，在上部承壓端砌塊下面的砌塊首先出現(xiàn)水平裂縫，長250 mm，Q 繼續(xù)加至140 kN，裂縫繼續(xù)加長60 mm，向墻內(nèi)延伸縫寬達(dá)到0.1 mm，當(dāng)加至156 kN 時，上部承壓端砌塊被壓碎，墻片發(fā)生局部承壓破壞而喪失承載力。③基于以上2 墻片的結(jié)果，GQ600-W3 按方案2 進(jìn)行試驗，先加豎向荷載到30 kN持荷，然后逐級進(jìn)行水平荷載的施加。當(dāng)Q 加到220 kN，在墻體中部首先出現(xiàn)斜向裂縫，后隨荷載增大，裂縫繼續(xù)上下延伸；當(dāng)Q 加至294 kN 時，墻片發(fā)生破壞，裂縫開展及分布見圖6。④ GQ600-W4 也按方案2 進(jìn)行試驗，但豎向荷載加至

10 kN 持荷，后逐級進(jìn)行水平荷載的施加，當(dāng)Q 加至160 kN時，墻片中部先出現(xiàn)裂縫，繼續(xù)加到181 kN 時，出現(xiàn)水平裂縫并貫通，使其喪失承載力而破壞。破壞現(xiàn)象見圖7。

2.2 無筋墻片抗剪試驗結(jié)果及破壞現(xiàn)象

　?。?）墻片GQ600- Y 由開圓槽砌塊砌筑，按方案2 試驗，先加豎向荷載至10 kN 持荷，然后逐級加水平荷載Q，當(dāng)Q 加到267 kN 時，墻片發(fā)出一聲悶響，墻片開裂，裂縫跨越上下3層砌塊，繼續(xù)加載，裂縫繼續(xù)上下延伸，當(dāng)Q 加至288 kN 時，墻體破壞，喪失承載力。變形曲線見圖5，破壞現(xiàn)象見圖8。

　　（2）墻片GQ600- F1 由開方槽砌塊砌筑，按方案2 試驗，加載程序同GQ600- Y。破壞過程為當(dāng)水平荷載Q 加到220kN 時，墻片出現(xiàn)初裂縫，裂縫位于墻片中部，繼續(xù)加載，裂縫繼續(xù)上下延伸；當(dāng)Q 加至245 kN 時，墻片發(fā)出一聲巨響，裂縫隨之加長、加寬，并伴隨出現(xiàn)一貫通水平裂縫，墻片發(fā)生剪切破壞而喪失承載力，破壞現(xiàn)象見圖9。

　?。?）墻片GQ600- F2 由開方槽砌塊砌筑，加載方案、程序同GQ600- F1。當(dāng)水平荷載Q 加到289 kN 時，裂縫首先在墻體中部出現(xiàn)，呈斜向，繼續(xù)加載，裂縫繼續(xù)上下延伸；當(dāng)Q 加至330 kN 時，墻片發(fā)出一聲巨響，裂縫隨之加長、加寬，墻片發(fā)生剪切破壞而喪失承載力，破壞現(xiàn)象見圖10。

3 結(jié)論

　　由3 類7 個墻片的試驗結(jié)果及現(xiàn)象，可以看出：

　?。?）按方案1 進(jìn)行的GQ600-W1、GQ600-W2 兩墻片，雖然2 個試件施加的豎向荷載大小不同，但破壞均是始于承壓端砌塊被壓碎，墻體發(fā)生局部破壞而導(dǎo)致墻體喪失承載力。

　?。?）按方案2 進(jìn)行的GQ600-W3、GQ600-W4 兩墻片，由于水平荷載作用點的改變，使2 試件的破壞均呈典型的墻體抗剪破壞特征，同方案1 比，開裂荷載、抗剪承載力都得到極大提高，GQ600-W4 墻片的破壞由于水平裂縫的貫通而破壞，使承載力偏低，可能是由于試件的運輸、安裝及內(nèi)部的不均勻性造成的?？梢姡摻罹W(wǎng)的鋪設(shè)，使砂漿與砌塊的粘結(jié)力加大，提高了整體協(xié)同工作力，提高了墻片的抗剪承載力及延性。

　　（3）由GQ600- Y、GQ600- F1 及GQ600- F2 開槽墻片試驗結(jié)果表明，通過在砌塊上開圓、方槽，增強砂漿與砌塊的結(jié)合力，提高了墻片的整體工作性能，使墻體的抗剪承載力得到極大提高，且不低于配筋砌體，屬典型的墻體剪切破壞。但延性略低，裂縫發(fā)展快，屬脆性破壞。

　?。?）砌塊開槽可顯著提高墻體的抗剪承載力，且不低于或略高于配筋墻體，可見，在使用粉煤灰加氣混凝土砌塊做承重墻時，采用開槽的砌塊是一種有效提高抗剪承載力的方法，同時經(jīng)濟(jì)性又好。

　?。?）砌塊開槽的型式可根據(jù)施工工藝條件的難易，選擇合適的形式。

參考文獻(xiàn):

　　[1] 吳東云，何向鈴，成美鳳.粉煤灰加氣混凝土砌塊砌體力學(xué)性能試驗研究.新型建筑材料，2006（7）：61- 63.

　　[2] 劉立新.砌體結(jié)構(gòu).武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，2001：10- 16.

　　[3] 易建偉，張望喜.建筑結(jié)構(gòu)試驗.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.