混凝土多排孔磚砌體抗彎性能試驗(yàn)研究

混凝土多排孔磚砌體抗彎性能試驗(yàn)研究

彎曲強(qiáng)度是反映堆結(jié)構(gòu)抗彎性能的重要參數(shù)指標(biāo)。砌體結(jié)構(gòu)的彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)包括沿通縫截面彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)和沿齒縫截面彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。由于混凝土多排孔磚還是一種新型墻材,國(guó)內(nèi)外對(duì)其砌體的彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)少有研究。本文對(duì)混凝土多排孔磚砌體兩種形式的彎曲抗拉分別進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得到新型墻體材料混凝土多排孔磚砌體彎曲抗拉試驗(yàn)的破壞特征、破壞形式和破壞機(jī)理,提出了混凝土多排孔磚砌體的彎曲抗拉強(qiáng)度平均值計(jì)算公式,為廣西壯族自治區(qū)推薦性地方標(biāo)準(zhǔn)《砼多排孔磚建筑技術(shù)規(guī)程》DB45/T318—2005的完善與提升提供依據(jù)。1試驗(yàn)材料及試件結(jié)構(gòu)試驗(yàn)試件采用中鐵二十五局集團(tuán)恒元建筑工程有限公司提供的混凝土多排孔磚砌筑,磚塊規(guī)格為240mm×190mm×115mm。采用MU7.5、MU10、MU15三種不同強(qiáng)度等級(jí)的磚和三種不同強(qiáng)度等級(jí)的砂漿M5、M7.5、M10組砌,共5組,每組6件,其中通縫彎曲抗拉試件及齒縫彎曲抗拉試件各3件。試件編號(hào)見(jiàn)表1。1.01~03為沿通縫彎曲抗拉試件,04~06為沿齒縫彎曲抗拉試件,—表示未進(jìn)行試驗(yàn)。本試驗(yàn)參照《砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB129—90進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施。其中,通縫彎曲抗拉試件的規(guī)格是865mm×240mm×190mm(圖1),齒縫彎曲抗拉試件的規(guī)格是1240mm×240mm×190mm(圖2)。試件由一名中等水平瓦工砌筑完成,要求場(chǎng)地平整。并在試件制作完畢,平壓兩皮磚于頂部,為期20d,灑水養(yǎng)護(hù)。相同強(qiáng)度等級(jí)的砂漿采用同一盤(pán),并制作砂漿試塊,與砌體試件在同一條件下養(yǎng)護(hù),試件養(yǎng)護(hù)28d。2試驗(yàn)設(shè)備、加載程序和試驗(yàn)結(jié)果2.1破壞荷載的測(cè)定和記錄加荷設(shè)備采用由試驗(yàn)臺(tái)座、反力架、加荷架、千斤頂、滾動(dòng)支座、荷載分配梁和測(cè)力計(jì)等組成的加荷系統(tǒng)。加載前,在試件上標(biāo)出支座與荷載作用線的準(zhǔn)確位置,并在純彎區(qū)段內(nèi)選3點(diǎn)測(cè)量截面尺寸,精度為1mm。每組選擇3個(gè)試件,測(cè)算自重的平均值,精確至10N。按三分點(diǎn)集中加載,使試件在3~5min內(nèi)破壞。試件破壞時(shí),記錄破壞荷載值和試件破壞特征。若試件破壞處在跨中三分之一長(zhǎng)度之外,應(yīng)視為不正常破壞,該項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)予舍去。2.2彎曲抗拉試驗(yàn)觀察通縫彎曲抗拉試件,從破壞截面的位置看,試件破壞處均在跨中三分之一純彎段內(nèi),都屬于正常破壞;從破壞形式上看,破壞截面均在灰縫處。觀察齒縫彎曲抗拉試件,試件破壞位置也處在跨中三分之一純彎段內(nèi),破壞形式有磚塊體被剪壞及齒縫截面破壞兩種。試驗(yàn)表明:沿通縫和沿齒縫兩種形式的彎曲抗拉試驗(yàn),試件從開(kāi)始加載到預(yù)估破壞值的80%時(shí),試件并沒(méi)有明顯的變化,繼續(xù)加載至測(cè)力計(jì)指針突然回退時(shí),認(rèn)為該試件達(dá)到破壞狀態(tài),其最大荷載讀數(shù)為該試件的破壞荷載值,同時(shí)試件開(kāi)始產(chǎn)生裂縫并且快速擴(kuò)展,導(dǎo)致試件斷開(kāi)最終破壞。觀察整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程,試件在沒(méi)有預(yù)兆的情況下突然破壞,此現(xiàn)象表明混凝土多排孔磚砌體具有脆性破壞特征。3梁等附件選用的計(jì)算公式由于目前沒(méi)有專(zhuān)門(mén)關(guān)于混凝土多排孔磚砌體彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),本試驗(yàn)試件的設(shè)計(jì)參照了《砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB129—90彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)的規(guī)定,單個(gè)試件沿通縫或沿齒縫截面的彎曲抗拉強(qiáng)度計(jì)算公式也取《砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB129—90中公式(1),該式考慮了荷載分配梁等附件自重的影響,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2和表3。ftm,m=(Ntm+0.75G)lbh2ftm,m=(Νtm+0.75G)lbh2,(1)式中,ftm,m為試件的彎曲抗拉強(qiáng)度(N/mm2);Ntm為試件的抗彎破壞荷載值,包括荷載分配梁等附件的自重(N);G為試件的自重(N);l為試件的計(jì)算跨度(mm);b為試件的截面寬度(mm);h為試件的截面高度(mm)。《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003—2001規(guī)定按式(2)計(jì)算砌體的彎曲抗拉強(qiáng)度平均值:ftm,m=k4f2??√ftm,m=k4f2,(2)式中:ftm,m為砌體的彎曲抗拉強(qiáng)度平均值(MPa);k4為與塊體類(lèi)型有關(guān)的系數(shù),燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚沿通縫取0.125,沿齒縫取0.250。通縫彎曲抗拉試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2,齒縫彎曲抗拉試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。其中:f1為混凝土多排孔磚的抗壓強(qiáng)度平均值;f2為砂漿抗壓強(qiáng)度平均值;fctm,mtm,mc為按規(guī)范規(guī)定燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚彎曲抗拉強(qiáng)度平均值的公式計(jì)算值。4塊體與砂漿強(qiáng)度組合的影響①施工質(zhì)量的影響分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn),同組同類(lèi)別各試件的試驗(yàn)值差別較大。一般而言,施工質(zhì)量差異是造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性最主要的原因。②砌體砌筑方式的影響砂漿與塊體的整體性能由于不同的砌筑方式而表現(xiàn)不同,分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出,通縫截面破壞的試件強(qiáng)度值比沿齒縫截面破壞的試件低很多。③砂漿與塊體強(qiáng)度組合的影響分析表2及表3的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,第5組試件的強(qiáng)度最高,與公式(2)ftm,m=k4f2??√ftm,m=k4f2計(jì)算的結(jié)果不符(只考慮砂漿強(qiáng)度,不計(jì)試件中塊體強(qiáng)度差異因素)。用同盤(pán)砂漿砌筑的第4組與第5組試件,它們的試驗(yàn)值在其他條件相同的情況下應(yīng)該相差很小,但實(shí)際不然,第5組(與MU15的磚組砌的試件)試驗(yàn)值遠(yuǎn)大于第4組(與MU10的磚組砌的試件),說(shuō)明砌體強(qiáng)度受到塊體與砂漿強(qiáng)度最優(yōu)組合的影響;第5組試件(不管沿通縫截面還是沿齒縫截面)的彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)值均最大,可以說(shuō)明塊體與砂漿強(qiáng)度之間存在最優(yōu)組合。5混凝土多排孔磚砌體彎曲強(qiáng)度通過(guò)表2和表3的試驗(yàn)結(jié)果可知,彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)值明顯高于套用目前規(guī)范公式計(jì)算值,所以對(duì)于這種新型墻材混凝土多排孔磚顯然不宜直接套用目前其他規(guī)范公式,須提供更加符合其自身性質(zhì)的專(zhuān)門(mén)規(guī)范?；炷炼嗯趴状u砌體沿通縫彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)值與規(guī)范計(jì)算值比值的平均值為2.97,變異系數(shù)為17%,沿齒縫彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)值與規(guī)范計(jì)算值比值的平均值為2.14,變異系數(shù)為19%。利用回歸分析得到混凝土多排孔磚砌體彎曲抗拉強(qiáng)度平均值計(jì)算公式為:沿通縫ftm,m=0.41f2??√,(3)ftm,m=0.41f2,(3)沿齒縫ftm,m=0.54f2??√ftm,m=0.54f2。(4)經(jīng)驗(yàn)算,誤差值為5%~13%,說(shuō)明建議公式與試驗(yàn)結(jié)果符合較好,基本反映了混凝土多排孔磚砌體在受彎條件下的真實(shí)情況。6從斷的破壞看①通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),混凝土多排孔磚砌體沿通縫彎曲抗拉破壞截面均在灰縫處,而沿齒縫彎曲抗拉破壞截面形式有沿磚塊被剪斷的破壞與沿齒縫破壞兩種形式。②混凝土多排