前言

　　本文所述承重節(jié)能復(fù)合混凝土砌塊具有以下主要特性：(1)砌塊內(nèi)鑲嵌聚苯乙烯板，具有優(yōu)良的保溫、隔熱、隔聲性能，該砌塊墻體能達(dá)到節(jié)能50％效果，符合建筑節(jié)能要求；(2)保溫側(cè)聚苯板利用燕尾槽將保溫材料與混凝土保護層鑲嵌，增強了2種變形和質(zhì)地很大不同材料的相互連接，確保保溫層及混凝土保護層在受力中不脫落；(3)承重側(cè)的空心率達(dá)47％，從而達(dá)到減輕結(jié)構(gòu)自重的目的。該砌塊既有混凝土小型空心砌塊施工方便、易于配筋、強度高、質(zhì)輕等優(yōu)點，又能使建筑達(dá)到良好的節(jié)能、隔聲效果，是一種集節(jié)能、隔熱、隔聲性能于一體的節(jié)能型復(fù)合混凝土砌塊。

　　為加快承重節(jié)能復(fù)合砌塊的推廣應(yīng)用，為設(shè)計、施工提供相應(yīng)的技術(shù)依據(jù)，有必要對承重節(jié)能復(fù)合砌塊砌體的力學(xué)性能進行全面、系統(tǒng)的試驗研究。本文根據(jù)GBJ 129—90《砌體基本力學(xué)性能試驗方法》、GB／T4111—1997《混凝土小型空心砌塊試驗方法》的規(guī)定，對承重節(jié)能復(fù)合混凝土砌塊砌體進行了抗壓、抗剪以及彈模等試驗，為該種砌塊在節(jié)能建筑新型墻體材料中的推廣使用提供基礎(chǔ)。

　　1   試驗概況

　　1.1   砌塊尺寸與試件

　　試驗用砌塊采用南京瑪莎新型建材有限公司砌塊廠引進德國生產(chǎn)線設(shè)備生產(chǎn)的承重節(jié)能復(fù)合砌塊。砌塊的結(jié)構(gòu)構(gòu)成：(1)承重側(cè)：長×寬×厚為190mm×190mm×190mm的混凝土空心砌塊；(2)保溫隔熱側(cè)為25mm+15 mm厚的聚苯乙烯板；(3)聚苯板外為與承重側(cè)材質(zhì)相同的混凝土保護層，厚度25mm。

　　1.1.1  受壓試件

　　受壓試驗包括軸壓和偏壓，分3批進行，第1批試件編號為Wa-1、Wa-2和Wb-1；第2批試件編號為Wa-3、Wa-4、Wb-2；第3批試件編號為Wc-1、Wc-2、Wc-3，Wd-1、Wd-2、Wd-3，We-1、We-2、We-3。試件尺寸等詳細(xì)情況如表1所示。其中試件Wa-2、Wa-4墻體中設(shè)置有拉結(jié)鋼筋，Wa、Wb墻體設(shè)置有圈梁；Wa試件高厚比為7.4，Wb試件高厚比為3.7，Wc、Wd、We試件高厚比為2.2，所有試件均采用M7.5砂漿制作。

　　1.1.2受剪試件

　　實際工程中豎向灰縫的砂漿很難飽滿，且由于砂漿硬化時收縮會大大削弱甚至完全破壞豎向灰縫和塊體的粘結(jié)問。本抗剪試驗不考慮豎向灰縫的粘結(jié)強度，只對砌體沿通縫截面的抗剪強度進行試驗研究。試驗試件分別采用M5、M7.5、M10 三種強度的砂漿砌筑，灰縫厚度控制在8~10 mm。試件砌筑完畢后，立即在試件頂部平壓一皮砌塊，平壓時間不少于14 d。試件在室內(nèi)自然條件下養(yǎng)護28 d后進行試驗?？辜魳?biāo)準(zhǔn)試件制作方法參照GBJ 129—90的規(guī)定進行。

　　1.1.3  彈性模量及泊松比

　　彈性模量和泊松比試件采用不同強度的砂漿砌筑，其高×寬×厚為590 mm×390 mm×270 mm。試件砌筑于有吊鉤的剛性墊板上，上下表面用1：3水泥砂漿找平，砂漿厚度為10mm，并采用水平尺檢查其平整度。在配置不同強度的同時，各預(yù)留一組砂漿試塊進行同條件養(yǎng)護，達(dá)到28 d時，與墻片一起試壓。

　　1.2   試驗方法

　　1.2.1  軸心和偏心受壓

　　受壓試驗通過液壓加載系統(tǒng)來施加豎向荷載，加載制度按GBJ129—90有關(guān)規(guī)定進行。試件不考慮保護層和聚苯層對承載力的貢獻(xiàn)，即主塊的中心即為砌體截面的中心。加載制度采用2階段分級加載，初期階段：每級荷載約65 kN，到達(dá)392 kN時，轉(zhuǎn)為每級荷載約35 kN，直至破壞；每級荷載持續(xù)3min。砌體變形由位移傳感器測量，數(shù)據(jù)由DH3818采集儀采集。

　　1.2.2   通縫受剪

　　抗剪試驗裝置由3個標(biāo)定好的同步千斤頂串聯(lián)組成，試驗時砌塊承壓處墊20 mm厚鋼板，鋼板尺寸和砌塊的端面尺寸相同。砌塊下面加滾軸，以減少摩擦力對試驗的影響。為避免沖擊，加載采用勻速連續(xù)加荷，時間控制在1~8min。

　　1.2.3  彈性模量及泊松比

　　采用型號為YES-200的壓力試驗機進行砌體標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓試驗。當(dāng)試件出現(xiàn)明顯的破壞裂縫，抗壓實驗機的指針出現(xiàn)明顯的回落時，認(rèn)為試件已破壞，記錄試件破壞的形態(tài)和最大荷載值。在試件的承重層和保護層的橫向中部與縱向中部分別設(shè)置位移計，測量墻片在豎向荷載作用下的水平和豎向變形。

　　2  試驗結(jié)果與分析

　　2．1軸心及偏心受壓試驗

　　承重節(jié)能復(fù)合混凝土空心砌塊砌體受力過程與一般混凝土空心砌塊砌體相類似，經(jīng)歷彈性、開裂以及破壞3個階段。第l批裂縫起始于承重層邊角砂漿薄弱處，初期裂縫較穩(wěn)定。

　　隨著荷載增加，裂縫不斷發(fā)展，并沿豎向貫通砌塊，即使不增加荷載，裂縫仍繼續(xù)發(fā)展，形成非穩(wěn)定裂縫。隨著加載接近極限荷載，非穩(wěn)定裂縫很快加長、加寬，直至砌體被壓碎或被分割成小柱，喪失穩(wěn)定而破壞。偏心受壓的第1條裂縫出現(xiàn)在承重層的邊角砂漿處，且隨荷載增加，保護層裂縫開展非常迅速。墻體破壞時，基本上部伴隨著保護層嚴(yán)重鼓凸，試件有劈裂破壞或部分砌塊壓碎情況。受壓墻體的破壞為脆性破壞形態(tài)。

　　當(dāng)荷載較小時，墻體的保護層壓應(yīng)變小于承重層壓應(yīng)變；當(dāng)荷載超過開裂荷載，保護層變形急劇增加，很快超過承重層變形并出現(xiàn)嚴(yán)重鼓凸現(xiàn)象。相同荷載下偏壓試件的側(cè)向變形比軸壓試件的側(cè)向變形大很多。接近破壞荷載時，偏壓試件保護層側(cè)向變形突然增大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過軸心受壓試件。

　　試驗結(jié)果還表明，受力過程中混凝土保護層協(xié)同參與了受力。

　　有聚苯層和保護層的復(fù)合砌塊的破壞荷載比無聚苯層和保護層的混凝土砌塊的破壞荷載增加約29％，可見，聚苯層和保護層在一定程度上間接參與了砌塊的抗壓，使復(fù)合混凝土砌塊的受壓承載力得以提高。

　　2.2  通縫抗剪試驗

　　當(dāng)加荷至受剪承載力極限時，沿一個受剪面發(fā)生突然破壞，且大多為試件上層的通縫剪壞。破壞主要發(fā)生在砂漿層與塊體的粘結(jié)面，破壞面平整。試驗結(jié)果表明承重節(jié)能復(fù)合砌塊強度對砌體沿水平灰縫截面抗剪強度的影響不明顯。提高砂漿強度將增大砌體抗剪強度，結(jié)果見表4。這是由于砂漿強度越高，水平灰縫粘結(jié)越牢，砌體的整體性越好，水平力作用下裂縫粗糙度減弱越慢，使裂縫截面摩擦力提高。

　　整體390 mm×(190+25)mm參加抗剪，工作面面積要比390mm×190mm大，后者抗剪強度f t  v,mb則比前者f t  v,ma增加約10％，可見剪切面積也影響砌體抗剪強度。建議復(fù)合混凝土小型空心砌塊的抗剪強度，可按現(xiàn)行規(guī)范公式計算，其中砌塊受剪面積可偏安全，取390 mm×(190+25)mm。

　　2.3  彈性模量及泊松比

　　試驗所得砌體的彈性模量與泊松比見表5，彈性模量比按規(guī)范計算值大?？梢姵兄毓?jié)能復(fù)合混凝土空心砌塊采用規(guī)范計算其彈性模量可行。

　　按規(guī)范計算，當(dāng)σ=0.4 fm時，砌體結(jié)構(gòu)的泊松比為0.15，而通過試驗所得到的該復(fù)合砌塊砌體試件Wc1、Wc2、Wc3、Wc4的泊松比平均值分別為0.19、0.22、0.19、0.21，均比實心砌體結(jié)構(gòu)的泊松比要大，其原因可能是在砌筑該復(fù)合砌體時，豎向灰縫填灰不密實，這也與試驗時的第1條裂縫出現(xiàn)在豎向灰縫處是吻合的。

　　3結(jié)論

　　(1)承重節(jié)能復(fù)合混凝土空心砌塊砌體受力過程類似一般混凝土空心砌塊砌體，第1批裂縫起始于承重層薄弱處，隨著荷載增加，裂縫由穩(wěn)定發(fā)展到不穩(wěn)定，沿豎向貫通砌塊，直至砌體被壓碎或被分割成小柱從而喪失穩(wěn)定而破壞。偏壓試件破壞時，保護層側(cè)向變形較大，超過軸壓試件，且保護層嚴(yán)重鼓凸。聚苯層和保護層間接參與砌體的抗壓，使受壓承載力提高。

　?、瞥兄毓?jié)能復(fù)合混凝土空心砌塊砌體達(dá)受剪承載力極限時，受剪面發(fā)生突然破壞，且為試件上層的通縫剪壞。砌塊強度對砌體通縫抗剪強度影響不明顯，而提高砂漿強度將增大砌體抗剪強度。建議復(fù)合混凝土空心砌塊砌體的抗剪強度按現(xiàn)行規(guī)范公式計算，抗剪面積可偏安全取390 mm×(190+25)mm。

　?、浅兄毓?jié)能復(fù)合混凝土空心砌塊砌體試驗所得砌體的彈性模量與泊松比，比按規(guī)范計算值大。因此，承重節(jié)能復(fù)合混凝土空心砌塊可采用規(guī)范公式計算彈性模量，并注意復(fù)合砌體的橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變比值大于一般混凝土空心砌塊砌體。