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在建筑领域,过去若干年来实心黏土砖占据墙体材料的主导地位,但随着我国“禁实”政策的实施及新型墙体材料研究工作的不断推进,为了保护环境,节约土地和资源,蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖等作为取代粘土砖的新型墙体材料在工程中得到广泛应用。
然而,蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖等新型墙体材料的性能与传统粘土砖不同,块材与砌筑砂浆的粘结强度比黏土砖要低,材料的收缩变形较大。由于这些新型墙体材料在设计、施工中仍沿用了粘土砖的传统设计、施工方法,使得蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖砌体墙体出现裂缝的问题日益增多。从而限制了蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖的推广应用。因此,为了找出蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖及砌体的收缩规律、控制收缩裂缝,本文进行了系统的试验研究和理论分析,主要内容如下:
1.对蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖从出模1d龄期开始测定其在标养环境及自然环境条件下连续100d龄期的长度变化值,分析了蒸压粉煤灰砖和混凝土多孔砖的收缩变形随龄期、环境温度及相对湿度的变化规律,提出了蒸压粉煤灰砖和混凝土多孔砖的合理上墙时间和施工措施,并提出了考虑这些因素的蒸压粉煤灰砖和混凝土多孔砖收缩变形多系数估算公式。
2.对不同强度等级的混合砂浆试块进行了连续60d干燥收缩变形的试验研究。通过对其在标准养护和自然养护环境中收缩性能的研究,分析了环境温度、相对湿度及龄期对砂浆收缩变形的影响,提出了考虑这些因素的砂浆收缩变形多系数估算公式。
3.通过对8片蒸压粉煤灰砖墙片和8片混凝土多孔砖墙片在不同砂浆强度、不同相对湿度、不同温度、不同高度、不同约束条件下进行了连续228天和217天干燥收缩试验,分析了蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖砌体收缩随龄期、环境温度、相对湿度、约束条件及墙体高度的变化规律,推导出考虑这些因素的蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖墙体的收缩变形多系数估算公式。研究结果可为蒸压粉煤灰砖墙体控制干燥收缩裂缝提供依据,为提出有效的防止墙体开裂措施提供参考。
4.采用有限元分析软件,建立简化模型,结合试验数据,模拟在干燥收缩应力作用下墙体的变形性能,分析墙体的应力状态和破坏模式。在分析计算过程中,对蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖砌体结构弹性阶段应力状态以及砌体开裂、变形等非线性过程进行分析计算,研究了蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖砌体墙体的受力机理,与蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖砌体墙体干燥收缩试验中测得的收缩率数据进行比较,来检验试验数据的有效性。
5.结合工程实际,针对蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖3层砌体房屋中常见的几种墙体类型,首次采用有限元计算软件,分析计算了采用每种墙材各设计3种不同构造,3种位置(顶层、中间层和底层)共9片承重墙和9片非承重墙采用2种混合砂浆共36片房屋墙体进行收缩变形性能分析,找出了墙体开裂的极限收缩值,分析了墙体干缩裂缝的位置和类型以及裂缝的发展特点,为工程应用和结构设计提供有价值的参考数据。
6.依据《砌体工程施工质量验收规范》和《砌体结构设计规范》的规定并结合试验数据,对组成蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖砌体墙体材料的存放、上墙时间、养护方式提出建议;对蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖砌体墙体的施工工艺提出改进措施;对蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖砌体墙体构造设计方法提出建议;对蒸压粉煤灰砖、混凝土多孔砖砌体墙体砌筑方法及使用注意事项提出建议等。