粉煤灰加氣混凝土砌塊墻體抗剪性能試驗(yàn)研究

摘要：通過對(duì)多片粉煤灰加氣混凝土砌塊墻體進(jìn)行抗剪試驗(yàn)，研究了強(qiáng)度等級(jí)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(yàn)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(hào)：TU522.3+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：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(duì)配筋、無筋等多種墻片進(jìn)行試驗(yàn)，研究了墻體抗剪性能。

1 試驗(yàn)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(qiáng)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(jì)

　　設(shè)計(jì)制作了3 類7 個(gè)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(cè)點(diǎn)布置見圖2、圖3），數(shù)量4 個(gè)；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(gè)；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(gè)。試件采用的砌塊、砂漿強(qiáng)度等級(jí)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(zhǎng)度方向?yàn)? 塊砌塊，加3 條豎向灰縫，總長(zhǎng)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(cè)點(diǎn)布置

　　（1）配筋墻片：①鋼筋應(yīng)變點(diǎn)，布置在水平灰縫中鋼筋網(wǎng)片上中間縱向鋼筋上，測(cè)點(diǎn)布置見圖2、圖3、圖4，用于觀測(cè)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(cè)點(diǎn)為反對(duì)稱，2、3條反對(duì)稱。②位移測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)在水平荷載下墻片的水平側(cè)移，上下各布置一位移計(jì)。

　?。?）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(duì)比試驗(yàn)[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(jí)加載，每級(jí)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(jì)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(gè)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(gè)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(yàn)結(jié)果

2.1 配筋墻片抗剪試驗(yàn)結(jié)果及破壞現(xiàn)象

　　（1）墻片內(nèi)鋼筋應(yīng)變點(diǎn)的試驗(yàn)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(yàn)，先加豎向荷載P1~P4 到30 kN 持荷，然后逐級(jí)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(shí)，P4 增大到近70 kN，P1 減少到8 kN；當(dāng)Q 加至140 kN 時(shí)，在右下角砌塊中下部出現(xiàn)水平向裂縫，長(zhǎng)204 mm，繼續(xù)加載裂縫向兩端延伸，到157 kN 時(shí)，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(yàn)，但調(diào)整了豎向荷載，先加豎向荷載到15 kN持荷，然后逐級(jí)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(zhǎng)250 mm，Q 繼續(xù)加至140 kN，裂縫繼續(xù)加長(zhǎng)60 mm，向墻內(nèi)延伸縫寬達(dá)到0.1 mm，當(dāng)加至156 kN 時(shí)，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(yàn)，先加豎向荷載到30 kN持荷，然后逐級(jí)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(shí)，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(yàn)，但豎向荷載加至

10 kN 持荷，后逐級(jí)進(jìn)行水平荷載的施加，當(dāng)Q 加至160 kN時(shí)，墻片中部先出現(xiàn)裂縫，繼續(xù)加到181 kN 時(shí)，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(yàn)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(yàn)，先加豎向荷載至10 kN 持荷，然后逐級(jí)加水平荷載Q，當(dāng)Q 加到267 kN 時(shí)，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(shí)，墻體破壞，喪失承載力。變形曲線見圖5，破壞現(xiàn)象見圖8。

　?。?）墻片GQ600- F1 由開方槽砌塊砌筑，按方案2 試驗(yàn)，加載程序同GQ600- Y。破壞過程為當(dāng)水平荷載Q 加到220kN 時(shí)，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(shí)，墻片發(fā)出一聲巨響，裂縫隨之加長(zhǎng)、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。

　　（3）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(shí)，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(shí)，墻片發(fā)出一聲巨響，裂縫隨之加長(zhǎng)、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(gè)墻片的試驗(yàn)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(gè)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(diǎn)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(yùn)輸、安裝及內(nèi)部的不均勻性造成的?？梢?，鋼筋網(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(yàn)結(jié)果表明，通過在砌塊上開圓、方槽，增強(qiáng)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(shí)，采用開槽的砌塊是一種有效提高抗剪承載力的方法，同時(shí)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(yàn)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(yàn).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.