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预制混凝土夹芯保温板抗剪性能研究莫致勇

发表时间：2020/6/30 来源：《基层建设》2020年第6期作者：莫致勇

[导读] 摘要：文章对采用桁架筋连接件的新型夹芯保温板展开了剪切试验，以此对桁架筋型保温板在受剪工况下展开分析。

        广西广通混凝土有限公司
        摘要：文章对采用桁架筋连接件的新型夹芯保温板展开了剪切试验，以此对桁架筋型保温板在受剪工况下展开分析。最终研究结果表明：当保温板厚度增加的时侯，混凝土板间的相对位移增加，对试件的承载能力影响不太大。
        关键词：桁架筋连接件；夹芯保温板；剪切试验
        1 绪论
        凝土夹芯保温外墙板目前已经被各个国家广泛地应用。因为传统拉接方式对热工性能削弱得比较多，所以急需新型连接件满足不断提高的热工性能要求。文献发现新型预制复合保温外墙板具备良好的保温隔热性能，能够满足夏热冬冷地区节设计标准的要求。文献把W型连接件应用于预制混凝土夹芯保温墙板内外叶板的连接，以此来解决夹芯墙板的剪切和弯曲相互作用的问题。
        本文对桁架筋型保温板开展了抗剪性能测试以及对破坏形式展开了分析，为接下来的夹芯保温板设计提供依据。
        2 试验设计方案
        2.1 实验设计
        为了研究采用桁架筋型夹芯保温板的抗剪性能，本实验设计了以保温层厚度为变量的2个试件，详见表1。
        表1 抗剪试件明细表

        2.2 试验加载
        在试验加载的过程当中，把荷载分配梁和试件中间层混凝土板的两端对齐，千斤顶中心点和荷载分配梁的中心点位置要始终保持在一条直线上，通过此方法让试件中间层混凝土板均匀受力。在试验开始前，先在夹芯保温板试件的单侧布置三个位移计，且通过位移计来测定实验过程当中试件位移的变化。本次抗剪试验通过采用荷载分级加载的方法，设定 10kN为一个荷载级，然后逐级加载，且每级荷载持续 10min左右。试件状态稳定之后，记录试件在该级荷载中的实验现象，主要包括混凝土板长度、宽度和数量、裂缝开裂位置，保温板和混凝土板之间的裂缝间隙以及中间层混凝土板和两侧混凝土板之间的相对滑移量。
        3 材料力学性能
        3.1 混凝土的力学性能
        所有试件均采用C30混凝土，材性试验按照GB/T500081-2002进行，见表2。
        表2 混凝土材料力学性能

        3.2 钢筋的力学性能
        试件中普通钢筋为HRB400级，钢筋力学性能试验方法按照GB/T228.1-2010进行，见表3。
        表 3 钢筋材料力学性能

        4 试验及分析
        通过对采用桁架筋的新型夹芯保温板抗剪试验设计进行分析后，确定了选用不锈钢桁架筋作为连接件及抗剪试验的可行性。通过对试验数据和荷载-挠度曲线的分析进行比较，最终得出试件抗剪性能。
        4.1 试件J-1
        根据10KN为一个荷载级，每加一个荷载级就能多持续10分钟，待作用时间满足之后，再读取记录位移和应变数值。正式施加荷载，每施加一个荷载30kN，东侧内墙混凝土板以及保温板之间便会产生0.3毫米的裂缝，中间层混凝土板会产生有0.1毫米的位移差。继续施加荷载之后，不仅中间层混凝土板的竖向位移增大，而且保温板与混凝土板之间的间隙也会变大以及混凝土板裂缝增多。待试件荷载加到110kN后，抗剪试件混凝土板与保温板的侧面裂缝将产生0.4毫米的位移差，紧随着混凝土板与保温板分离的声响。当施加荷载150kN，混凝土板会有破坏的声响，连接件钢筋断裂声，直到增大荷载级到荷载无法继续施加，内层混凝土板产生比较大的竖向滑移，连接件钢筋破坏（如图1、图2）。

图1 试件破坏图

        图2 受拉腹杆荷载-应变曲线
        4.2 试件J-2
        根据10kN为一个荷载级，每加一个荷载级能多持续10分钟左右，待作用时间满足之后，再读取记录位移计数值。首先预加载，确保试验能够顺利进行。正式施加荷载，每施加一个荷载40kN，中间层混凝土板就会有微小的竖向位移，连接件钢筋的应变变得微小，混凝土板面无裂缝，混凝土与保温层之间无缝隙产生。继续施加竖向荷载，中间层混凝土板的竖向位移增加，混凝土板和保温板之间产生间隙，间隙伴随着荷载的增加也在加宽，连接件钢筋应变也在增加。施加荷载140kN之后，连接件腹杆钢筋开始屈服，保温板和混凝土板之间产生分离。当施加到荷载160kN后，应变片会受到破坏，发出钢筋断裂的声响（如图3、图4）。

图3 试件破坏图

        图4 受拉腹杆荷载-应变曲线
        5 结论
        （1）抗剪实验中，试件J-1的连接件钢筋极限破坏荷载160kN，试件J-2的连接件钢筋极限破坏荷载145kN，试件J-2 的抗剪能力比试件J-1 的抗剪能力下降2%，试件J-2的保温层厚度比试件J-1的保温板厚度多20mm，由此得出，在一定范围内，保温板厚度越大，桁架筋型夹芯保温板的抗剪能力越低。
        （2）比较试件J-1 和试件J-2 的中间层混凝土板竖向相对位移及位移速度，荷载同为120kN时，试件J-1 的相对位移0.5mm，试件J-2的相对位移1mm。由此得出，一定范围内，保温板越厚，桁架筋型夹芯保温板混凝土板的相对位移越大。
        参考文献：
        [1]丛曌，苗纪奎.预制混凝土夹芯板的研究进展[C].上海来溪会务服务有限公司.2019第四届建筑与城市规划国际会议论文集.上海来溪会务服务有限公司：上海来溪会务服务有限公司，2019：65-69.
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        [3]侯维凯.预制混凝土夹心保温墙体受力及保温性能研究[D].沈阳建筑大学，2019.
        [4]刘卉.预制混凝土夹芯保温外挂墙板研究[D].东南大学，2016.