试论新型混凝土横孔空心砌块砌体受压性能.docVIP

　　试论新型混凝土横孔空心砌块砌体受压性能 　摘 要：针对混凝土竖孔空心砌块存在的热、渗、裂等问题，提出并研究了一种混凝土横孔空心砌块.通过对9组（共54个）这种混凝土横孔砌块砌体的受压性能试验研究，了解了这种新型横孔砌块砌体的变形特征及破坏机理.基于试验结果并参考现行国家规范，提出了这种新型横孔砌块砌体的抗压强度计算方法.通过引入砌体对数型应力应变关系模型，得到了这种新型横孔砌块受压应力应变计算公式和弹性模量计算方法，对比结果表明，弹性模量计算值与试验值吻合良好.本文工作解决了新型横孔砌块抗压强度设计问题，为单轴受压下新型横孔砌块的内力分析和有限元分析提供了重要依据. 　　关键词：横孔；空心砌块；受压性能；弹性模量；单轴受压 　　中图分类号：TU311.4;TU362 1.2 破坏过程 　　从整个过程来看，新型横孔砌块砌体的破坏过程，可以分为三个阶段.试件裂缝分布形态见图3，破坏形态见图4. 　　第一阶段，从砌块开始受压到出现初裂.与一般砌块砌体相同，此时的应力应变呈线性关系，反映了砌体处于弹性工作阶段.从砌体受压开始到压力增加到破坏荷载的60%~70%，水平砂浆层出现第一批细微裂缝①，如果卸掉荷载，裂缝不会继续开展． 　　第二阶段，随着荷载逐级增加，裂缝①继续发展，砌块的顶部和底部出现第二批裂缝②，压力到达破坏荷载的80%~90%时，首先在单个砌块的高度内贯通，同时沿着竖向砂浆缝在砌体内不断发展． 　　第三阶段，砌块顶板与底板和侧板交接处出现第三批裂缝③，伴随有短促脆响，砌块裂缝不断发展，裂缝②逐渐形成沿砌体贯通的竖向裂缝，压力到达破坏荷载的90%~97%时，即使不再增加荷载，裂缝仍将继续扩展，砌块表面混凝土出现剥落现象.继续增加荷载最终由于裂缝②不断延伸和变宽，第一皮砌块突然破坏成两半.这一阶段中，有部分试件砌块顶板与侧板连接处由于裂缝③的变宽、延伸而突然断裂破坏，这两种破坏都具有很明显的脆性. 　　新型横孔砌块砌体的破坏过程与实心砖砌体相似，但新型横孔砌块砌体破坏有以下特点：脆性比实心砖砌体要大，裂缝少而集中，容易在竖向灰缝或顶板与侧板交界折角处产生应力集中形成主裂缝，裂缝出现较晚，一旦开裂就会迅速破坏. 　　2 试验结果与分析 　　2.1 新型横孔砌块砌体的抗压强度分析 　　目前国内外建议采用的砌体抗压强度公式一般是以试验为基础，通过统计的方法得到的经验公式.这些公式一般都将砂浆强度和砌块强度作为砌体抗压强度公式的变量.我国砌体结构设计规范建议采用的砌体抗压强度的计算公式为： 　　fm=k1fα1(1+0.07f2)k2.（1） 　　式中：fm为砌体抗压强度平均值（MPa）；f1，f2分别为块体和砂浆抗压强度的平均值（MPa）；α，k1为与块材类别及砌体类别有关的参数；k2为砂浆强度较低或较高时对砌体抗压强度的修正系数. 　　对于混凝土砌块砌体，式（1）中α，k1和k2分别取0.9，0.46和1.0.与一般竖孔混凝土砌块砌体相比，新型横孔砌块砌体受压方式有较大的不同，这种砌块砌体上下皮砌块有一部分直接接触.开裂前，竖向压力分别通过砌块本身的混凝土材料和砂浆两条路径向下一皮砌块传递；一般情况下灰缝会先于混凝土材料发生破坏.灰缝破坏后，竖向压力只能通过混凝土材料向下传递，顶板与侧板的折角处容易产生应力集中而出现裂缝，顶板开裂后，砌块侧板中会产生平面外弯矩，使得作为主要承力结构的侧板不能发挥强度，容易发生失稳破坏.本文将验算式（1）是否适用于新型横孔砌块砌体抗压强度的计算. 　　新型横孔砌块受压强度试验值fm0与式（1）规范计算值fm对比结果见表2，由表2可以看出，式（1）不适用于新型横孔砌块砌体抗压强度计算，其计算值偏于不安全，块体强度相同，砂浆强度越高，计算结果偏差越大；砂浆强度相同，块体强度越高，计算结果偏差越大；块体强度与砂浆强度相差越大，计算结果偏差越大. 　　本文对新型横孔砌块砌体抗压强度试验结果进行拟合分析，提出了新型横孔砌块的抗压强度计算公式，即式（2）. 　　fm2=0.2f1+0.3f2. （2） 　　式中：fm2为新型横孔砌块砌体抗压强度计算值（MPa）；f1，f2分别为块体和砂浆抗压强度的平均值（MPa）. 　　式（2）计算值fm2与新型横孔砌块受压强度试验值fm0对比结果见表2，从表2可以看出，式（2）能很好地复合新型横孔砌块砌体的抗压强度计算，且形式简单，其精度满足工程设计要求. 　　2.2 新型横孔砌块砌体应力应变关系分析 　　国内外学者从不同角度对砌体应力应变关系