聚苯颗粒复合墙板性能研究

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随着我国建筑业朝工业化方向发展,装配式建筑得到政府的大力推进,由于传统的小砌块墙体难以实现快速的装配化施工,轻质的大块墙板作为建筑的围护系统逐渐取代了传统的小砌块在围护结构中的地位,在建筑业中起到了越来越重要的作用。聚苯颗粒混凝土墙板作为市场中众多种类墙板的一种,其弹性模量值与普通混凝土的弹性模量值要小的多。低弹性模量且轻质材料可以减小结构的地震作用,延长结构自振周期,表现出良好的减震效果。目前规范对于非承重的围护结构构件的变形并没相关规定,因此聚苯颗粒混凝土的变形可以满足围护结构的要求,还能达到轻质隔热效果,为我国“绿色建筑”和建筑节能带来了新的契机。单一的聚苯颗粒混凝土作为墙体材料使用,存在力学性能差等问题。本论文以聚苯颗粒混凝土为芯材与改性面板进行组合制备的夹芯墙板为研究对象,从材料和构件两个层面对进行了聚苯颗粒墙板的基础力学性能和破坏机理研究,探索了墙板力学性能的影响因素,提出了改进性能的方法,给出了相应的计算和设计方法,可为聚苯颗粒墙板的工程应用提供理论基础。本文主要研究内容和结论包括:(1)本文使用的设计配合比制备出的聚苯颗粒混凝土密度为500~1200kg/m3,28天的抗压强度为10.87MPa~1.72MPa,抗折强度为1.42MPa~0.27MPa,弹性模量为86MPa~1512MPa,其质量较轻、强度适宜,满足工程需要。(2)在试验室制取了不同纤维体积掺量的纤维板,测得不同纤维改性面板的抗压强度和受拉应力应变曲线。结果表明,纤维掺量为0%~2.0%时,面板抗压强度为13.7MPa~15.1MPa,说明纤维的加入对面板抗压强度影响较小,抗拉强度为2.5MPa~6.5MPa,断裂应变为0.001~0.009,说明纤维对面板受拉性能改善明显。(3)将不同强度的聚苯颗粒混凝土与不同纤维含量的面板组合,形成四个受弯试件,对四个试件进行受弯试验,获得其变形曲线,由曲线对比可得,构件LF4荷载达到峰值后几乎可以保持承载力峰值的90%左右趋于较大的波动变化,变形位移可达到12mm,说明纤维能够使墙板变形能力显著增强。(4)通过对材料本构简化,利用平截面假定,由复合墙板受弯相应闭合解计算方法,推导出墙板三分点荷载受弯作用下板墙板的荷载挠度计算公式;通过与受弯构件试验值比较,结果吻合性较好,表明计算公式准确可靠。(5)通过有限元分析钢丝网面层墙板:面层钢丝含量,墙板跨度,聚苯颗粒混凝土强度,面板厚度四个不同参数变化下墙板受弯变形性能,结果表明:钢丝可以有效的增加墙板的延性,对墙板的脆性改善较好,能够实现比纤维改性面板更好改性效果;将四个不同参数16种工况模拟结果与荷载位移理论曲线进行对比,吻合性较好,说明理论真实可靠。
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