粉煤灰加气混凝土砌块墙体抗剪性能试验研究

摘要：通过对多片粉煤灰加气混凝土砌块墙体进行抗剪试验，研究了强度等级相同而外型不同的粉煤灰加气混凝土砌块砌筑的配筋墙体、无筋墙体的抗剪性能及其破坏特征，为粉煤灰加气混凝土砌块作为承重墙体材料应用提供试验依据。

关键词：粉煤灰加气混凝土砌块；墙体抗剪性能；配筋墙体；无筋墙体；圆槽砌块；方槽砌块

中图分类号：TU522.3+2 文献标识码：B 文章编号：1001- 702X（2006）11- 0020- 04

　　粉煤灰加气混凝土砌块作为新型墙体材料，广泛应用于建筑物的隔墙、填充墙及其它形式的非承重墙。在多层砌体结构中作为承重墙体材料的应用，由于理论上不够成熟，仍处于不断的研究中。粉煤灰加气混凝土砌块由于材料本身的性能，使得砌体抗压性能较易得到满足，但其抗剪性能较低，这也是制约其在承重墙体中应用的原因之一。如何最大限度地提高墙体的抗压、抗剪性能，充分发挥材料的性能，一直是当前要解决的问题。本文通过对配筋、无筋等多种墙片进行试验，研究了墙体抗剪性能。

1 试验方案

1.1 砌块

　　粉煤灰加气混凝土砌块由生产厂家提供，外型尺寸为600 mm×250 mm×250 mm，性能指标为：密度713.3 kg/m3，含水率1.96%，抗压强度5.32 MPa。根据外型又分为无槽砌块、方槽砌块及圆槽砌块3 种，具体形状尺寸[1]如图1 所示。

1.2 墙片试件设计

　　设计制作了3 类7 个墙体抗剪试件。第1 类是配筋墙片，用无槽砌块砌筑，在每条水平灰缝中铺设钢筋网片（网片形式及测点布置见图2、图3），数量4 个；第2 类是用砌块上开圆槽的砌块砌筑而成，灰缝中无钢筋网片，数量1 个；第3 类是用砌块上开方槽的砌块砌筑而成，无钢筋网片，数量2 个。试件采用的砌块、砂浆强度等级相同，均采用相同的砌筑方法砌筑，水平、竖向灰缝均为20 mm厚，养护条件也相同[2]。

　　墙片试件高为5 层砌块，中间从下往上依次1、2、3、4 条水平灰缝，上、下各一条砂浆找平层，底部砌在槽钢上，墙体总高度为1390 mm；长度方向为4 块砌块，加3 条竖向灰缝，总长为2460 mm；墙厚为250 mm，如图4 所示。墙片试件明细见表1。

1.3 测点布置

　　（1）配筋墙片：①钢筋应变点，布置在水平灰缝中钢筋网片上中间纵向钢筋上，测点布置见图2、图3、图4，用于观测在竖向压力及水平荷载作用下，墙体内部钢筋的应变变化情况，其中1、4 条水平灰缝中钢筋网片上的测点为反对称，2、3条反对称。②位移测点，观测在水平荷载下墙片的水平侧移，上下各布置一位移计。

　　（2）无筋墙片：主要研究在压应力一定，水平荷载作用下墙片的侧移情况、破坏过程及特征，以便同配筋墙片作对比试验[3]。

1.4 加载方案[3]

　　采用先加竖向荷载P 至一定值持荷，然后再开始水平荷载Q 的分级加载，每级持荷5 min（以位移稳定止），直到试件破坏。根据水平荷载Q 作用范围的不同，设计了2 套方案。方案1，Q 的作用区为一皮砌块的高度范围。竖向压应力用4 个集中荷载P1、P2、P3、P4 来产生，先加到P=30 kN 持荷，然后，开始水平荷载Q 的加载，由0、10、20、40、60、80 kN⋯，直到试件破坏，加载示意见图4（a）。

　　方案2，水平荷载Q 作用区为两皮砌块高度范围，4 个竖向荷载先加到P=10 kN 持荷，然后加水平荷载Q，加载程序同方案一，加载示意见图4（b）。

2 试验结果

2.1 配筋墙片抗剪试验结果及破坏现象

　　（1）墙片内钢筋应变点的试验数据见表2，墙片位移L 随水平荷载Q 变化的关系见图5。

　　（2）破坏过程及特征：①GQ600-W1 按方案1 试验，先加竖向荷载P1~P4 到30 kN 持荷，然后逐级施加水平荷载，期间竖向荷载由P1 至P4 依次递变，P2、P1 逐渐减小，P3、P4 逐渐增大，直到最后试件破坏时，P4 增大到近70 kN，P1 减少到8 kN；当Q 加至140 kN 时，在右下角砌块中下部出现水平向裂缝，长204 mm，继续加载裂缝向两端延伸，到157 kN 时，上部承压端砌块被压碎，墙片发生局部承压破坏。②GQ600-W2 按方案1 加载试验，但调整了竖向荷载，先加竖向荷载到15 kN持荷，然后逐级进行水平荷载Q 的施加。当Q 加至120 kN，在上部承压端砌块下面的砌块首先出现水平裂缝，长250 mm，Q 继续加至140 kN，裂缝继续加长60 mm，向墙内延伸缝宽达到0.1 mm，当加至156 kN 时，上部承压端砌块被压碎，墙片发生局部承压破坏而丧失承载力。③基于以上2 墙片的结果，GQ600-W3 按方案2 进行试验，先加竖向荷载到30 kN持荷，然后逐级进行水平荷载的施加。当Q 加到220 kN，在墙体中部首先出现斜向裂缝，后随荷载增大，裂缝继续上下延伸；当Q 加至294 kN 时，墙片发生破坏，裂缝开展及分布见图6。④ GQ600-W4 也按方案2 进行试验，但竖向荷载加至

10 kN 持荷，后逐级进行水平荷载的施加，当Q 加至160 kN时，墙片中部先出现裂缝，继续加到181 kN 时，出现水平裂缝并贯通，使其丧失承载力而破坏。破坏现象见图7。

2.2 无筋墙片抗剪试验结果及破坏现象

　　（1）墙片GQ600- Y 由开圆槽砌块砌筑，按方案2 试验，先加竖向荷载至10 kN 持荷，然后逐级加水平荷载Q，当Q 加到267 kN 时，墙片发出一声闷响，墙片开裂，裂缝跨越上下3层砌块，继续加载，裂缝继续上下延伸，当Q 加至288 kN 时，墙体破坏，丧失承载力。变形曲线见图5，破坏现象见图8。

　　（2）墙片GQ600- F1 由开方槽砌块砌筑，按方案2 试验，加载程序同GQ600- Y。破坏过程为当水平荷载Q 加到220kN 时，墙片出现初裂缝，裂缝位于墙片中部，继续加载，裂缝继续上下延伸；当Q 加至245 kN 时，墙片发出一声巨响，裂缝随之加长、加宽，并伴随出现一贯通水平裂缝，墙片发生剪切破坏而丧失承载力，破坏现象见图9。

　　（3）墙片GQ600- F2 由开方槽砌块砌筑，加载方案、程序同GQ600- F1。当水平荷载Q 加到289 kN 时，裂缝首先在墙体中部出现，呈斜向，继续加载，裂缝继续上下延伸；当Q 加至330 kN 时，墙片发出一声巨响，裂缝随之加长、加宽，墙片发生剪切破坏而丧失承载力，破坏现象见图10。

3 结论

　　由3 类7 个墙片的试验结果及现象，可以看出：

　　（1）按方案1 进行的GQ600-W1、GQ600-W2 两墙片，虽然2 个试件施加的竖向荷载大小不同，但破坏均是始于承压端砌块被压碎，墙体发生局部破坏而导致墙体丧失承载力。

　　（2）按方案2 进行的GQ600-W3、GQ600-W4 两墙片，由于水平荷载作用点的改变，使2 试件的破坏均呈典型的墙体抗剪破坏特征，同方案1 比，开裂荷载、抗剪承载力都得到极大提高，GQ600-W4 墙片的破坏由于水平裂缝的贯通而破坏，使承载力偏低，可能是由于试件的运输、安装及内部的不均匀性造成的。可见，钢筋网的铺设，使砂浆与砌块的粘结力加大，提高了整体协同工作力，提高了墙片的抗剪承载力及延性。

　　（3）由GQ600- Y、GQ600- F1 及GQ600- F2 开槽墙片试验结果表明，通过在砌块上开圆、方槽，增强砂浆与砌块的结合力，提高了墙片的整体工作性能，使墙体的抗剪承载力得到极大提高，且不低于配筋砌体，属典型的墙体剪切破坏。但延性略低，裂缝发展快，属脆性破坏。

　　（4）砌块开槽可显著提高墙体的抗剪承载力，且不低于或略高于配筋墙体，可见，在使用粉煤灰加气混凝土砌块做承重墙时，采用开槽的砌块是一种有效提高抗剪承载力的方法，同时经济性又好。

　　（5）砌块开槽的型式可根据施工工艺条件的难易，选择合适的形式。

参考文献:

　　[1] 吴东云，何向铃，成美凤.粉煤灰加气混凝土砌块砌体力学性能试验研究.新型建筑材料，2006（7）：61- 63.

　　[2] 刘立新.砌体结构.武汉：武汉工业大学出版社，2001：10- 16.

　　[3] 易建伟，张望喜.建筑结构试验.北京：中国建筑工业出版社，2005.