專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻及其施工方法。
背景技術(shù)：
砌塊砌體結(jié)構(gòu)主要是由砌塊和砂漿砌筑而成，施工質(zhì)量差異較大，強(qiáng)度相對(duì)較低，離散性大，其抗拉、抗剪和抗彎承載力都較低。在地震中砌塊砌體墻開(kāi)裂后其承載力迅速下降，極易發(fā)生倒塌，引起震區(qū)巨大的人員傷亡和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。在我國(guó)砌塊砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)用比較廣泛，因此對(duì)砌塊砌體結(jié)構(gòu)的研究工作顯得尤為重要。從宏觀震害和試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，地震作用下砌塊砌體墻體的開(kāi)裂和倒塌，主要由于墻體的抗剪強(qiáng)度和變形能力不足。綜上，現(xiàn)有的砌塊砌體墻具有易脆性、抗裂和抗震性能差的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種不易發(fā)生脆性破壞且抗裂和抗震性能好的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻。為此，本發(fā)明提供的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻包括砌塊砌體墻，所述砌塊砌體墻的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋；所述砌塊砌體墻內(nèi)部灌注有高延性纖維混凝土芯柱；所述砌塊砌體墻表面涂覆有高延性纖維混凝土面層。優(yōu)選的，上述若干根短鋼筋中相鄰短鋼筋的水平間距和縱向間距均為300mm，每根短鋼筋的直徑為10 12mm，每根短鋼筋埋入砌塊砌體墻豎向灰縫的深度為100 150mm，每根短鋼筋突出砌塊砌體墻表面的長(zhǎng)度為20mm。優(yōu)選的，所述高延性纖維混凝土芯柱沿墻長(zhǎng)度方向布置的間距為I. 5 2m。優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土面層的厚度為10 30mm。優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。優(yōu)選的，上述水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；上述粉煤灰為I級(jí)粉煤灰；上述硅灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;上述砂的最大粒徑為I. 26mm ;上述PVA纖維的長(zhǎng)度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強(qiáng)度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上；。優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土中添加有減水率為30%以上的聚羧酸減水劑，且減水劑的添加量為粉煤灰和水泥總質(zhì)量的O. 8%。優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80%的水?dāng)嚢杈鶆?；之后再加入PVA纖維攪拌均勻后加入剩余20%的水?dāng)嚢杈鶆蚣吹酶哐有岳w維混凝土。本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻的施工方法，具體施工過(guò)程如下步驟一，砌筑砌塊砌體墻，并在砌塊砌體墻的豎向灰縫中埋入若干根短鋼筋；步驟二，在砌好的砌塊砌體墻內(nèi)部灌注高延性纖維混凝土芯柱；步驟三，在砌塊砌體墻表面抹涂高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將砌塊砌體墻、芯柱和短鋼筋包覆。本發(fā)明采用高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻，利用較高強(qiáng)度和韌性的高延性纖維混凝土對(duì)砌塊砌體墻形成包裹，同時(shí)在砌塊砌體墻內(nèi)部灌注高延性纖維混凝土芯柱,防止砌塊砌體墻局部壓碎，提高砌塊砌體墻的整體性和抗震性能以及抗變形能力。與現(xiàn)有的普通砌體砌體墻相比，本發(fā)明具有如下的特點(diǎn)( I)本發(fā)明在砌塊砌體墻豎向灰縫內(nèi)埋入短鋼筋，既方便施工，又可增強(qiáng)砌塊砌體墻和高延性纖維混凝土面層之間的粘結(jié)性能，保證砌塊砌體墻與面層共同工作。(2)本發(fā)明采用的高延性纖維混凝土抗壓強(qiáng)度可達(dá)到60MPa以上，極限拉應(yīng)變可達(dá)普通混凝土的100倍以上，具有類(lèi)似鋼材的塑性變形能力，與砌塊砌體之間有良好的粘結(jié)性能，是一種具有高強(qiáng)度、高延性、高耐久性和高耐損傷能力的生態(tài)建筑材料。(3)本發(fā)明在砌塊砌體墻內(nèi)部灌注高延性纖維混凝土芯柱，能充分發(fā)揮高延性纖維混凝土的優(yōu)良性能，且經(jīng)濟(jì)性較好。(4)本發(fā)明具有良好的耐久性，可延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，大幅度提高既有砌塊砌體墻的承載力和抗震性能，減少甚至免去強(qiáng)震后修復(fù)的工作。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖I是本發(fā)明實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的A向視圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的B向視圖；圖中各代碼表不I-圈梁、2_砲塊砲體墻、3_構(gòu)造柱、4_圈梁、5_短鋼筋、6_聞延性纖維混凝土面層，7-高延性纖維混凝土芯柱。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :參考圖I和圖2，本實(shí)施例中的混凝土砌塊尺寸為390mmX 190mmX 190mm ;砌塊砌體墻2帶有構(gòu)造柱3和圈梁(1、4)，砌塊砌體墻2長(zhǎng)度為4. 2m,高度為3m，厚度為240mm ;構(gòu)造柱3截面尺寸為120mmX 240mm ;圈梁I的截面尺寸為340mmX 400mm ;圈梁4的截面尺寸為180mmX 240mm ;高延性纖維混凝土芯柱7的截面尺寸為120mmX 120mm,沿墻布置間距為2m ;該實(shí)施例的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻的結(jié)構(gòu)為在砌塊砌體墻2的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋4 ;在砌塊砌體墻2的外表面涂覆有高延性纖維混凝土面層6 ;在砌塊砌體墻2內(nèi)部灌注高延性纖維混凝土芯柱7。其具體施工過(guò)程為步驟一，砌筑砌塊砌體墻2，并在砌塊砌體墻2的豎向灰縫中埋入若干根短鋼筋
步驟二，在砌塊砌體墻2內(nèi)部灌注高延性纖維混凝土芯柱7 ；步驟三，在砌塊砌體墻2表面抹涂20mm厚的高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將砌塊砌體墻、芯柱和短鋼筋包覆。本實(shí)施例中圈梁1、4和構(gòu)造柱3均按構(gòu)造配筋，為增強(qiáng)高延性纖維混凝土面層6與砌塊砌體墻2的整體性，在砌塊砌體墻2表面的豎向灰縫中埋入短鋼筋5作為抗剪連接件，本實(shí)施例短鋼筋5采用HRB400級(jí)鋼筋，直徑為12mm，長(zhǎng)度為120mm，突出砌塊砌體墻表面20mm，相鄰短鋼筋5間的縱向間距和橫向間距均為300mm。該實(shí)施例中的高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維、減水劑和水，其中，按重量百分比計(jì)，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0.9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維(聚乙烯醇纖維)的體積摻量為1.5% ;減水劑的添加量為水泥、粉煤灰和硅灰總量的0.8%。其中砂的最大粒徑為I. 26mm ；PVA纖維為上海羅洋科技有限公司生產(chǎn)的PA600型纖維，長(zhǎng)度為8mm，直徑為26 μ m,抗拉強(qiáng)度為1200MPa，彈性模量為30GPa ;水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；粉煤灰為I級(jí)粉煤灰；所用硅灰的燒失量為5 %，二氧化硅含量為88%，比表面積為18000m2/kg ;減水劑為減水率在30%以上的聚羧酸高效減水劑，聚羧酸減水劑為江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的PCA' I型聚羧酸高性能減水劑。上述高延性纖維混凝土的攪拌方法為首先將水泥、粉煤灰、硅灰和砂倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中干拌2 3分鐘；再加入減水劑和80%的水；然后加入PVA纖維再攪拌2分鐘后加入剩余20%的水，攪拌I 2分鐘。以下是發(fā)明人提供的關(guān)于本實(shí)施例的高延性纖維混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)及其結(jié)
果O(I)采用70. 7mmX70. 7mmX70. 7mm的標(biāo)準(zhǔn)試模制作立方體試塊，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法
養(yǎng)護(hù)60天，進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明高延性纖維混凝土試塊抗壓強(qiáng)度平均值為65MPa，試塊達(dá)到峰值荷載后卸載再進(jìn)行第二次加載，殘余抗壓強(qiáng)度可達(dá)到峰值荷載的80%，試塊破壞過(guò)程具有明顯抗壓韌性。(2)采用40mmX40mmX 160mm的標(biāo)準(zhǔn)試模制作棱柱體抗彎試件，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)60天，進(jìn)行抗彎性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明高延性纖維混凝土試件的初裂強(qiáng)度為
4.8MPa，試件開(kāi)裂以后承載力繼續(xù)提高，極限強(qiáng)度為10. IMPa，達(dá)到峰值荷載后承載力下降緩慢，按照ASTM C1018法計(jì)算所得的彎曲韌性系數(shù)其彎曲韌性15、110、120、130分別為
6.2、14. 5、33. O、50. 6，表明具有很高的彎曲韌性。(3)采用50mmX 15mmX350mm的試模制作拉伸試塊，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)60天，進(jìn)行直接拉伸試驗(yàn)。結(jié)果表明高延性纖維混凝土試件單軸抗拉強(qiáng)度平均值為3. 6MPa，極限拉應(yīng)變可達(dá)到I. 2%，試件開(kāi)裂以后承載力基本保持不變，具有良好的抗拉韌性，破壞過(guò)程中出現(xiàn)10余條裂縫。以上試驗(yàn)表明，高延性纖維混凝土的極限拉應(yīng)變遠(yuǎn)高于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010中普通混凝土的極限拉應(yīng)變，高延性纖維混凝土受壓、受拉、受彎破壞時(shí)均具有較高的韌性，其破壞特征與普通混凝土發(fā)生脆性破壞具有明顯不同。實(shí)施例2:參考圖3和圖4，本實(shí)施例中的混凝土砌塊尺寸為390mmX 190mmX 190mm ;砌塊砌體墻2不帶構(gòu)造柱，砌塊砌體墻2長(zhǎng)度為4. 2m,高度為3m，厚度為240mm ;圈梁4的截面尺寸為180mmX 240mm ;高延性纖維混凝土芯柱7的截面尺寸為150mmX 150mm,沿墻布置間距為2m ;其他施工工序均與實(shí)施例I相同。本發(fā)明利用高延性纖維混凝土的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)及與砌塊砌體墻之間良好的粘性性能，既對(duì)砌塊砌體墻產(chǎn)生較大的橫向主動(dòng)約束力，提高砌塊砌體墻的抗剪強(qiáng)度，在砌塊砌體墻內(nèi)部灌注高延性纖維混凝土芯柱，可以防止砌塊砌體墻局部壓碎，又可提高砌塊砌體墻的整體性，有效抑制砌塊砌體墻的開(kāi)裂，極大地改善砌塊砌體墻自身的變形能力，從而顯著提高砌塊砌體墻的穩(wěn)定性和抗震性能，有效地減輕地震作用下砌體結(jié)構(gòu)的破壞程度。同時(shí)在砌塊砌體墻上涂抹高延性纖維混凝土面層施工簡(jiǎn)單易行、操作方便，且所采用的高延性纖維混凝土具有良好的耐久性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低經(jīng)濟(jì)、社會(huì)成本，減少甚至免去砌塊砌體墻強(qiáng)震后修復(fù)的工作。
權(quán)利要求
1.一種高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻，包括砌塊砌體墻，其特征在于，所述砌塊砌體墻的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋；所述砌塊砌體墻內(nèi)部灌注有高延性纖維混凝土芯柱；所述砌塊砌體墻表面涂覆有高延性纖維混凝土面層。
2.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻，其特征在于，所述若干根短鋼筋中相鄰短鋼筋的水平間距和縱向間距均為300mm，每根短鋼筋的直徑為10 12mm，每根短鋼筋埋入砌塊砌體墻豎向灰縫中的深度為100 150mm，每根短鋼筋突出砌塊砌體墻表面的長(zhǎng)度為20mm。
3.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻，其特征在于，所述高延性纖維混凝土芯柱沿墻長(zhǎng)度方向布置的間距為I. 5 2m。
4.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻，其特征在于，所述高延性纖維混凝土面層的厚度為10 30mm。
5.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻，其特征在于，所述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。
6.如權(quán)利要求5所述的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻，其特征在于，所述水泥為P. O. 52. 5R娃酸鹽水泥；所述粉煤灰為I級(jí)粉煤灰；所述娃灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;所述砂的最大粒徑為I. 26mm ;所述PVA纖維的長(zhǎng)度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強(qiáng)度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。
7.如權(quán)利要求6所述的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻，其特征在于，所述高延性纖維混凝土中添加有減水率為30%以上的聚羧酸減水劑，且減水劑的添加量為粉煤灰和水泥總質(zhì)量的O. 8%。
8.如權(quán)利要求7所述的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻，其特征在于，所述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80%的水?dāng)嚢杈鶆?；之后再加入PVA纖維攪拌均勻后加入剩余20%的水?dāng)嚢杈鶆蚣吹酶哐有岳w維混凝土。
9.一種上述任一權(quán)利要求所述的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻的施工方法，其特征在于，方法的具體過(guò)程如下步驟一，砌筑砌塊砌體墻，并在砌塊砌體墻的豎向灰縫中埋入若干根短鋼筋；步驟二，在砌筑好的砌塊砌體墻內(nèi)部灌注高延性纖維混凝土芯柱；步驟三，在砌塊砌體墻表面抹涂高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將砌塊砌體墻、芯柱和短鋼筋包覆。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻及其施工方法，以解決現(xiàn)有普通砌塊砌體墻存在的易脆性、抗震性能及整體性差的問(wèn)題。本發(fā)明的高延性纖維混凝土組合砌塊砌體墻由砌塊砌體墻、短鋼筋、高延性纖維混凝土芯柱和高延性纖維混凝土面層組成；施工時(shí)，首先砌筑普通砌塊砌體墻，并在墻體的豎向灰縫中埋入短鋼筋，然后在砌筑好的砌塊砌體墻內(nèi)部灌注高延性纖維混凝土芯柱；最后在墻體表面涂抹高延性纖維混凝土。本發(fā)明的砌塊砌體墻受壓承載力、抗剪性能及抗震性能優(yōu)于傳統(tǒng)砌塊砌體墻，且不易發(fā)生脆性破壞；同時(shí)該砌塊砌體墻的施工簡(jiǎn)單，工程造價(jià)較低。
文檔編號(hào)E04G21/14GK102912893SQ20121043515
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月4日
發(fā)明者鄧明科, 梁興文, 樊鑫淼 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)