蒸压粉煤灰砖干燥收缩及砌体收缩复合模型试验研究

摘要

本文为中国工程建设标准化协会标准《蒸压粉煤灰砖砌体应用技术规范》科研课题中的子课题。 通过与普通粘土砖、混凝土砖和加气混凝土砌块等块材的对比试验，对蒸压粉煤灰砖在各种环境下的吸水和失水特性进行了试验研究，研究了蒸压粉煤灰砖的含水率、吸水率、相对吸水率和平衡含水率等有关技术指标，为砖的干燥收缩研究提供了条件。试验表明，蒸压粉煤灰砖的吸水率一般在20％左右，与普通粘土砖相当，比加气混凝土小，较混凝土砖大；蒸压粉煤灰砖的早期吸水速度较普通粘土砖和混凝土砖慢。 对十组不同厂家的浸泡饱和蒸压粉煤灰砖在中等环境下进行了长期干燥收缩试验，并与标准试验方法(快速法)进行了对比，还对不同环境下不同上墙含水率的砖进行了干燥收缩试验。通过这一系列的试验研究，论证了粉煤灰砖的干燥收缩机理及其特性，得出了蒸压粉煤灰砖的上墙含水率、环境湿度等因素对干燥收缩的影响。论文还研究了蒸压粉煤灰砖的干湿循环收缩特性。通过试验数据统计得到上墙含水率影响系数、湿度影响系数和龄期影响系数，最终建立了蒸压粉煤灰砖的收缩估算表达式。 砌体墙由于水平和竖向灰缝的存在，可以看成是均匀的正交各向异性弹性材料，在平面应力状态的湿热作用下，按照宏观力学模型(Macro-Modeling)进行内力和变形分析。该宏观力学模型中的力学参数引用细观力学模型(Micro-Modeling)确定，即将砂浆和砖分别看成是各向同性的均质连续材料，利用复合材料力学湿热效应原理求得这些参数。利用不同环境、不同上墙含水率蒸压粉煤灰砖砌筑的6片砌体墙干燥收缩试验结果，对该理论模型进行了验证，理论值和试验值符合良好。 本文通过蒸压粉煤灰砖及砌体的干燥收缩试验研究，获得了一些有益的成果，并为《蒸压粉煤灰砖砌体应用技术规范》的编制提供了依据。

目录

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第一章绪论

1.1砌体裂缝产生原因

1.1.1温度变形

1.1.2干燥收缩变形

1.1.3碳化收缩

1.1.4弹性变形

1.1.5徐变

1.1.6不同材料间的变形差

1.1.7其它原因

1.2混凝土的收缩

1.2.1收缩种类

1.2.2收缩机理

1.2.3收缩计算方法

1.3砌体干燥收缩

1.3.1块材的干燥收缩的影响

1.3.2砂浆的影响

1.3.3环境湿度的影响

1.3.4块材上墙含水率的影响

1.3.5二次收缩的影响

1.4蒸压粉煤灰砖的干燥收缩

1.4.1生产工艺对蒸压粉煤灰砖干燥收缩的影响

1.4.2蒸压粉煤灰砖的吸(放)水特性与干燥收缩的关系

1.4.3干湿循环对粉煤灰砖的干燥收缩的影响

1.5存在问题及本文工作

1.5.1存在问题

1.5.2本文工作

第二章蒸压粉煤灰砖的吸放水特性

2.1引言

2.2有关名词术语

2.2.1含水量

2.2.2质量含水率

2.2.3体积含水率

2.2.4吸水率

2.2.5平衡含水率Weq

2.2.6相对含水率

2.3蒸压粉煤灰砖的吸水特性试验研究

2.4蒸压粉煤灰砖的失水(干燥)特性试验研究

2.4.1浸水饱和蒸压粉煤灰砖的失水(干燥)特性

2.4.2蒸压粉煤灰砖与其它块体的失水(干燥)特性对比

2.4.3蒸压粉煤灰砖出釜后含水率变化规律

2.4.4环境和初始含水率对蒸压粉煤灰砖失水(干燥)特性的影响

2.5讨论

2.5.1相对含水率

2.5.2应用规范对含水率的要求

2.5.3关于粉煤灰砖的出厂时间

2.6本章小结

第三章蒸压粉煤灰砖的收缩特性

3.1定义

3.1.1干燥收缩值ε0

3.1.2干燥收缩率ε(t)

3.1.3上墙至绝干收缩值ε1

3.1.4使用阶段的收缩值εeq

3.2蒸压粉煤灰砖干燥收缩机理

3.3 生产工艺对蒸压粉煤灰砖干燥收缩的影响研究

3.3.1不同生产工艺下的蒸压粉煤灰砖的基本性能

3.3.2蒸压粉煤灰砖的干燥收缩值ε0

3.3.3蒸压粉煤灰砖干燥收缩值的长期试验

3.3.4粉煤灰砖上墙至绝干收缩值ε1与上墙含水率的关系

3.4初始(上墙)含水率对蒸压粉煤灰砖干燥收缩的影响

3.4.1试验方法

3.4.2试验结果

3.4.3上墙含水率影响系数β1

3.5环境对蒸压粉煤灰砖的干燥收缩的影响

3.5.1试验方法

3.5.2试验结果

3.5.3相对湿度影响系数β2

3.6上墙后龄期对蒸压粉煤灰砖的干燥收缩的影响

3.7干湿循环的收缩特性

3.8蒸压粉煤灰砖干燥收缩率一般表达式

3.8.1一般表达式

3.8.2干燥收缩率一般公式计算值与试验值比较

3.9本章小结

第四章砌体干燥收缩的复合模型与试验验证

4.1概述

4.2正交各向异性材料本构关系(Macro-Modeling)

4.2.1混合定律

4.2.2复合理论中的平均应力与平均应变

4.2.3平面应力下正交各向异性材料的本构关系

4.3考虑干燥收缩变形的本构关系

4.3.1砌体的干燥收缩变形

4.3.2砌体考虑湿胀变形的本构关系

4.4 Micro-Modeling下的干燥收缩模型

4.4.1公式推导

4.4.2参数确定

4.4.3砌体收缩复合模型公式

4.5复合模型的试验验证

4.5.1试验

4.5.2试验结果

4.5.3复合模型的验证

4.6本章小结

结论与展望

参考文献

致 谢

附 录