蒸压粉煤灰砖墙体开裂的试验研究与数值模拟

摘要

蒸压粉煤灰砖是我国大力推广的新型墙体材料之一,但这种新型墙体材料应用到实际工程中常常暴露出墙体开裂的问题。对一般砌体结构来说,温度作用是引起墙体开裂的主要原因之一,从蒸压粉煤灰砖自身特性来说,其吸水速率和失水速率都比普通粘土砖要慢,而砖上墙后在失水过程中会引起较大的收缩变形,因此温度作用和干燥收缩变形是导致蒸压粉煤灰墙体开裂的两大主要原因。
　　目前国内很多学者对蒸压粉煤灰砖墙体的干燥收缩变形进行了深入的研究,但大多数试验针对当地的自然环境条件,没有考虑过冬季严寒环境对墙体的干燥收缩变形影响。本文研究的主要目的是推广蒸压粉煤灰砖在东北严寒地区的应用,而一般自然环境下得出的墙体变形规律并不一定适用于严寒自然环境。因此,本文对寒冷自然环境下蒸压粉煤灰砖墙体的变形情况进行了探讨。试验研究了蒸压粉煤灰砖及其专用砂浆的基本性能,增钙粉煤灰对专用砂浆性能的影响,蒸压粉煤灰砖墙体在标准养护环境(温度20℃、相对湿度60％)下自由干燥收缩情况,以及考虑了墙体两侧存在温差作用(墙体外侧暴露在冬季严寒自然环境,内侧处于室内采暖环境)时的变形情况。试验结果表明:
　　蒸压粉煤灰砖的吸水速率和失水速率都比较缓慢,失水过程比吸水过程更加缓慢,自然环境下50多天才能达到平衡含水率;采用快干法测得的砖的干燥收缩率大于自然环境下砖的长期干燥收缩率;初始含水率和环境相对湿度会影响砖的平衡含水率和干燥收缩率。
　　本文砂浆基本性能试验研究中,在专用砂浆中等量取代水泥掺入增钙粉煤灰时可以改善砂浆的力学性能,减少砂浆收缩率;在专用砂浆中外掺增钙粉煤灰时可以减少砂浆的收缩率,提高砂浆的抗冻性能。
　　处于标准养护环境下的墙体收缩规律、影响因素和大多数研究得出的结论一致;而暴露于严寒自然环境下的墙体的外表面受到温度作用影响很大,且不同朝向的墙体外表面接受的太阳辐射量不同,南北朝向墙体表面的温度有一定差异,引起墙体外表面收缩量不一致,北墙外表面收缩量较大;墙体内外侧处于不同的温度环境,其收缩机理不同,引起的收缩变形量也不一致,墙体外侧收缩量大于墙体内侧。
　　此外,采用有限元软件ANSYSWorkbench分别数值模拟了墙体在降温作用和收缩当量温差作用下,当墙体顶部或底部约束时所产生的收缩应力。

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第1章 绪 论

1.1课题背景

1.2国内外研究概况

1.3本文主要研究内容

第2章 砖和砂浆的基本材性试验

2.1 前言

2.2蒸压粉煤灰砖的基本性能

2.3 蒸压粉煤灰砖专用砂浆的基本性能

2.4 本章小结

第3章 蒸压粉煤灰砖砌体收缩变形试验研究

3.1 前言

3.2 干燥收缩变形影响因素

3.3 蒸压粉煤灰砖墙体收缩试验

3.4 蒸压粉煤灰砖墙体收缩影响因素分析

3.5 本章小结

第4章 墙体体积变形应力分析和数值模拟

4.1前言

4.2 温度效应

4.3 干燥收缩应力

4.4 墙体体积变形的数值模拟

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其成果

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致谢