陶粒混凝土夹芯自保温墙板力学性能试验研究

发布时间：2017-10-27 08:27

  本文关键词：陶粒混凝土夹芯自保温墙板力学性能试验研究

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【摘要】：在现代建筑中,随着建筑节能、建筑技术和建筑使用功能要求的提高,要求建筑结构中比重较大的墙体应同时具备绿色环保、保温隔热、轻质高强、占用面积小、经济合理等多种功能。而传统单一材料的墙体已不能满足这种多功能的要求,因此可以采用具有一定承载力的结构材料复合具有保温隔热性能的材料形成复合墙板,充分发挥各种材料的优势,达到既能满足多功能要求又经济合理的目的。陶粒混凝土夹芯自保温墙板是以镀锌细钢丝的焊接网架为骨架,中间夹层为挤塑聚苯乙烯保温芯材,拼装组合后,两面浇筑陶粒混凝土面层材料而成的一种复合墙板。此种板具有节能、轻质、高强及保温、隔声、耐火性能好、整体性能好等特点。本文主要通过试验的方法研究不同构造形式下的陶粒混凝土夹芯自保温墙板的力学性能。首先通过正交配合比的试验方法研究了单位体积水泥掺量、净用水量、砂率、骨料总体积和减水剂掺量对陶粒混凝土强度的影响,研究发现陶粒混凝土强度随着单位体积水泥用量的增加而增加,但达到一定值后这种增加幅度很小并且不经济,经济合理的选用范围为335 kg/m3~345 kg/m3;当单位体积净用水量较小时增加用水量会增加陶粒混凝土的强度,当用水量超过一定范围后会降低陶粒混凝土的强度会,合理的选用范围为145 kg/m3~155 kg/m3;由于试验组数有限和各掺量之间的相互影响,砂率对陶粒混凝土强度的影响规律没有达到预期的效果,建议掺量在35%~37%较为合适;骨料总体积的增加会降低陶粒混凝土的强度,合理的范围为1.1 m3~1.3 m3;5个因素对陶粒混凝土强度的影响主次关系从主到次依次为:水、减水剂、水泥、砂率、V总。然后试验墙板按照面层陶粒混凝土强度、钢丝网片配筋率、插筋形式和芯材开洞率的不同设计7组试件,试验采用两端简直、一次分配梁来模拟均布荷载,试验过程记录裂缝发展趋势、跨中挠度和板底受拉钢丝应变随荷载的变化趋势。试验研究发现:陶粒混凝土强度和钢丝网片配筋率的增加可以提高墙板的承载力极限荷载;直插筋形式相对于斜插筋形式降低了墙板的力学性能但却增加了墙板的整体刚度;夹芯层处进行开洞加强了三层材料的相互联系、增加了墙板的整体稳定性,但由于受力不均匀和一定程度的应力集中的现象导致墙板承载力的降低。最后本文基于Abaqus计算软件通过桁架模型对陶粒混凝土夹芯自保温墙板的承载力做了简化计算,结合试验结果进行对比发现二者数据符合较好,且一定混凝土配筋率时试验试件均具有一定的安全储备,并且试件的破坏机理和理论计算较为接近。将模型尺寸扩展到实际工程尺寸后的计算结果满足相关规范要求允许值,说明本文试验方案的设计和实施与应用简化桁架模型来计算此类墙板的承载力具有可行性。
【关键词】：陶粒混凝土夹芯自保温墙板 配合比 力学性能 开洞率 理论计算
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景和意义10
• 1.2 陶粒混凝土夹芯自保温墙板的提出10-13
• 1.3 国内外研究现状13-16
• 1.3.1 陶粒混凝土的研究现状13-14
• 1.3.2 夹芯自保温墙板的研究现状14-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-17
• 1.5 本文研究路线17-18
• 1.6 本章小结18-20
• 2 陶粒混凝土配合比试验研究20-34
• 2.1 试验概况20-22
• 2.1.1 试验原材料20-21
• 2.1.2 实验设备21-22
• 2.2 陶粒混凝土配合比室内试验22-26
• 2.2.1 实验方案22-24
• 2.2.2 试块制作和养护24-26
• 2.3 试件抗压试验26-32
• 2.3.1 试验方法及试验过程26
• 2.3.2 试验结果及分析26-32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 陶粒混凝土夹芯自保温墙板力学性能试验方案设计34-48
• 3.1 概述34
• 3.2 实验设计34-36
• 3.2.1 陶粒混凝土的配合比34-35
• 3.2.2 钢丝的力学性能35
• 3.2.3 挤塑板的力学性能35-36
• 3.3 试件的设计和制备36-44
• 3.3.1 试件的设计36-37
• 3.3.2 试件的制备37-44
• 3.4 试件的加载设备和加载方法44-46
• 3.5 试件开裂荷载和承载力极限荷载的确定46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 4 陶粒混凝土夹芯自保温墙板力学性能试验过程和结果48-76
• 4.1 试验前准备工作48-50
• 4.2 试件加载过程和现象50-66
• 4.2.1 试件A加载过程和现象50-52
• 4.2.2 试件B加载过程和现象52-55
• 4.2.3 试件C加载过程和现象55-57
• 4.2.4 试件D加载过程和现象57-59
• 4.2.5 试件E加载过程和现象59-61
• 4.2.6 试件F加载过程和现象61-63
• 4.2.7 试件G加载过程和现象63-66
• 4.3 试验结果分析66-74
• 4.3.1 陶粒混凝土强度的影响67-69
• 4.3.2 钢丝网片配筋率的影响69-70
• 4.3.3 插筋形式的影响70-72
• 4.3.4 夹芯层开洞率的影响72-74
• 4.4 本章小结74-76
• 5 陶粒混凝土夹芯自保温墙板的承载力理论计算和优化设计76-86
• 5.1 陶粒混凝土夹芯自保温墙板的承载力计算76-82
• 5.1.1 陶粒混凝土夹芯自保温墙板的受力机理76
• 5.1.2 陶粒混凝土夹芯自保温墙板的计算模型假定76-77
• 5.1.3 基于计算模型的墙板受力性能分析77-81
• 5.1.4 理论计算结果和试验结果的对比分析81-82
• 5.2 改变尺寸后墙板的承载力的理论计算82-84
• 5.2.1 长度变化后陶粒混凝土夹芯自保温墙板的承载力计算82
• 5.2.2 厚度变化后陶粒混凝土夹芯自保温墙板的承载力计算82-83
• 5.2.3 陶粒混凝土夹芯自保温墙板的优化设计83-84
• 5.3 本章小结84-86
• 6 结论与展望86-90
• 6.1 本文的主要结论86-88
• 6.1.1 陶粒混凝土正交配合比试验得到的结论86-87
• 6.1.2 陶粒混凝土夹芯自保温墙板力学性能试验得到的结论87
• 6.1.3 陶粒混凝土夹芯自保温墙板力学性能理论计算得到的结论87-88
• 6.2 工作展望88-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-95
• 攻读学位期间发表的学术论文目录95-96

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本文编号：1102716