加气混凝土墙板抗弯性能研究.pdf

5 6 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 第 4 7 卷第 1 期 2 0 1 6年 1 月 Vo 1 4 7 No 1 J a n 2 0 1 6 加气混凝土墙板抗弯性能研究 张国伟 ，陈博珊 ，苗启松 ，李光耀 ，吴 徽 ( 1 北京建筑大学 “ 工程结掏与新材料”北京市高等学校工程研究中心，1 0 0 0 4 4 ，北京 ； 2 北京建筑设计研究院复杂结构研究所，1 0 0 0 3 9 ，北京 ) 摘 要：为研究各个因素对加气混凝土墙板抗弯眭能的影响，6 块加气混凝土板进行四分点加载试验。 试验结果可得，外挂加气混凝土板以弯剪破坏为主。钢筋与混凝土在较大荷载下发生了粘结滑移现象。钢筋 与加气混凝土粘性眭能差可总结为以下几个因素，钢筋锈蚀，加气混凝土强度较低，浆体流动生差，钢筋与 加气混凝土接触表面积少，无箍筋和光圆钢筋粘结差等因素。最后结合理论分析可知，开裂荷载理论值相比 试验值比较保守 ， 具备一定的安全储备。 关键词：加气混凝土；抗弯试验 ；粘绪性能；外挂墙板 中图分类号：T U5 2 2 3 2 文献标志码 ：A 文章编号：1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 0 5 6 0 5 RES EARCH ON BENDI NG BEHAV1 OR OF AUTOCLAVED AERATED CONCRETE S LABS ZH ANG Gu o - we i ， CHEN Bo s h a n ， MIAO Qi s o n g 2 ，LI Gua n g- y a o ， W U Hu i ( 1 _Be ij i n g Hi g h e r I n s t i t u t i o n E n g i n e e r i n g R e s e a r c h Ce n t e r o f Civ i l E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e a n d Re n e w a b l e Ma t e r i a l ， Be i j i n g Un i v e r s i t y o f Civ i l E n g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e ， 1 0 0 0 4 4 ，Be i j i n g ， C h i n a； 2 B e ij i n g B u i l d i n g Co n s t ruc t i o n Re s e a r c h I n s t i t u t e Co L t d ， 1 0 0 0 3 9 ，Be i j in g ， C h i n a) Abs t r a c t ： I n o r d e r t o s t u d y t he b e n d i n g a n d b o n d i n g pr o p e r t y o f t h e a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e p a n e l s ， 6 s pe c i me ns we r e t e s t e d i n a f o u r p oi nt b e n d t e s t un d e r a t e s t fla me u s i n g mo no t o n i c a l l y i n c r e a s i n g l o a d t i l l f a i l u r e Th i s p a pe r wa s c o nc e r ne d wi t h t h e i nflu e n c e o f t h e a r e a o f r e i n f o r c e me n t o n t h e fle x u r a l a n d b o n d i n g p e r f o r ma n c e o f AAC s l a bs Th e e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e f a i l u r e p a t t e rn o f AAC p a n e l s c o u l d b e d e fi ne d a s t h e be n d i n g - s h e a r f a i l u r e a n d t h e r e i n f o r c i n g b a r s k e l e t o n s s l i p s d u r i n g b i g d e f o r ma t i o n a n d l oa dTh e r e s u l t o f p o o r p e r f o r ma n c e o n t h e b o n d be h a vi o r c o u l d b e s u mma r i z e d a s t h e s e i n d e x e s ， s u c h a s ， t h e c o r r o s i o n o f b a r ，t h e c o n t a c t a r e a o f r e i n f o r c i ng s t e e l b a r a n d AAC， t h e e f f e c t o f s t i r r u ps ， t he ba d flu i d i t y of s l u r r y a n d l ow i n t e n s i t y o f AAC Be s i d e s ， a t h e o r e t i c a l a na l ys i s wa s c o n d u c t e d t o pr e d i c t t h e c r a c ki ng l oa d of t he AAC p a ne 1 The f o r mul a p r o p o s e d b y na t i o n a l s t a n d a r d wa s c o ns e r v a t i v e ，e n s u r i ng t h e l a r g e s a f e t y s t o c k Ke y wo r d s ：Au t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e ；fle x u r a l p e r f or ma nc e ；bo n d i n g p r o p e r t y；e x t e r n a l p a n e l 加气混凝土是一种多孔轻质混凝土，它具有自重 目前国内关于加气混凝土与钢筋粘结性能研究的试验 轻、易加工、保温好、耐火性好等优良特性，对减少 欠缺，理论也并未进行深入分析。本文首先依据 6 块 建筑自重， 降低建筑能耗， 具有特别重要的意义。可 板材 2 种配筋面积的加气混凝土进行抗弯眭能试验， 兼作保温和承重材料，是当今能源紧缺时代较为理想 得到了荷载 位移曲线和破坏现象。从曲线和现象中 的节能材料之一 1】 。 提出了钢筋与混凝土在较大荷载下发生了粘结滑移现 加气混凝土的粘结问题，不仅在实际工程中具有 象。然后从理论上进行分析解释，为进一步深入地了 重要作用，在理论计算也起到关键作用。钢筋混凝土 解加气混凝土与钢筋粘结机理奠定基础 3 1 ( 图 1 )。 结构受到较大外荷载时，钢筋和混凝土之间产生相对 滑移 ，钢筋与混凝土无法共同工作 ，承受荷载 2 。 考虑到加气混凝土外挂板是非受力构件，作为围 护体系一般承受较 j 、 的往复风荷载和水平地震作用。 同时考虑工厂加工焊接的方便，故一般加气混凝土板 采用光圆钢筋。 光圆钢筋与加气混凝土的粘结力较低。 收稿 日期 ：2 0 1 5 1 0 - 0 9 基金项目： 科研基地建设 一 节能减排协同创新中心 ( 2 0 1 1 协同刨新 中心 ) ( 2 0 1 5 ) ， 北京市新型墙体材料专项基金支持项目( 2 0 1 3 0 9 1 0 ) 作者简介 ： 张国伟 ( 1 9 7 9 一) ，男，山东聊城人，副教授，博士，主要 研究方向为加 气混凝土技术 ，e ma i l ： z h a n g g u o we i b u c e a e d u c n 1 试验概 括 1 1 试件材料 本试验方法根据 G B T 1 1 9 6 9 -2 0 0 8 蒸压加气混 凝士眭能试验方法，蒸压加气混凝土标准试件进行 抗压试验， 得出试件的试测抗压强度。将试件放在万 能材料试验机的下压板的中心位置 ，试件的受压方向 应垂 直于 制品的发气方 向。开动试验机 ，连续而均 匀地加载，直至试件破坏 。按照规范 G B T 2 2 8 1 2 0 1 0 金属材料拉伸试验：室温试验方法，本次试 验 采用 HP B3 0 0的光圆钢 筋，直径规格为 5 ， 8和 6 0 建筑技术 第 4 7卷第 1期 裂荷载理论值相比试验值比较保守 ， 具备比较大的安 全储备 。 3 2 抗弯承载力 按 照 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0 混凝 土 结构设计规范 中双筋矩形截面受弯构件正截面的承载力计算公式 ， 由水平力和力矩平衡条件可知： 表 5 板的延性系数 配筋面 积 屈服挠度 极限挠 度 延性系数 编号 m i l l m m m m A一 1 1 5 0 1 9 5 4 5 6 71 2 9 0 A一 2 1 5 0 21 61 5 8 0 3 2 6 8 B 1 1 3 2 1 4 1 2 1 0 0 2l 7 0 9 B- 2 l 3 2 1 4 9 O 9 5_3 5 6 - 3 9 一 般将加 气混凝土即将压坏的状态作为其正截 面承载力计算， 由于加气混凝土的抗拉贡献和钢筋的 抗压贡献较小，可忽略不计。根据我国现行的J G J T 1 7 2 0 0 8 蒸压加气混凝土建筑应用技术规范口 规定，配筋加气混凝土板材正截面抗弯承载力按下 列公式计算 ： 0 7 5 f b x ( h o x ) ( 5 ) f c b x ： 4 式中： 为弯矩设计值； 为加气混凝土抗压强 度设计值 ；b为板材截面宽度 ； 。 为截面有效高度 ；X 为加气混凝土受压区的高度。 对比公式 ( 4 ) 和 ( 5 ) 可知，两个公式基本一样 ， 公式 ( 5 ) 对钢筋的抗压贡献省略不算，两个公式的系 数 也不同。我国 混凝土结构设计规范确定，当 混凝土等级不超过 C 3 0 时，。 c = 1 。由于加气混凝土 墙板为工厂定制，现场拼装，在运输和拼装过程中 有可能产生不同程度的损坏，故公式 ( 5 ) 中乘以系数 0 7 5 ( 1 3 3 的倒数 ) 进行折算。故公式 ( 5 ) 的计算结果 偏于安全。 3 3 墙板的延性分析 延性是指构件或构件的某个截面从屈服开始到达 最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降 期I司的变形能力。廷生 越好，地震时候耗能就越好， 避免脆性破坏。采用位移延性系数 来评价加气墙 板的延性。即 ： 6 式中： 为截面极限破坏时的变形；A 为截面 屈服时的变形。 由式 ( 6 ) 计算加气混凝土板的廷眭系数见表 5 。 由表 5可知 ，随着配筋面积增加 ，加气混凝土墙 板跨中极限挠度下降。同时和普通混凝板类似加气混 凝土板的延性系数下降。 ( 1 )加气混凝土板的受力过程与普通混凝土板 相似， 正截面工作可划分为三阶段， 分别为弹 5介 段、 带裂缝工作阶段和破坏阶段。 ( 2 )随着配 筋面积从 1 3 2 mm 提高到 1 5 0 mm ， 板材延性下降，开裂荷载明显上升，但极限荷载基本 不变。配筋数量较多，则加气混凝土板材破坏特征表 现为裂缝密集而宽度较细。 ( 3 ) 加气混凝土板在较大荷载和变形下会出现 钢筋骨架的滑移 。光面钢筋直径的粗细会对钢筋与加 气混凝土的粘结有影响，对开裂荷载影响较小，对极 限荷载影响比较大。 ( 4) 浆体流动 眭较差容易使钢筋上部留下孔洞， 从而引起钢筋与混凝土粘结力下降 。其中上层钢筋网 片尤为严重。 ( 5 )由于采用人工后期点焊拉结钢筋的方式将 上下网片连接 ，后续发现因为焊点处的防腐无法保障 且效率低下容易引起纵筋与竖向拉结钢筋交点处锈蚀 严重。钢筋的锈蚀会引起附近加气混凝土层的剥落， 使得光面钢筋与混凝土的粘结力开始下降。 ( 6 ) 通过增加板材的横向钢筋数量，有助于提 高钢筋网片与加气混凝土的粘结作用。 参考文献 1 C a i j u n S ， F o u a d HF A u t o c l a v e d A e r a t e d C o n c r e t e p r o p e r t i e s a n d s t r u c t ur a l d e s i g n Ame r i c a n Co nc r e t e I ns t i tu t e ； 2 00 5 Sp e c i a l Pu bl i c a t i o n 22 6 【 2 】 Mo YL ， C h a rt J B o n d a n d s l i p o f p l a i n r e b a r s i n c o n c r e t e J Ma t e r C i v i l E n g 1 9 9 6 ； 8 ( 4 ) ： 2 0 8 1 1 3 3 程才渊 蒸压加气混凝土板及连接研究 【 D 上海 ：同济大学， 2 0 08 4 G B T 1 1 9 6 9 -2 0 0 8 ，蒸压加气混凝士眭能试验方法 s 5 G B T2 2 8 1 2 0 l O ，金属材料拉伸试验：室温试验方法 s 【 6 李志龙，程才渊 蒸压加气混凝土楼板抗弯性能试验与有限元理 论分析 J 结构工程师 ， 2 0 1 4 ， 3 0( 1 ) ：1 6 5 1 7 0 7 胡建军 加气混凝土板抗弯眭能分析及节点试验研究 【 D 上海： 同济大学 ，2 0 0 6 8 】李悦 ，颜超，辜中伟 钢 筋混凝土锈蚀膨帐 力的数值模拟研 究 【 J 】 l 建筑技术 ， 2 0 1 3 ，4 4 ( 3 ) ： 1 9 8 2 0 1 9 J G J T 1 7 -2 0 0 8 ，蒸压加气混凝土建筑应用技术规程 s