新型利废自保温混凝土空心砌块砌体抗剪性能试验研究

鲍方伟，孙伟民，郭樟根

（南京工业大学土木工程学院，江苏 南京 210009）

0 前 言

砌体结构在我国广大城镇及农村地区被广泛应用，砌体抗剪性能作为砌体结构的基本性能指标具有重大研究意义，对于抗震设防地区的砌体结构而言，砌体抗剪性能更是衡量结构抗震性能的基本指标。作为尚处于开发阶段的节能墙材——自保温混凝土砌块，目前国内对其抗剪性能研究还较少。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 试验概况

1.1 自保温混凝土砌块

本试验所用的自保温混凝土砌块是由南京玛莎新型建筑材料有限责任公司制作，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，结合实际情况进行了细微调整[2]，混凝土中掺加了珍珠岩及废弃的岩棉。本文配制的自保温混凝土预期强度等级为C15，生产的自保温混凝土砌块预期强度等级为MU7.5。

试验所用混凝土砌块实际达到的强度为7.2 MPa，略低于预期强度。砌块尺寸为190mm×190mm×390mm，如图1所示。

图1 自保温混凝土砌块

图2 加载装置

图3 抗剪试验破坏形态

砂浆试块抗压强度试验结果 表1

自保温空心砌块墙体传热系数为K=0.95 W/(m2K)传热系数均小于《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》[3]（JGJ134-2010）规定的限值1.5 W/(m2K)，达到50%建筑节能要求。

1.2 试件制作

根据《砌体基本力学性能试验方法标准》（GB/T50129-2011）[4]相关规定制作自保温混凝土砌块砌体沿通缝截面抗剪试件，分别编号为A、B、C，每种砂浆各做6个试件，共18个试件，A、B、C三组试件砂浆实测值见表1。自保温混凝土砌块实测抗压强度平均值为7.2MPa。

抗剪强度对比 表2

k5计算值与规范值得比较 表3

试件抗剪试验结果 表4

1.3 试验方法

试验压力机采用匀速连续加载方式，应避免冲击。加载速度宜按试件在1min～3min内破坏进行控制，当抗剪试件的两个受剪面中有一个被剪坏即可认为试件破坏[5]，试验过程中记录试件破坏形态和破坏荷载值。加载装置如图2所示。

2 试验结果及分析

2.1 试验现象

试验中，自保温混凝土砌块砌体抗剪试件从开始加载到完全破坏过程中无裂缝出现，当荷载加至破坏荷载时，受剪面砂浆与砌块粘结面突然发生剪切破坏，是无明显征兆的脆性破坏，试验发现抗剪破坏面砌块表面较为完整，自保温混凝土砌块没有发生破坏。自保温混凝土砌块砌体通缝截面抗剪的破坏形态可分为单剪破坏和双剪破坏两种[6]，本次试验共制作18个抗剪试件，试验中有3个抗剪试件发生双剪破坏。自保温混凝土砌块砌体抗剪试件破坏形态和破坏细节如图3所示。

2.2 试验结果分析

自保温混凝土砌块砌体沿通缝截面抗剪试件是参照《砌体基本力学性能试验方法标准》(GB/T50129-2011)中砌体沿通缝截面抗剪试件进行设计的，故自保温混凝土砌块砌体沿通缝截面的抗剪强度可按《砌体基本力学性能试验方法标准》(GB/T50129-2011)中的公式计算（如式（1）所示），试验发现自保温混凝土砌块砌体抗剪试件破坏过程和破坏形式均与普通混凝土砌块砌体抗剪试验相似，试验结果见表4。从表4中试验数据可知，数据虽然存在一定的离散性，但这与砌体本身的材料特性有很大关系。自保温混凝土砌块砌体抗剪试件达到承载力极限时，受剪面砂浆与砌块粘结面突然发生剪切破坏，为脆性破坏，统计数据发现自保温混凝土砌块砌体抗剪强度与灰缝砂浆强度有关。

现行《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)[7]中规定混凝土砌块砌体沿通缝截面抗剪强度平均值计算公式为：

式中：fv,i——砌体试件的抗剪强度（N/mm2）

Nv——砌体试件的抗剪破坏荷载值（N）

A——试件的一个受剪面的面积（mm2）

现行《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)中规定混凝土砌块砌体沿通缝截面抗剪强度平均值计算公式为：现行《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)中规定混凝土砌块砌体沿通缝截面抗剪强度平均值计算公式为：

式中：fv,i——砌体抗剪强度平均值

k5——与块体类别有关的参数

f2——砂浆抗压强度平均值

表2对比自保温混凝土砌块砌体抗剪强度试验平均值和砌体抗剪强度计算值，发现砌体抗剪强度试验平均值偏大，符合砌体规范要求。

表3对比发现自保温混凝土砌块砌体值k5比规范规定值偏大，原因是由于自保温混凝土砌块的孔洞率较小为32.1%，所以自保温混凝土砌块砌体抗剪强度可以按规范公式计算，且偏于安全。

3 结 论

本文介绍了自保温混凝土砌块砌体沿通缝截面抗剪试验，分析了自保温混凝土砌块砌体抗剪破坏过程和特征，得出自保温混凝土砌块砌体的抗剪强度平均值，并主要得出以下结论。

①自保温混凝土砌块砌体抗剪破坏主要发生在砂浆与砌块粘结面，试验过程中未发生砌块破坏现象，抗剪强度主要取决于砂浆粘结强度和砂浆与砌块的粘结面积。

②自保温混凝土砌块砌体抗剪破坏过程和特征与普通混凝土砌块砌体抗剪破坏过程和特征相似，多数为单面破坏，且破坏时为明显的脆性破坏。

③计算自保温混凝土砌块砌体抗剪强度时，按《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)公式计算并取，且偏于安全。

[1]Guo Zhanggen，Sun Weimin，Wang Jian.Experimental study on seismic behavior of recycled concrete perforated brick masonry[J].Advanced Materials Research，2011.

[2]王剑.节能利废自保温混凝土配合比及耐久性试验研究[D].南京：南京工业大学，2012.

[3]JGJ134-2010，夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4]GB/T50129-2011，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，2011.

[5]GB/T50129-2011，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，2011.

[6]申绘芳.复合自保温混凝土砌块砌体的试验研究[D].杭州：浙江工业大学，2010.

[7]GB50003-2011，砌体结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.