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免烧高掺量粉煤灰砖砌体受力性能的研究

王东威

  一概述1、工程背景砌体结构作为一种传统的结构形式在我国已有数千年的历史。时至今日,我国城乡仍以砌体材料为主要建筑材料,并用以建造的各类房屋仍占到70~90%左右。但是传统的砌体结构存在一些明显的缺点,如自重较大、抗裂性能较差、特别是由于粘土砖用量很大,占用农田,影响工农业生产和我国的可持续发展战略。为了解决这个问题,我国一些城市已经禁止使用粘土实心砖。另一方面,我国是世界上煤炭生产大国,也是以煤为能源的大国。每年排放大量的粉煤灰堆积如山,也是亟待解决的问题。免烧高掺量粉煤灰砖具有重量轻、节土利废、减少环境污染、改善建筑功能等特点,可以在很大程度上缓解由于粉煤灰的大量堆积和粘土砖的全面禁用两方面所造成的压力,已被列入国家建材局新型建材及制品发展导向目录。2、粉煤灰的应用概况国内在利用粉煤灰方面也取得不少成就,除了将粉煤灰用作混凝土掺和料代替部分水泥用于筑路材料外,目前以粉煤灰为主要材料来制作的建材制品有粉煤灰墙板及粉煤灰砖等。由于大都采用了蒸压或蒸养的制作方法,生产工艺较复杂、操作过程要求较严格,产品的生产成本相对较高,在推广应用方面受到一定影响。郑州大学土木工程学院对高掺量粉煤灰砖的加工工艺和配合比进行了专门的试验研究。试验中采用压力成型、自然养护的方法制作了大量试块。根据不同的强度等级,调整各种材料的配合比以及外加剂的掺入量,得到了最佳的组合。试验结果表明,采用压力成型、自然养护的方法制作的试块,它的抗压强度、吸水率和冻融性等各项指标均符合要求。3、本文研究目的及研究内容目前,我国还没有对高掺量粉煤灰砖进行过专门的研究,因此本课题的研究内容及结果可以为编制相应的应用技术规程和完善我国的砌体结构设计规范(GB50003—2001)提供试验依据,可以促进粉煤灰砖在以后的实际工程中的大量应用。结合此目的,本文所作工作如下:郑州大学硕士学位论文1.按照《砌体基本力学性能试验方法标准》(GBJ 29—90)的有关规定进行了免烧高掺量粉煤灰砖的基本材性试验,确定了其强度指标和强度等级。2.进行了30个粉煤灰砖砌体受压试件试验,着重分析了在不同的砂浆强度等级下砌体的抗压强度的计算问题,给出了砌体的受压应力一应变关系以及抗压强度的标准值和设计值的建议取值。3.通过30个粉煤灰砖砌体受剪试件的试验,分析了在不同的砂浆强度等级下试件的抗剪强度的计算问题,给出了砌体抗剪强度的标准值和设计值的建议取值。二 试验研究1、试验方案1)随机抽取粉煤灰砖10块,按照标准试验方法测定该批砖的抗压强度指标。2)以同一强度等级、同一配合比为一取样单位。每一取样单位制作同条件养护砂浆试块两组,按照标准试验方法测定砂浆的抗压强度指标。3)按照要求制作标准抗压试件 30个,3组试件分别采用 MS、M7.5、M10 5个级别的混合砂浆。以百分表量测每级荷载下试件的轴向变形和横向变形。通过千斤顶和反力梁对试件施加轴力,并由传感器量测试件的破坏荷载值。4)按照要求制作由9块砖组成的标准双剪试件30个,采用连续加荷的方法,加载至试件破坏,量测试件的破坏荷载值。2、试验现象分析试验研究结果表明,采用高掺量粉煤灰砖的砌体试件,不仅具有较好的受力性能,而且试件的破坏形态与普通粘土砖砌体非常相似。不论是抗压试件,还是抗剪试件,其承载力均可满足要求。三 受力性能分析1、受压性能分析通过对抗压试验结果与计算结果的比值进行分析知道,按本文建议公式进行计算与实测结果有较好的符合程度且有一定的安全储备。2、受剪性能分析卫郑州大学硕士学位论文通过对抗剪试验结果与计算结果的比值进行分析知道,按本文建议公式进行计算与实测结果有较好的符合程度且有一定的安全储备。四 粉煤灰砖砌体的可靠度分析根据试验结果,按照《建筑结构设计统一标准》的方法求出了粉煤灰砖砌体的抗力统计参数,分析了粉煤灰砖砌体的可靠度水平。五 结论1.通过对免烧高掺量粉煤灰砖的材性试验,主要研究了这种材料的强度指标。结果表明,粉煤灰砖完全能够满足使用的要求。从试验分析中可以看出,免烧高掺量粉煤灰砖的耐久性是需要进一步研究和解决的问题。通过与普通粘土砖的各项指标的比较可以看出,除了强度满足要求以外,粉煤灰砖与砂浆之间具有较好的粘结性能。可见,在今后的砌体结构中,粉煤灰砖将是普通粘土砖的理想替代产品。2.通过对以兔烧高掺量粉煤灰砖为主要承重材料,不同等级砂浆砌筑的轴心抗压试件的试验,着重分析了这种试件的抗压强度、抗压承载力、应力一应变关系等问题。根据试验结果,进……