渗流力学进展_【力学进展杂志】生土空心砌块力学性能试验

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摘要:

本文通过抗压试验和抗折试验，研究了新型生土空心砌块的力学性能，得到了生土砌块的抗压强度、抗折强度以及变异系数，并记录了各试验的破坏现象。试验结果表明该种生土空心砌块的强度等级接近MU5.0，基本能够满足单层农房的建设需求。

关键词:

生土空心砌块；抗压试验；抗折试验；强度等级

近年来，随着环境问题不断恶化，资源的消耗量成指数级的增长，促使人们越来越关注新能源、低碳等新的生产生活方式。传统的建筑砌块制作需要消耗大量的水泥，而水泥的生产不仅会浪费大量的资源，排放的废气也会对空气造成严重污染［1］。生土作为大自然现成的材料，如果可以制成砌块，且能达到建筑使用需要的基本的强度，且砌块服务退役后可以直接被大自然所分解，又重新回归到大自然，应用前景良好。但是生土砌块作为新兴建筑材料，尚处于推广使用阶段，工作当中受力情况，耐久性，抗震性能都有待于深一步的研究，，国内外学者对土坯，土坯墙的研究较多，对生土小型空心砌块的研究，寥寥无几［2］。本文采用的生土小型空心砌块，由天津市裕川建筑材料制品有限公司采用挤压成型的方法制作。砌块的高宽长分别为390mm×190mm×190mm，空心率为26.7%，为推广该新型砌块，对生土小型空心砌块的抗压、抗折强度进行研究，并且考察了破坏过程的裂缝开展情况，以及最后的破坏形态并与规范相对比确定砌块所属等级，在应用中提出可供参考的合理化建议。

1生土砌块抗压性能的实验研究

1．1抗压实验设计实验拟将砌块分为6个组别，一个组别5个砌块，试块参照《混凝土砌块和砖试验方法》(GBT4111－2013)的方法处理，量测每个试件的长宽高，求出各个方向的平均值，精确值1mm，将试件放到承压板上，由于结构实验室压力机压板小，实验拟在试块上表面放置垫板，保证试块中心与压力机中心重合，试验机加载应均匀平稳，不应发生冲击或震动，加荷速度宜4kN/s—6kN/s为宜。

1．2抗压试验现象试件的破坏过程大致可以分为三个阶段。第一阶段为第一条裂缝出现前的受压阶段，此阶段为弹性受压阶段，在试验力位移图上对应曲线的直线段，此阶段裂缝很细，甚至看不到，一般出现在砌块的棱边，第二阶段为砌块的弹塑性受压阶段，在试验力位移图上对应曲线的平滑上升段，砌块产生了不可恢复的变形，有竖向贯通的裂缝出现在砌块的边沿。第三阶段为塑形变形阶段，试验力不在增长，位移反而在增加，对应试验力位移曲线下降段，在砌块的中部出现横向的贯通裂缝并有砌块表面的生土开始掉落，失稳，破坏呈明显的脆性特征。试块典型的破坏形态如图1所示。

1．3抗压实验结果分析由《混凝土砌块和砖试验方法》(GBT4111－2013)规定，试件的抗压强度计算公式为:;式中:f为试件的抗压强度，P为最大破坏荷载，L和B为分别为承压面长度和宽度。按式(1)计算的结果见表1。所有试件抗压强度的平均值为4.15MPa，方差为0.52，标准差为0.72，变异系数为17.57%。计算结果的变异系数不大，离散性能保证砌块等级的确定，很显然此类生土砌块的等级，达不到建筑所要求的最低抗压强度等级MU5，所以需要重新调配，砌块各组分的比例，以满足工程需要的强度。

2生土砌块抗折性能的实验研究

2．1抗折实验设计实验拟将砌块分为6个组别，一个组别5个砌块，试块参照《混凝土砌块和砖试验方法》(GBT4111－2013)的方法处理，量测每个试件的长宽高，求出各个方向的平均值，精确值1mm在试件的上表面画出中心线，试件的底面画出L/2的位置，L为时间的长减去一个肋厚的长度。将试件放到材料试验机承压板上，使砌块中心与压力机中心重合，在试件上部中心线放置一根钢棒，在试件底部对准底部支座线放置两根钢棒，预加载至显示读书位置，保证钢棒在正确位置，以(250±50)N/s速度加载直至事件破坏。记录最大荷载。

2．2抗压试验现象试件的破坏成脆性破坏的特征，从加载曲线看随着位移的不断增长，力不断上升，直至试件破坏，曲线停止增长，从试件破坏情况(图2)看，试件从中间部位断裂，四周围没有明显的裂缝，从试件的破坏特征看，大多数破坏面成斜面，很少成竖直面状，这跟砌块本身材料的不连续性，不均匀性，各向不同性造成的。

2．3抗压实验结果分析由《混凝土砌块和砖试验方法》(GBT4111－2013)规定，试件的抗折强度计算公式。所有试件抗折强度的平均值为0.58MPa，方差为0.05，标准差为0.22，变异系数为38.09%。计算结果的变异系数偏大，分析原因是由于底部两根钢棒的间距，有一点变动就会对实验结果产生很大的影响。

3结论及建议

从生土砌块的受压、破坏情况以及最后的实验结果来看，生土砌块不但在节约能源，环境保护等方面有优势。其力学性能与MU5.0级混凝土空心砌块接近，基本满足单层农房建设要求。为了在高烈度区推广该种砌块，应进一步优化生土空心砌块的成型工艺以提高其强度指标。

参考文献

［1］郝彤，董丽．再生混凝土空心砌块砌体基本力学性能实验研究［J］．建筑结构，2013，43(2):576－580．

［2］郭樟根，孙伟民等．再生混凝土小型空心砌块砌体抗剪性能实验［J］．南京工业大学学报，2010，32(5):12－15．

［3］丁帅，孙伟民等．再生混凝土小型空心砌块砌体基本力学性能实验［J］．新型建筑材料，2010，38(3):38－40．

［4］陈忠范，刘文坤．再生混凝土砌块砌体基本力学性能实验［J］．地震工程与工程振动，2014，3，(43):133－140．

［5］胡纵华．再生混凝土空心砌块砌体基本力学性能实验研究［D］．福建:华侨大学，2011．

作者：墨景 杨新磊 单位：天津城建大学土木工程学院 天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室

  本文关键词：力学进展杂志，由笔耕文化传播整理发布。