再生混凝土小型空心砌块墙体受压承载力试验研究.pdf

第 3 7卷第 2期 2 0 n 年 4月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 5 再生混凝土小型空心砌块墙体受压承载力试验研究 郭樟根， 孙伟民， 沈 丹， 刘佳亮 ( 南京工业大学土木工程学 院， 江苏 南京2 1 0 0 0 9 ) 摘要 ： 对 4片再生混凝土小型空心砌块墙体进行 了轴心 和偏 心竖向荷载作用下 的试验研 究 ， 分析 了再生混 凝土小型空心砌 块墙体在竖向荷载作用下的受力全过程及破坏形态。再生骨料掺入量为 7 5 ， 再生混凝土小型空心砌块强度等级达到 M U 7 5 。研究结果表明， 再生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。受力全过程分为三个阶段： 弹性阶段、 裂缝发展阶段以及破坏 阶段。墙体的偏心受压承载力小于轴心受压承载力。按 G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 砌体结构设计规范 公式计算得到的墙体受压承载力小于试验结果， 通过对试验数据的回归分析， 再生混凝 土砌体承载力的计算可参照 砌体结构设计规范 中有关砌体受压承载力的计算公式。研究成果， 可供再生混凝土小型空心 砌块 的工程应用参考 。 关键词： 再生混凝土空心砌块； 墙体； 受压； 承载力 中图分类号 ： T U 3 7 5 6 文献标识码 ： A 文章 编号 ： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 1 ) 0 20 o 5 0 4 Ex p e r i m e n t a l s t ud y o n t h e 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 r e c y c l e d c o n c r e t e h o l l o w b l o c k ma s o n r y wa l l s G UO Z h a n g g e n， S UN W e i mi n， S HE N Da n， L I U J i a l i a n g ( N a n j i 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 ， C n a ) Ab s t r a c t ： A n e x p e r i me n t a l s t u d y o n t h e 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 r e c y c l e d c o n c r e t e h o H o w b l o c k ma s o n r y wa l l s W a S p r e s e n t e d i n t h i s p a p e r T h e f a i l u r e c h a r a c t e ri s t i c a n d me c h a n i s m ， u l t i ma t e b e a ri n g c a p a c i t y o f r e c y c l e d c o n c ret e h o U o w b l oc k maso n r y w a l l s we re a n aly z e d T h e res ult s o f t h e t e s t s h o w 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 rec y c l e d c o n c r e t e h o H o w b l o c k w a l l a r e s i mi l a r t o o r d i n a r y c o n c r e t e h o ll o w b l ock wa l l s ， w h i c h i 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 ast i c s t a g e， c r a c k d e v e l o p me n t s t a g e a n d t h e d e s t r u c t i o n p h ase T h e p r e s s u r e b e a r i n g c a p a c i ty o f s p e c i m e n s w e r e c al c ula t e d a c c o r d i n g t o f o r mu l a i n m aso n r y s t r u c t u re d e s i g n c o d e ( G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 ) T h e c a l c u l a t i n g r e s ult s a r e t o b e l e s s t h a n t h e e x p e ri me n t a l r e s ult ， S O t h a t t h e p r e s s u r e be a r i n g c a p a c i t y o f r e c y c l e d c o n c r e t e h o ll o w b l o c k wa ll s c a n b e c alc ula t e d a c c o rdi n g t o b u i l d i n g c o d e Th e r e s e a r c h res ult s c a n p r o v i d e ref e r e n c e f o r e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n s o f t h e r e c y c l e d c o nc r e t e ho llo w b l o ck Ke y wo r d s： r e c y c l e d c o n c r e t e h o ll o w b l o c k； wa l l ； c o mp r e s s i o n； b e a r i n g c a p a c i t y U 刖 吾 废弃混凝 土作为再生骨料的重复利用 ， 一直是 国内外研究的重点 。目前 ， 国内外对再生混凝土 的力学性能和结构性能进行 了较系统 的研究 ， 但是 ， 对采用再生混凝土骨料制作墙体材料 ( 再生混凝 土 小型空 心砌块、 再 生混凝 土多孔砖 ) 的研究较 少。 再生混凝土的强度等性能完全满足生产再生混凝土 墙体材料的要求， 因此 ， 开发制作再生混凝土墙体材 收稿 日期 ： 2 0 0 9 1 1 - 0 2 作者 简介 ： 郭樟根( 1 9 7 7一) ， 男 ， 江西吉 安人 ， 博 士 ， 副 教授 ， 级注 册结构工程师 ， 主要从事节能建筑和加固改造方面的研究 与应用 。 基金项 目： 国家 自然科学 基金 资助项 目( 5 0 7 0 8 0 4 5) ； 江苏省 六大人 才高峰基金 资助项 目( 0 7 一 F -O 1 5 ) E ma i I ： z h g g u o 1 6 3 c o m 料是完全可行的。利用废弃的混凝土骨料生产制作 墙体材料， 变废为宝 ， 是 一种极具竞 争力 、 节能环保 的新型墙体材料。 本文试验制作 了再生骨料掺人量为 7 5 、 强度 等级达到 MU 7 5的再生混凝土小型空心砌块， 对 4 片再生混凝土小型空心砌块墙体进行了轴心和偏心 竖 向荷载作用下的试验研究 ， 分析了再生混凝 土小 型空心砌块墙体在竖 向荷载作用下的受力全过程及 破坏形态 ， 为再生混凝土小型空 心砌块 的推广应用 提供依据。 1 试验概况 1 1 试件设计与制作 试件 制作 的再生混凝土砌块 目标强度等级为 MU 7 5 ， 再生骨料掺人量 为 7 5 ， 采 用南 京玛莎新 6 四川建筑科学研究 第姻7卷 型建筑材料有限公司的全 自动设备生产线制作再生 混凝土小型空心砌块 ， 块体实测抗压强度平均值为 8 6 0 MP a ， 砌块外形如图 1所示。 图 1 再生混凝土小型空心砌块外观 F i g 1 Ap p e a r a n c e o fr e c y c l e d c o n c r e t e b l o c k 共制作 4片墙片， 分别编号为 w一 1 ， w- 2 ， w一 3 ， w4。其中 W一 1 ， W- 2为 轴心受 压； W- 3 ， W- 4为偏 心受压， 偏心距 均为 1 5 mm。试 件的尺寸 为 2 0 0 0 m i l l 1 0 0 0 m i l l 1 9 0 rai n ， 顶部设有圈梁， 圈梁截面 尺寸宽 高为 1 9 0 m m X 2 0 0 m m， 圈梁纵筋为 4根直 径为 1 4 l n n l 的 H R B 3 3 5钢筋 ， 箍筋为直径 6 1 T i m、 间 距 2 0 0 1 1 1 1 1 1 的 H P B 2 3 5钢筋。砌块上下孔洞对齐 ， 不 灌浆。墙体试件砌至顶面时 ， 停放 4 d 。当砂浆达到 一 定强度后， 放置钢筋笼， 支护模板， 然后浇筑圈梁 混凝土。试件具体尺寸和外观如图 2 3所示。 图 2 墙体试件尺寸 魂 2 S i z e o f s p e c i me n s 图 3 试件外观 Fi g 3 Appe ar anc e ofs pe c i me n s 1 2 材料力学性能试验 在制作试件的同时， 按相关标准制作砂浆、 混凝 土和砌体材料力学性 能试验试样 ， 试验的同时进 行材料性能试验。试验实测结果见表 1 。 表 1 材料力学性 能试验结果 Ta b l e 1 Av e r a g e m e a s u r e d s t r e n g t h o f mo d e l ma t e r i a l s 1 3加载装置、 制度及测试 内容 试验通过反力架 的水平反力梁来提供竖向力， 顶部设置水平支撑 ， 通过液压加载系统来施加竖向 荷载。该系统由2个 1 0 0 t 的液压千斤顶串连组成。 为了和墙体实际受力情况相符 ， 需要控制墙顶 的水 平位移。在墙体顶部圈梁处加设两点水平支撑， 控 制圈梁的水平位移。试验加载装置如图4所示。 反力 千 ， = 顶反 力梁。 二 且 泊-压 操纵台 _-_一 I I 世 I I I i 图 4 砌体抗压试验装置 Fi g 4 Ex pe r i me nt al e q ui pme nt 墙体 的两个侧 面分别各粘贴 2个 电阻式应 变 片， 试验过程中， 测试墙体竖 向应变随荷载的变化规 律 ， 计算墙体的竖向变形。 初始加载阶段 ， 每级荷载为 5 0 k N， 接近墙体开 裂和极限状态时， 级差加密， 直至墙体破坏。每级荷 载施加后 ， 稳定 3 m i n 。所用液压千斤顶试验前需进 行标定。 2试 验结果及分析 2 1 受力全过程 再生混凝土小型空心砌块墙体在竖向荷载作用 下的受力全过程和破坏形态 ， 同普通混凝土小型空 心砌块墙体的受力性能基本相似。所有试件整个受 压过程， 可以分为 3个阶段 ： ( 1 ) 弹性阶段； ( 2 ) 裂缝发展阶段 ； ( 3 ) 破坏阶段。 试件 w一 1 ， W-2为轴心受压墙体。在加载的初 始阶段 ， 试件处于弹性工作状态； 当荷载分别增加到 8 四川建筑科学研究 第 3 7卷 关于墙体受压承载力计算公式 ， 对本文试验模型进 行了极限承载力计算 - 8 J ： N =tp f A ( 1 ) 式中 轴向承载力 ； 高厚 比JB和轴向力的偏心距 e 对受压 构件承载力的影响系数； ， 砌体轴心抗压强度 ； A砌体的受压面积。 高厚 比采用该规范中的公式计算 ： r ， = p N o ( 2 ) 式中y 。 考虑砌体材料对高厚比的修正系数； 计算高度 ； h混凝土砌块墙体厚度 。 各试件受压承载力计算结果 ， 见表 3 。 表 3 理论计算承载力与试验值的对比 Ta b l e 3 C a l c u l a t e d b e a r i n g c a p a c i t y a n d c o mp a r i s o n w i t h t e s t r e s u l t s A 卢 牌 N k 值 N N k N NNm 2 ra m ， 编号 P W- 2 O 1 9 1 1 5 7 9 0 O 8 31 6 7 8 7 8 6 4 5 0 7 8 5 W- 3 0 1 9 l 1 5 7 9 1 5 0 6 61 5 3 9 9 7 31 6 0 7 3 8 Q ： 2 1 1 ： ! 三 ： 塑! ： ! ： ： 从表3中可以看出， 按 G B 5 0 0 0 32 0 0 1 砌体 结构设计规范 计算的再生混凝土小型空心砌块墙 体的受压承载力， 小于试验结果， 计算值约为试验值 的 8 0 左右。因此 ， 偏 于安全考虑， 再生混凝 土小 型空心砌块墙体 的受压承载力可 以按 G B 5 0 0 0 3 2 o o ( 砌体结构设计规范 中的相关公式计算。 4结论 通过对再生混凝土小型空心砌块墙体在轴心和 偏心荷载作用下的试验研究 和理论分析 ， 可以得到 以下几点结论 ： ( 1 ) 再生混凝土小型空心砌块墙体 的破坏过程 和普通混凝土空心砌块墙体的破坏过程基本相似 ， 同样经历了弹性阶段、 裂缝发展阶段、 破坏阶段 ； ( 2 ) 再生混凝土小型空心砌块墙体在轴心和偏 心荷载作用下的破坏形态， 为裂缝贯通后的受压破 坏 ； ( 3 ) 再生混凝土小型空心砌块墙体的受压承载 力， 可以按 G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 ( 砌体结构设计规范 的 相关公式计算。 参 考 文 献： 1 肖建庄。 王辛， 黄键， 等 再生混凝土空心砌块受压性能分 析 J 结构工程师 ， 2 0 0 6( 3 ) ： 6 8 - 7 1 X i a o J i a n j u a n g ， Wa n g X i n ， H u ng J i a n C o m p r e s s i v e P e r f o r ma n c e o f C o n c r e t e H o l l o w B l o c kM a s o n r y w i t hR e c y cl e d A g g r e g a t e s J J o u rna l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r s ， 2 O O 6( 3 ) ： 6 8 - 7 1 ( in C l l i e s e ) 周贤文 再生骨料混凝土空心砌块的实验研究 J 】 混凝土， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 8 9 - 9 1 Zh o u Xia n we n Ex p e ri me n t a l咖 d y o n a p p l i e a ti o n o f r e c y c l e d a 乎 g r e g a t e s t o p r o d u c e c o n c re t e h o ll o w b l o c k s J C o n c r e t e ， 2 0 o 7 ( 5 ) ： 8 9 - 9 1 Ol i v e i r a M B， Va z q u e z E Th e i n f l u e n c e o f r e s ta i n e d mo i s t u r e i n a g g r e g a t e 8 f r o m r e c y c l i n g o n t h e p r o p e r t i e s of n e w h a r d e n e d C O n - c r e t e J Wa s t e m a n a g e m e n t ， 1 9 9 6 ， 1 6 ( 1 ) ： 1 1 3 1 1 7 S o n o b e M。 e t a 1 S h e a r c h a r a c t e r i s t i c o f RC b e a m wi t h r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e C P r o c e e d i n g s o f th e 2 5 th J S C EA n n u a l M e e t - i n g ， Ka n t o B r a n c h， 1 9 98： 91 2 - 91 3 戴薇原 ， 孙 伟 民， 缪 汉 良 再生 混凝 土 的抗冻 融性 试验 研究 J 混凝土 ， 2 0 0 7 ( 8 ) ： 6 9 - 7 4 刘佳亮， 孙伟民， 郭樟根。 戴微原， 曹其艇。 周彬彬 再生混凝 梁承载力的试验 J 南京工业大学学报 ， 2 o o s ( 5 ) ： 3 8 - 4 2 中华人民共和国国家标准 砌体基本力学性能试验方法标准 s 北京： 中国建筑工业出版社 。 1 9 9 0 GB 5 0 0 0 3-2 0 0 1砌体结构设计规范 S 北京 ： 中国建筑 工业 出版社 ， 2 0 0 2 i