1  緒論

1.1  引言 
砌塊自保溫材料以其保溫隔熱效果好、輕質高強、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，近年來得到大力推廣。通過在骨料中復合輕質骨料或者在孔洞中填插保溫材料等工藝生產(chǎn)而成，所砌筑墻體可以達到自保溫效果的混凝土小型空心砌塊，稱為自保溫混凝土復合砌塊，以下簡稱自保溫砌塊。自保溫砌塊具有下列優(yōu)點：生產(chǎn)過程中可充分利用大量工業(yè)廢渣，取材方便節(jié)能減排；具有混凝土小型空心砌塊抗震性好、施工方便等特點；自重輕，隔熱保溫，且耐火、抗凍性能良好等。但對于自保溫砌塊的研究仍存在很多不足之處，如鋼筋在自保溫混凝土復合砌塊砌體水平灰縫中的粘結錨固研究仍缺乏足夠的試驗及理論依據(jù)；自保溫混凝土復合砌塊砌體與柱連接的錨固要求缺乏足夠的試驗及理論依據(jù)等。這些問題的存在使得自保溫砌塊的推廣使用受到影響。 在此前提下，本文對拉結鋼筋在自保溫混凝土復合砌塊砌體水平灰縫中的粘結錨固性能展開了深入的試驗及理論研究，為自保溫砌塊的推廣應用提供試驗背景材料及理論依據(jù)。 
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1.2  自保溫混凝土復合砌塊砌體研究概況 
自保溫混凝土復合砌塊砌體是由自保溫砌塊采用專用砂漿砌筑而成，以下簡稱自保溫砌塊砌體，，是最有發(fā)展前途的新型墻體材料之一。自保溫砌塊砌體具有保溫節(jié)能，增加房屋有效使用面積，提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度，保持生態(tài)平衡等優(yōu)點。對于南方的夏季隔熱條件及北方的冬季保溫要求都有很好的適應性。由于我國常年人多地少、能源緊張的現(xiàn)狀，自保溫混凝土復合砌塊砌體具有極大的推廣應用前景。 在推廣使用自保溫砌塊保溫體系的過程中，人們最關注的是該體系的保溫節(jié)能效果。保溫節(jié)能效果將極大程度影響到系統(tǒng)的推廣使用�！蹲员鼗炷翉秃掀鰤K墻體應用技術規(guī)程》（JGJ/T 323-2014  ）4.1.8 規(guī)定[8]，自保溫砌塊砌體的當量導熱系數(shù)應符合下表 1.1 的要求。 由表 1.1 可以看出，當量導熱系數(shù) EC10、EC15、EC20 導熱系數(shù)均不大于0.20 W/(m·K)，滿足我國對于自保溫材料熱工性能的要求，本試驗選用自保溫砌塊砌體，當量導熱系數(shù)等級為 EC20。 趙強等學者對輕型陶�；炷量招钠鰤K的熱工性能及應用效果進行了研究。研究結果表明，500 級陶粒混凝土比普通燒結磚材料節(jié)能 30%左右。厚度為190mm 的輕型陶粒混凝土空心砌塊熱阻值遠大于厚度為 370mm 的普通燒結磚材料，保溫隔熱性能良好[14]。 王武祥等學者在節(jié)能復合砌塊專用保溫砌筑砂漿的研究中，得出輕集料190mm 厚單排孔砌塊通過在孔洞中填充復合保溫材料等工藝，可以使得其砌筑外墻熱工性能可滿足我國節(jié)能要求[15]。 盧玫裙等學者在輕集料混凝土空心砌塊熱工性能分析及改善的研究中，對比分析得出，輕集料煤渣混凝土空心砌塊（干密度 1600kg/m3 ，導熱系數(shù)為0.556W/(m·K)）與普通混凝土空心砌塊（干密度 1800kg/m3 ，導熱系數(shù)為0.92W/(m·K)）對比，輕集料煤渣混凝土空心砌塊熱工性能大大優(yōu)于普通混凝土空心砌塊[16]。 
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2  試驗選材力學性能試驗 

鋼筋的力學性能及砌體專用砂漿的力學性能均在鄭州大學工學院材料實驗室測量。根據(jù)試驗內容要求及《砌體結構設計規(guī)范》（GB50003-2011）、《砌體基本力學性能試驗方法標準》（GBJ129-90）[39]、《砌筑砂漿配合比設計規(guī)程》（JGJ/T_98-2010）[40]、《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》（JGJ-T70-2009）[41]、《金屬材料拉伸試驗》（GB/T 228.1-2010）[42]中有關設計條文、要求，設計試驗方案。 

2.1  試驗選材 
自保溫混凝土復合砌塊根據(jù)其保溫材料的復合形式有以下三種類型： 在骨料中復合輕質骨料制成的自保溫混凝土復合砌塊； 在孔洞中填插保溫材料制成的自保溫混凝土復合砌塊； 在骨料中復合輕質骨料且在孔洞中填插保溫材料制成的自保溫混凝土復合砌塊。 本文研究選用在骨料中復合輕質骨料制成的自保溫混凝土復合砌塊，其強度等級采用 MU5.0，有 390×190×190mm 和 190×190×190mm  兩種規(guī)格。 砌塊專用砂漿試件尺寸為 70.7mm×70.7mm×70.7mm，不同強度等級專用砂漿共計 6 組 18 個試件。 鋼筋采用 HPB300 級鋼筋，各種不同直徑鋼筋預留 2 根，進行強度指標測定試驗。試驗分組如表 2.1 所示。 
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2.2  砌體專用砂漿力學性能測試 

自保溫砌塊采用混凝土砌塊專用砂漿砌筑，砌塊專用砂漿是由水泥、砂、水以及根據(jù)需要摻入的摻和料和外加劑等組分，按照一定比例，采用機械拌合制成。 本次試驗試件所用砂漿強度等級為 Mb5、Mb10 和 Mb15 三種。每種砂漿強度等級制作 2 組共 6 個試件，1 組 3 個試件進行立方體抗壓強度測試，另 1 組 3個試件進行劈拉強度測試，專用砂漿配合比如下表 2.2 所示。由《砌筑砂漿配合比設計規(guī)程》（JGJ/T_98-2010）、《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》（JGJ-T70-2009）及現(xiàn)場具體情況得知，在砂漿強度檢測過程中應該注意以下幾點： （1）試模尺寸為 70.7mm × 70.7mm × 70.7mm  的帶底試模，試模的內表面應機械加工； （2）采用立方體試件，每組選用 3 個進行試驗，試件制作前需在試模外接縫處涂抹密封材料，如黃油等，并在試模內涂抹脫模劑或機油； （3）待表面水分稍干后，將高出試模部分延模頂刮去抹平； （4）試件制作完成后，將其置于室溫（20±5）℃的環(huán)境下靜置（24±2）h。之后對試模進行編號、拆模。拆模后立即放入溫度為（20±2）℃及相對濕度為90%以上的標準養(yǎng)護室中養(yǎng)護。在試件的養(yǎng)護期間，試件彼此間隔不應小于10mm，并在其上表面做覆蓋處理以防水滴滴入； （5）從養(yǎng)護地點取出后進行試驗，試驗前需將試模表面擦拭干凈，測量尺寸，計算承壓面積，檢查外觀。如實測尺寸和公稱尺寸相差不超過 1mm，即可按照公稱尺寸進行計算.

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3  鋼筋在自保溫砌塊砌體中的粘結錨固試驗 ........... 11 
3.1  鋼筋在自保溫砌塊砌體中的拉拔試驗 .... 11 
3.2  砌體專用砂漿與鋼筋的粘結錨固機理試驗 .... 29 
3.3  本章小結 .... 43 
4  粘結錨固理論的可靠度分析 .......... 44 
4.1  可靠度與計算方法 .... 44 
4.1.1  可靠度 ......44 
4.1.2  可靠度計算方法 ......44 
4.2  鋼筋在自保溫砌塊砌體水平灰縫中的錨固可靠度計算 ........ 46 
4.2.1  錨固承載力極限狀態(tài)方程 .......46 
4.2.2  統(tǒng)計數(shù)據(jù) ..........47 
4.2.3  可靠度指標 ......48 
4.2.4  Hasofer-Lind 法求解粘結錨固長度 ......49 
5  錨固長度的有限元分析 .......... 52 
5.1 有限單元法的概述及基本解法 .......... 52 
5.2 有限單元法求解步驟 .......... 53 
5.3 模型建立 ...... 54 

5  錨固長度的有限元分析 

工程和制造業(yè)如何能夠更加快速的發(fā)展，主要在于產(chǎn)品的創(chuàng)新。計算機的發(fā)展，大大提高了產(chǎn)品的性能，并且融入到了設計、開發(fā)、分析、制造各個過程。通過計算機對產(chǎn)品進行實時或長期的分析檢測過程，稱為計算機輔助工程，及CAE(Computer Aided Engineering)。該技術是一門將計算機科技與產(chǎn)品工藝分析相結合的新興技術，它涵蓋了計算數(shù)學、計算力學、數(shù)字仿真、結構動力學與計算機技術等多門學科。隨著計算機硬件的發(fā)展以及有限元理論的不斷完善，CAE技術也日趨完善，并逐漸成為了工程師們實現(xiàn)工程和產(chǎn)品創(chuàng)新的有效工具和得力助手。大型通用的CAE軟件主要有：SAP、ADINA、ANSYS、ABAQUS等。其中有限元軟件ANSYS由于其具有強大的建模能力、求解能力、非線性分析能力、網(wǎng)格劃分能力等特點，被廣泛應用于結構分析、熱分析、流體分析、電磁場分析和耦合場分析。為此，本章利用ANSYS有限元分析軟件對本文研究中所涉及到的錨固長度進行分析，并與試驗結果進行對比。 

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結論 

（1）通過36根鋼筋在自保溫砌塊砌體水平灰縫中的拉拔試驗，給出了鋼筋未屈服拔出、鋼筋屈服拔出兩種破壞形態(tài)；得出從開始加載至粘結破壞的受力全過程；研究豎向正應力、鋼筋錨固長度和砂漿強度等級等因素對鋼筋粘結性能的影響；由6根外貼電阻應變片的鋼筋拉拔試驗，得出粘結應力隨鋼筋錨固長度的分布變化，計算求得在自保溫砌塊砌體水平灰縫中，鋼筋的錨固長度不宜小于55d，且其水平彎折段長度不宜小于20d。
（2）通過39根鋼筋在自保溫砌塊中的拉拔試驗，分析砂漿強度等級、鋼筋直徑及其錨固長度等因素對粘結性能的影響.
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參考文獻(略)

本文編號：150085