蒸压加气混凝土墙板结构性能的试验与有限元理论研究(上)

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蒸压加气混凝土墙板结构性能的试验与有限元理论研究

曲秀姝，陈志华，孙

(天津大学建筑工程学院)

蒸压加气混凝土(AAC)板是以水泥、石灰和砂等为主要原料，根据结构性能要求配置不同数量经防腐处理的钢筋网片所形成的一种轻质、多孔的新型绿色环保建筑材料，其具有自重轻、耐火、隔音、隔热和保温等优点。目前，采用钢筋来加强蒸压加气混凝土板的抗弯性和抗裂性的蒸压加气混凝土配筋板作为屋面板、墙板和隔墙板等，已被越来越多地应用于多高层建筑结构以及工业厂房建筑中。中国关于蒸压加气混凝土板设计可参考的规程主要有JGJ／T17—2008《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》和GB15762--2008{蒸压加气混凝土板》。这2个规程与标准对于蒸压加气混凝土产品的检验、材料性能试验测定做出了相关规定，但对蒸压加气混凝土板的配筋设计仅有供设计人员参考的指导性条文。在实际生产过程中，生产厂家有必要参照规程对常用板材规格进行配筋设计。理论配筋设计结果可通过试验研究和有限元模拟分析对比验正，从而推动蒸压加气混凝土板大规模的工业化生产及其在实际工程中的应用。

本文对4块蒸压加气混凝土墙板进行结构性能试验及有限元分析，验证了蒸压加气混凝土墙板的结构性能，对指导蒸压加气混凝土板的配筋设计及其推广应用具有重要意义。

1试验简介

1.1试验构件

4块蒸压加气混凝土墙板试件(编号分别为：1#，2#，3#，4#)设计尺寸均为：4500mm×600mm×150mm。采用水泥、石灰、砂加气混凝土；中速消解生石灰(消解速度为5～10min)，消化温度为65℃以防石灰消化过快而出现加气混凝土失水稠化、产品裂纹、气孔结构差等现象。此外，通过严格控制生石灰和砂浆的细度，保证产品浇筑时具有较好的稳定性，不出现明显分层，提高产品强度。上网钢筋和下同钢筋分别为4根直径为10mm的光圆钢筋，箍筋直径为6mm，蒸压加气混凝土强度等级为A5.0，干密度为510kg／m³，参照JGJ／T17—2008，考虑板材实际荷载计算并配筋。具体配筋方式参见图1(本文研究的墙板均指外墙板)。

1.2 试验装置

参照GB15762-2008，试验装置设计如图2所示。

试验过程中采用百分表测量支座处厦跨中处板材的竖向位移，本次试验在各个支座和跨中同一截面处备布置2个对称的百分表。采用刻度放大镜观察蒸压加气混凝土板盼裂缝发展。由于蒸压加气混凝土板是在蒸压釜内，经高温高压蒸气养护形成的多孔轻质混凝土制品，其特殊的制造环境致使在焊接钢筋同片上布置应变片比较困难，因此在试验过程中无法测得钢筋应力。

试验支座有2种：滚轴支座和铰支座，如图3所示。滚轴支座只限制板材的竖向位移，铰支座限制板材的横向位移和竖向位移。

1.3 试验加载

采用均布荷载法对蒸压加气混凝土墙板进行结构性能测定。加载时，从板的两端向中部逐步加载，用砝码以荷载分级方式进行加载，每级荷载持荷5min，待百分表读数稳定后，进行下一级加载。参照GB15762--2008，根据加载过程中所观察及记录的数据可将结构性能试验依次分为短期挠度检验，出厂检验(裂缝检验)和承载能力检验3个阶段。短期挠度检验时，应加载的集中荷载计算值E(N)和检验荷载特征值WH(Pa)分别按照式(1）、（2）计算：

式中：B，D分别为试验板宽度、厚度，m；L0为试验板两支点间距离，m；WK为单项工程的荷载标准值，Pa；ρ为干密度计算值，N／m³，此为8250N／m³。

按照本次墙板试件的设计规定，WK=1647Pa，单项工程的荷载设计值WR=2305.8 Pa。经计算可得：F1=1063.062N。WH=409.5Pa。

在短期挠度检验阶段，荷载分为5级。每级大小为F1／5。计算所得每级砝码质量为21.70kg，实际试验时每级砝码质量取为20kg。静止持荷10min后，记录板跨中挠度。出厂检验阶段荷载分为3级，按照每级荷载增加值（WR-WK）×B×L0×1/3=58.17kg，实际试验时每级砝码质量取为60kg。静止持荷10min后，观察试验板材是否出现裂缝。并记录。最后，进入承载力检验阶段，每级荷载取F1／10，实际每级砝码质量取为lOkg，直至板破坏。

——待续。摘自《建筑材料学报》2012年——