混凝土多排孔磚砌體抗彎性能試驗研究

混凝土多排孔磚砌體抗彎性能試驗研究

彎曲強度是反映堆結構抗彎性能的重要參數(shù)指標。砌體結構的彎曲抗拉強度試驗包括沿通縫截面彎曲抗拉強度試驗和沿齒縫截面彎曲抗拉強度試驗。由于混凝土多排孔磚還是一種新型墻材,國內(nèi)外對其砌體的彎曲抗拉強度試驗少有研究。本文對混凝土多排孔磚砌體兩種形式的彎曲抗拉分別進行了試驗研究,得到新型墻體材料混凝土多排孔磚砌體彎曲抗拉試驗的破壞特征、破壞形式和破壞機理,提出了混凝土多排孔磚砌體的彎曲抗拉強度平均值計算公式,為廣西壯族自治區(qū)推薦性地方標準《砼多排孔磚建筑技術規(guī)程》DB45/T318—2005的完善與提升提供依據(jù)。1試驗材料及試件結構試驗試件采用中鐵二十五局集團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、MU15三種不同強度等級的磚和三種不同強度等級的砂漿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。試件編號見表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,—表示未進行試驗。本試驗參照《砌體基本力學性能試驗方法標準》GB129—90進行方案的設計和實施。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。相同強度等級的砂漿采用同一盤,并制作砂漿試塊,與砌體試件在同一條件下養(yǎng)護,試件養(yǎng)護28d。2試驗設備、加載程序和試驗結果2.1破壞荷載的測定和記錄加荷設備采用由試驗臺座、反力架、加荷架、千斤頂、滾動支座、荷載分配梁和測力計等組成的加荷系統(tǒng)。加載前,在試件上標出支座與荷載作用線的準確位置,并在純彎區(qū)段內(nèi)選3點測量截面尺寸,精度為1mm。每組選擇3個試件,測算自重的平均值,精確至10N。按三分點集中加載,使試件在3~5min內(nèi)破壞。試件破壞時,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度之外,應視為不正常破壞,該項試驗數(shù)據(jù)應予舍去。2.2彎曲抗拉試驗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。試驗表明:沿通縫和沿齒縫兩種形式的彎曲抗拉試驗,試件從開始加載到預估破壞值的80%時,試件并沒有明顯的變化,繼續(xù)加載至測力計指針突然回退時,認為該試件達到破壞狀態(tài),其最大荷載讀數(shù)為該試件的破壞荷載值,同時試件開始產(chǎn)生裂縫并且快速擴展,導致試件斷開最終破壞。觀察整個試驗過程,試件在沒有預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梁等附件選用的計算公式由于目前沒有專門關于混凝土多排孔磚砌體彎曲抗拉強度試驗的相關標準,本試驗試件的設計參照了《砌體基本力學性能試驗方法標準》GB129—90彎曲抗拉強度試驗的規(guī)定,單個試件沿通縫或沿齒縫截面的彎曲抗拉強度計算公式也取《砌體基本力學性能試驗方法標準》GB129—90中公式(1),該式考慮了荷載分配梁等附件自重的影響,計算結果見表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為試件的計算跨度(mm);b為試件的截面寬度(mm);h為試件的截面高度(mm)?！镀鲶w結構設計規(guī)范》GB50003—2001規(guī)定按式(2)計算砌體的彎曲抗拉強度平均值:ftm,m=k4f2??√ftm,m=k4f2,(2)式中:ftm,m為砌體的彎曲抗拉強度平均值(MPa);k4為與塊體類型有關的系數(shù),燒結普通磚和燒結多孔磚沿通縫取0.125,沿齒縫取0.250。通縫彎曲抗拉試驗結果見表2,齒縫彎曲抗拉試驗結果見表3。其中:f1為混凝土多排孔磚的抗壓強度平均值;f2為砂漿抗壓強度平均值;fctm,mtm,mc為按規(guī)范規(guī)定燒結普通磚和燒結多孔磚彎曲抗拉強度平均值的公式計算值。4塊體與砂漿強度組合的影響①施工質量的影響分析試驗數(shù)據(jù)可見,同組同類別各試件的試驗值差別較大。一般而言,施工質量差異是造成試驗數(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,分析試驗數(shù)據(jù)得出,通縫截面破壞的試件強度值比沿齒縫截面破壞的試件低很多。③砂漿與塊體強度組合的影響分析表2及表3的試驗結果可以看出,第5組試件的強度最高,與公式(2)ftm,m=k4f2??√ftm,m=k4f2計算的結果不符(只考慮砂漿強度,不計試件中塊體強度差異因素)。用同盤砂漿砌筑的第4組與第5組試件,它們的試驗值在其他條件相同的情況下應該相差很小,但實際不然,第5組(與MU15的磚組砌的試件)試驗值遠大于第4組(與MU10的磚組砌的試件),說明砌體強度受到塊體與砂漿強度最優(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)的彎曲抗拉強度試驗值均最大,可以說明塊體與砂漿強度之間存在最優(yōu)組合。5混凝土多排孔磚砌體彎曲強度通過表2和表3的試驗結果可知,彎曲抗拉強度試驗值明顯高于套用目前規(guī)范公式計算值,所以對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的專門規(guī)范?；炷炼嗯趴状u砌體沿通縫彎曲抗拉強度試驗值與規(guī)范計算值比值的平均值為2.97,變異系數(shù)為17%,沿齒縫彎曲抗拉強度試驗值與規(guī)范計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度平均值計算公式為: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)驗算,誤差值為5%~13%,說明建議公式與試驗結果符合較好,基本反映了混凝土多排孔磚砌體在受彎條件下的真實情況。6從斷的破壞看①通過試驗發(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