植物纖維增強(qiáng)砌塊砌體力學(xué)性能試驗(yàn)研究與有限元分析.pdf

1、混凝土砌塊具有節(jié)地節(jié)能、利廢環(huán)保、價(jià)格低廉、強(qiáng)度高、延性好等優(yōu)點(diǎn)。符合可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策，代表了砌體結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展方向。然而，傳統(tǒng)砌塊在發(fā)展過(guò)程中仍存在“熱、裂、滲”，熱工性能差，吊掛承載力低及砌體強(qiáng)度指標(biāo)存在缺陷等問(wèn)題。
　　 植物纖維增強(qiáng)工業(yè)灰渣混凝土砌塊(本文簡(jiǎn)稱“植物纖維增強(qiáng)砌塊”)是以植物纖維為纖維(增強(qiáng))材料，以水泥基材料為膠結(jié)料，以工業(yè)灰渣為集料或磨細(xì)工業(yè)灰渣為摻和料，經(jīng)攪拌、振動(dòng)、加壓成型的混凝土空心砌塊，是一種綠

2、色環(huán)保的墻體材料，具有質(zhì)量較輕、熱工性能較好、隔音效果好、吊掛性能優(yōu)良、居住空間更舒適等特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)砌塊的不足進(jìn)行了較多的改善。特別是其大量利用農(nóng)林廢棄物為原料和可作為承重墻體用于多層建筑的特點(diǎn)，使其在我國(guó)的小城鎮(zhèn)建設(shè)中極具開(kāi)拓意義和應(yīng)用前景。但是國(guó)內(nèi)外較少見(jiàn)關(guān)于此類砌塊的研究資料，規(guī)范更是少有涉及，缺乏具體可靠的技術(shù)指標(biāo)，大大阻礙了其推廣應(yīng)用。針對(duì)這些問(wèn)題，本文對(duì)該類砌塊的基本物理性能、砌體力學(xué)性能和吊掛力性能進(jìn)行了系統(tǒng)全面的試驗(yàn)研究

3、和有限元分析，并提出了合理的建議。主要研究方法和成果如下：
　　 (1)本文首先簡(jiǎn)述了混凝土砌塊的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、研究動(dòng)向以及本課題的研究背景與意義，并對(duì)植物纖維增強(qiáng)砌塊做了簡(jiǎn)要介紹。
　　 (2)本文對(duì)該類砌塊的物理力學(xué)性能進(jìn)行了較為全面的試驗(yàn)研究，得出各項(xiàng)指標(biāo)，并分析其相互關(guān)系，初步得出其自身規(guī)律及對(duì)砌體力學(xué)性能的影響。
　　 (3)本文對(duì)該類砌塊砌體的軸心抗壓、通縫抗剪和彎曲抗拉等力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)全面的試

4、驗(yàn)研究，得出了其在各種不同受力模式下的破壞機(jī)理、可靠的力學(xué)指標(biāo)及相關(guān)影響因素。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)研究，闡明了不同約束方法對(duì)其軸心抗壓強(qiáng)度的影響；深入分析了抗剪強(qiáng)度試件在區(qū)別砂漿性能、吸水率和砌筑工藝等不同工況時(shí)的破壞機(jī)理，并闡述了這些因素對(duì)其抗剪強(qiáng)度的影響。
　　 (4)本文針對(duì)該類砌塊砌體墻片的單點(diǎn)吊掛性能與其它砌塊進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。深入研究了不同類型砌塊砌體在單點(diǎn)吊掛力作用下的破壞機(jī)理，得出了其極限強(qiáng)度值，通過(guò)對(duì)比，闡明了該類砌塊砌體

5、單點(diǎn)吊掛的安全性以及優(yōu)勢(shì)。
　　 (5)基于現(xiàn)行砌體力學(xué)性能試驗(yàn)方法規(guī)范，本文在砌體彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)和砌體單點(diǎn)吊掛力試驗(yàn)方法方面做出了有益探索和補(bǔ)充。
　　 (6)基于試驗(yàn)研究，本文利用有限元理論及ANSYS軟件，建立分離式模型，對(duì)不同約束條件下的該類砌塊砌體軸心抗壓強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)值模擬和非線性對(duì)比分析，深入研究了其承載力水平、裂縫發(fā)展、應(yīng)力應(yīng)變分布及位移變形情況，特別是其微觀層面的裂縫演化機(jī)制，從理論上深入分析了其破壞機(jī)理

6、，闡明了砌體各組成材料間的相互作用及其影響，得出了其受力薄弱區(qū)，并得出了橫向拉應(yīng)力不足和彈性地基作用是其破壞根本原因的結(jié)論。
　　 同時(shí)，本文有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本一致，對(duì)砌塊砌體結(jié)構(gòu)合適數(shù)值模擬方法的確定進(jìn)行了有效的探索。
　　 (7)最后，本文對(duì)完成的研究工作進(jìn)行了總結(jié)，并基于此成果提出了合理的建議，同時(shí)，對(duì)課題需要進(jìn)一步深入研究的問(wèn)題提出了自己的看法。
　　 本文研究成果為合理生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工和應(yīng)用，