新型利废自保温混凝土砌块墙体热工性能及轴心受压试验研究.pdf

中国科技核心期刊 新 建蟓 新型利废自保温混凝土砌块墙傩 热工性链及S g J l q 受压i 式 验酮究 陈婷婷， 孙伟民， 郭樟根 ， 陈海 ( 南京工业大学 土木工程 学院， 江苏 南京2 1 0 0 0 9 ) 摘要 ： 研究了自 保温混凝土砌块墙体的热工性能和抗压性能。 结果表明： 自保温混凝土墙体的热工性能符合 J G J 1 3 4 2 0 1 O 夏 热冬冷地区居住节能设计标准 中规定的节能标准 ； 自保温混凝土 小型空心砌块墙体在 竖向荷载作用下 的破 环全过程和普 通混凝 土空心砌块墙体基本相似， 受力全过程可分为 3 个阶段： 弹性阶段、 裂缝发展阶段以及破坏阶段。通过对试验数据的回归分析， 自保 温混凝 土砌块砌体 的轴心受压承载力可参照 G B 5 0 0 0 3 -2 0 0 1 体结构设计规 范 中有关砌体受压承载力公式进 行计算 。 关键词 ： 自 保温混凝土空心砌块； 墙体： 热工性能； 受压： 承载力 中图分类号 ： T U 5 2 2 3 + 4 文献标识码 ： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 4 ) 0 5 0 0 6 0 0 4 Ex p e r i me n t a l s t u d y o n t h e t h e r ma l p e r f o r ma n c e a n d t h e a x i a l p r e s s u r e b e a r i n g c a p a c i t y o f n e w wa s t e u t i l i z a ti o n s e ff - i n s u l a t i 0 n c o n c r e t e h o l l o w b l o c k wa l l s C HE N n gi n g ， S U N We i mi n ， GUO Z h a n g g e n， CHE N Ha i ( C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， Na mi n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， N a n j i n g 2 1 0 0 0 9 ， J i a n g s u ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h i s p a p e r s t u d i e d t h e t h e r ma l p e r f o rm a n c e a n d t h e c o mp r e s s i o n b e h a v i o r o f s e rf - i n s u l a t i o n c o n c r e t e h o l l o w b l o c k wall s Ex p e r i me n t a l r e s u l t s s h o we d t h a t t h e t h e rm al p e rfo rm a n c e s o f t h e s e l f - i n s u l a t i o n c o n c r e t e h o l l o w b l o c k wall s s a t i s fie d t h e e n e r g y e f fic i e n c y s t a n d a r d s s t i p u l a t e d b y t h e J GJ 1 3 4 - 2 01 0 “ En e r gy E ffic i e n c y S t a n d a r d s o f Re s i d e n t i a l Ar e a s wi t h Ho t S u mme r a n d C o l d W i n t e r ” I t als o i n d i c a t e d t h a t t h e c o mp r e s s i o n f a i l u r e p r o c e s s o f wall s wa s s i mi l ar t o o r d i n a r y c o n c r e t e h o l l o w b l o c k wall s ， w h i c h wa s d i v i d e d i n t o t h r e e s t a g e s ： e l a s t i c s t a g e ， c r a c k de v e l o p me n t s t a g e an d t h e d e s t r u c t i o n p h a s e On t h e b a s i s o f t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s o n t h e e x p e r i me n t a l r e s u l t s ， t h e p r e s s u r e b e a rin g c a p a c i t y o f wall s c o u l d b e c alc u l a t e d i n a c c o r d a n c e w i t h t h e f o r mu l a p m p o s e d b y t h e GB 5 0 0 0 3 - 2 0 01 C o d e f o r De s i g n o f Maso n ry S t ruc t u r e s ” Ke y wor d s： s e l f - i n s u l a t i o n c o nc r e t e h o l l o w b l o c k： wa l l ； t h e r ma l p e rfo rm a n c e； c o mp r e s s i o n； b e a rin g c a p a c i t y 随着建筑节能工作的不断推广和深入， 江苏省大力发展 节能建筑墙体自保温技术的研究与应用， 开发出一批高强轻 质、 热工性能好、 制作成本低的新型自 保温墙体产品。本试验 研究的自保温混凝土砌块具有热工性能良好、 抗压强度满足 使用要求、 质轻、 节能、 利废、 生产价格低廉、 施工方便等一系 列优点， 而且大规模生产自保温混凝土砌块是解决废弃岩棉 再次利用的关键1 】 。 1 试验 1 1 自保温混凝土砌块 基金项 目： 2 0 1 1 年度省属高校 自然科学研究重大项 目( 1 1 K J A5 6 0 0 0 1 ) 收稿 日期： 2 0 1 3 1 2 2 3 ； 修订 日期 ： 2 0 1 4 0 2 0 2 作者简介 ： 陈婷 婷， 女 ， 1 9 8 7年生 ， 河北泊头 人， 硕士 ， 主要从 事新型 墙体材料与砌体结构研究。E - m a i l ： 8 2 4 8 3 2 4 5 6 q q c o m 。 6 0 新型建筑材料 2 0 1 4 5 本试验所用的自 保温混凝土砌块由南京玛莎新型建筑 材料有限责任公司生产， 采用南京工业大学王剑关于自 保温 混凝土研究的相关理论和配合比进行指导生产闭 ， 结合实际 情况进行了细微调整。 1 1 1 原材料 水泥： 4 2 5 级或5 2 5 级普通硅酸盐水泥； 细骨料： 天然河 砂； 粗骨料： 由于砌块的壁比 较薄， 所以混凝土粗骨料选用5 1 0 m m连续级配； 岩棉： 直径3 - 9 m ， 密度1 5 O k g m 3 ； 珍珠 岩： 粒径0 1 5 1 1 8 m m， 堆积密度8 0 k g m 。 1 1 2 砌块制备 本文配制的自保温混凝土预期强度等级为C 1 5 ，生产的 自 保温混凝土砌块预期强度等级为M U 7 5 。在实际生产过程 中， 可根据自 保温混凝土实际拌制情况并结合工厂以往生产 经验， 对自 保温混凝土的水灰比进行调整。试验所用自 保温 混凝土砌块实际强度为7 2 M P a ， 略低于预期强度。砌块尺寸 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 陈婷婷， 等： 新型利废自 保温混凝土砌块墙体热工性能及轴心受压试验研究 C _ _ - 一热流计的精度系数， 本试验为6 W ( m 2 m V ) 。 通过墙体表面的热流密度平均值为： p g _ _ ( g (2 ) k = l q = 1 式中： 一通过墙体表面的热流密度平均值， w l n 2 ； 口 _ 墙体表面第k 号热流计在f 时 刻的热流密度， W l m ； J 墙体表面热流计的编号； 卜韫度稳定后的某一时刻； p 墙体表面热流计的个数； 口 试验稳定后读取计算的总时刻数。 将表 1 的数据用式( 1 ) 和试( 2 ) 进行计算处理， 得到通过 自保温空心砌块墙体的热流密度值为5 5 7 0 W lm 2 。 一 自 保温空心砌 块墙体热流计法试 验中 热面和冷面热电偶 测得数据如表2 和表 3 所示。 表 2 热面热 电偶 的测试结果 将表2 和表 3 的数据用式( 3 ) 进行计算处理， 墙体冷面和 热面的平均温度为： 6 2 新型建筑材料 2 0 1 4 5 _ _ ( ( 3 ) 式中： 墙体冷面或者热面的平均温度， ； t i 墙体表面第i 号热电偶在f 时刻的温度， ； 卜墙体表面热电偶的编号； 温度稳定后的某一时刻； n 墙体表面热电偶的个数； 一 试验稳定后读取计算的总时刻数。 得到稳定状态下自 保温空心砌块墙体热面与冷面的温度 差为3 1 6 1 。根据式( 1 ) 、 ( 2 ) 和( 3 ) 可最终得到自保温空心 砌块墙体的传热系数为1 3 1 5 W ( m K ) 。 3 砌块墙体抗压试验 对2片自 保温混凝土空心砌块墙体进行轴心抗压试验， 分析了其在竖向 荷载作用下的受力全过程及破坏形态，进而 得到其实际抗压承载力。 3 1 试件制作 试验制作2片自 保温混凝土砌块墙体抗压试件 w一 1 、 w 一 2 ， 试件尺寸为1 8 0 0 m m x l 0 0 0 m m x l 9 0 m m ， 灰缝厚度为 1 0 m 1 ， 项部设有一根 1 0 0 0 m m长的混凝土圈梁， 圈梁截面尺 寸为2 0 0 m m x l 9 0 m m， 圈梁纵向钢筋采用4 根直径 1 4 m m的 H R B 3 3 5 钢筋， 箍筋采用直径6 m m 、 间距2 0 0 m m的H P B 3 0 0 钢筋。墙片尺寸如图4 所示。 6 0 2 0 0 + _ ，I I l l l l I I I l l g 器 l I I I I I l I I I 图 4 墙体试件 尺寸 3 2 试验方法 本次试验通过门式反力架的水平反力梁来提供竖向力， 因千斤顶底面积较小，为防止混凝土圈梁传力不均匀导致砌 体 局部 破坏， 在圈 梁上部再架设一根钢 梁。 通过液压油 泵控制 千斤顶施加竖向荷载， 因油泵油压表读数不准确， 故采用荷载 传感器测量竖向荷载， 本次试验采用分级加载方式进行加载。 首 先对试件进行预加载， 预加载后进行正式 加载， 按每级 荷载 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 丛培良， 等： 聚合物改性沥青填缝料的性能研究 界 面越粗糙、 越干燥， 粘附 性越好； 粘结 层经受腐蚀和冻融后， 粘附强度大幅降低， 且经受重复荷载的能力极度减弱； 经多次 拉伸试验后， 粘结强度明显降低， 但并不一直下降， 随着次数 的增多， 粘结强度基本稳定。 分析主要原因， 界面潮湿， 形成的 水膜降低了填缝料与界面的接触面积， 降低了彼此的粘附性； 当粘结层受到腐蚀时， 腐蚀环境对填缝料造成巨大破坏， 使其 丧失了粘附能力； 当粘结层受到冷热交替的冻融循环时， 填缝 料可能与界面粘结并不紧密，残留的空隙经冻融后逐渐发展 为细小裂纹并进一步扩展， 使粘结强度下降。 度， 并且具有较好的抗拉裂能力。 ( 3 ) B B R试验表明， 聚合物改性沥青填缝料在一 1 2 、 一 l 8 和一 2 43 个温度条件下，无论是蠕变劲度还是蠕变速率 都满足在S H R P 设计体系和沥青结合料路用性能规范中对s 值和m 值提出的要求， 具有良好的低温抗裂性能， 但经薄膜烘 箱老化后， 低温抗裂性能大幅下降。 ( 4 ) 填缝料的界面粘附性能测试表明， 界面越粗糙、 越干 燥， 粘附性越好； 粘结层经受腐蚀和冻融后， 粘附强度大幅降 低， 且经受重复荷载的能力极度减弱； 经多次拉伸试验后， 粘 结强度明显降低。 ( 5 ) 聚合物改性沥青填缝料粘结性优良， 且在拉伸过程中 有较高的的黏度和较好的韧性， 受力拉伸不易脆断。 参考文献 ： ， 一 1 】 Al l a n H F a w c e t t ， T o n y Mc n a l l y ， G e r r y m c n a l l y A n a t t e m p t a t e n - g i n e e r i n g t h e b u l k p r o p e r t i e s o f b l e n d s o f a b i t u me n wi t h p o l y - m e r J A d v a n c e s i n P l o y me r T e c h n o l o g y ， 2 0 0 2( 4 ) ： 2 7 5 - 2 8 6 ( 2 ) 自 保温混凝土砌块墙体轴心受压破坏特征和普通混 凝土砌块墙体轴心受压破坏特征基本相同。 ( 3 ) 抗压试验为验证性试验， 试验中自 保温混凝土砌块墙 体试验极限抗压承载力大于理论计算值， 偏于安全考虑， 可以 实际应用。 ( 4 ) 自保温混凝土砌块墙体轴心受压承载力可以参照 G B 5 0 0 0 3 -2 0 1 1 中 的受压构件承载力公式计算。 参考文献： 【 1 】 赵 晓敏 自保温 混凝土 砌块砌 体基 本力 学性能 试验研 究【 D 】 南 京 ： 南 京工业 大学 ， 2 0 1 1 京： 南京工业 大学 ， 2 0 1 2 【 3 陈海 自保温混凝 土砌块砌 体基本力 学性能试验研 究 D 】 南京 ： 南京工业大学 ， 2 0 1 3 4 】 J G J 5 5 2 O 1 1 ， 普通混凝土配合比设计规程 S 】 5 】 GB T 4 1 1 1 1 9 9 7 ， 混凝土小型空心砌块试验方法 S 】 6 】 李利群， 王杏林， 刘伟庆 新型混凝土小型空一 tb 砌块砌体的力学 性能研究 J 1 新型建筑材料， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 3 6 3 8 【 7 曹其艇 ， 黄颖 ， 张怀 金 节能 型复合混凝 土小型空心 砌块砌体 抗 压试验研究 J 建筑节 能， 2 0 0 8( 6 ) ： 3 7 3 9 【 8 】 刘琳， 叶燕华 ， 孙伟 民， 等 复合混凝土空 tb 砌块砌体抗压承载 力 试验研究叨建筑砌块与砌块建筑， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 1 4 1 7 A N E W BUI L Dl NG MAT E RI AL S 7 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m