空腔内填夯土式砌块砌体抗剪性能试验研究

职智菊，杨新磊(.天津城建大学 土木工程学院，天津300384；.天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室，天津300384)

空腔内填夯土式砌块砌体抗剪性能试验研究

职智菊1，杨新磊2
(1.天津城建大学 土木工程学院，天津300384；2.天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室，天津300384)

对36个混凝土空心砌块砌体抗剪试件(其中对比试件6个，单个孔内填夯土试件6个，两个孔内填夯土试件24个)进行了受剪力学性能试验，分析各种砌块砌体的破坏形态及破坏机理。试验结果表明：单个孔内填夯土试件和对比试件比较质量增加了42.95%，抗剪强度提高了23.91%；两个孔内填夯土试件和对比试件比较质量增加了80.16%，抗剪强度提高了50.92%；两个孔内填夯土中加竹片试件和对比试件比较质量增加了78.27%，抗剪强度提高了113.05%。

混凝土空心砌块；力学性能；破坏形态；抗剪强度

混凝土小型空心砌块符合可持续发展要求，是一种极具竞争力的墙体材料[1]，在我国西部地区及农村砌体结构是应用量大、面广的一种建筑结构形式，但大部分房屋没有经过科学设计，缺乏有效的抗震措施[2-5]，存在很大的安全隐患。砌体结构由于块体和砂浆的黏结力低，破坏多为沿砂浆缝剪切破坏[6]，因此通过增加砂浆缝处的构造措施，可以提高砌体结构在地震作用下的抗震性能。

鉴于我国西部地区及农村地广人稀、生土资源丰富和易就地取材，考虑绿色环保的发展要求，目前国内外对内填夯土的砌块砌体在水平抗剪作用下的性能研究很少，而且我国的抗震规范也没有列出相应的设计条款，所以开展本课题研究非常必要。

1 试验设计

1.1 试件设计

砌块采用尺寸为390 mm×190 mm×190 mm的普通混凝土小型空心砌块，每个试件由三个砌块砌筑而成，试件尺寸为590 mm×390 mm×190 mm。试件共7组，对比试件1组。共6个，两个孔内填夯土的试件共4组每组6个，单个孔内填夯土的试件共2组每组3个，总计36个。其中：第1组作为对比试件，砌块孔内无任何构造措施；第2组为两个孔内填夯土；第3组在两个孔夯土中加入6cm宽竹片；第4组在两个孔夯土中加入尼龙绳；第5组在两个孔夯土中加入直径Φ8的钢筋；第6组为单个孔内填夯土；第7组在单个孔夯土中加入直径Φ8的钢筋。试件设计见表1，示意图见图1。

表1 试件设计

图1 不同试件构造示意图

1.2 试验加载

试件用长柱试验机作为反力架，用液压千斤顶施加剪力，千斤顶上放有力传感器。试验通过手动液压千斤顶控制位移进行加载，采用匀速连续加载方式，并避免冲击，加荷速度控制在试件1～3 min，当有一个受剪面被剪坏即认为试件破坏，并记录破坏荷载值和试件破坏特征[7]。抗剪试件的加载装置如图2所示。

2 试验结果与分析

OT试件破坏形态主要为脆性的单剪破坏[8]，破坏以整体灰缝砂浆和砌块的黏结面分离破坏为主[9]，少数为灰缝砂浆的剪切破坏。单剪破坏抗剪强度小于双剪破坏的抗剪强度。OT试件的破坏形态见图3，荷载位移曲线见图4。

图2 抗剪试验加载装置示意图

图3 OT试件破坏形态 图4 OT试件荷载位移曲线

FM试件破坏形态为脆性的单剪破坏，多以整体灰缝砂浆和砌块的黏结面分离破坏为主，少数为灰缝砂浆的剪切破坏，夯土沿灰缝剪切面破坏。内填夯土产生一定的“销栓”作用，使抗剪强度得到提高。FM试件破坏形态见图5，荷载位移曲线见图6。

图5 FM试件破坏形态 图6 FM试件荷载位移曲线

FMB试件破坏形态为延性破坏，都为砌块产生水平裂缝或斜裂缝后，灰缝开裂破坏，夯土沿灰缝剪切面破坏，竹片有的被剪断有的未被剪断，内部土体未破坏。由于竹片的存在，使得竹片和夯土形成整体，加载时竹片和夯土能很好地限制砌块的相对位移，导致砌块被压坏。FMB试件破坏形态见图7，荷载位移曲线见图8。

图7 FMB试件破坏形态

图8 FMB试件荷载位移曲线

FMN试件破坏形态为单剪破坏，砌块无破坏，绳子完好，夯土沿灰缝破坏，夯土内部无破坏。由于夯筑时绳子未张拉和锚固，试件的抗剪强度比FM试件抗剪强度无提高。FMN试件破坏形态见图9，荷载位移曲线见图10。

图9 FMN试件破坏形态

图10 FMN试件荷载位移曲线

FMR试件破坏形态为延性破坏，砌块无破坏，钢筋在灰缝处有屈曲，夯土沿灰缝处剪坏，钢筋未剪坏。由于钢筋没有采取锚固措施，试件的抗剪强度比FM试件抗剪强度无提高。FMR试件破坏形态见图11，荷载位移曲线见图12。

图11 FMR试件破坏形态 图12 FMR试件荷载位移曲线

HM试件由于一个孔内填夯土，而另一个孔内无夯土，孔内无夯土的砌块强度相对较小，试件破坏以砌块破坏为主。HM-3砌块无破坏，且为双剪破坏，故抗剪强度最高。HM试件破坏形态见图13，荷载位移曲线见图14。

图13 HM试件破坏形态

HMR试件破坏形态多为单剪破坏，砌块无破坏，钢筋在灰缝处有屈曲，夯土沿灰缝处剪坏，钢筋未剪坏。由于钢筋较细及没有锚固措施，试件的抗剪强度比HMR试件抗剪强度无提高。HMR试件破坏形态见图15，荷载位移曲线见图16。

图14 HM试件荷载位移曲线

图15 HMR试件破坏形态 图16 HMR试件荷载位移曲线

从不同构造试件的荷载位移曲线(见图17)对比可以看出：通过砌块空腔内填夯土可以提高砌体的抗剪强度，空腔夯土内再加入竹片效果更显著。单个孔内填夯土试件和对比试件比较质量增加了42.95%，抗剪强度提高了23.91%。两个孔内填夯土试件和对比试件比较质量增加了80.16%，抗剪强度提高了50.92%。两个孔内填夯土中加竹片试件和对比试件比较质量增加了78.27%，抗剪强度提高了113.05%。空腔内填夯土可以提高试件的变形能力。

图17 不同构造试件荷载位移曲线

3 结论

(1)单个孔内填夯土试件和对比试件比较质量增加了42.95%，抗剪强度提高了23.91%。

(2)两个孔内填夯土试件和对比试件比较质量增加了80.16%，抗剪强度提高了50.92%。

(3)两个孔内填夯土中加竹片试件和对比试件比较质量增加了78.27%，抗剪强度提高了113.05%。

(4)OT试件、HM试件、FM试件和FMN试件破坏均为脆性破坏，且多为单剪破坏，单剪破坏抗剪强度小于双剪破坏的抗剪强度。

(5)FMB试件和FMR试件有效改善了试件受剪呈现脆性破坏的特征，提高了试件的变形能力。

(6)砌块内夯土的破坏多为沿灰缝剪切破坏，内部夯土成块无明显破坏。

(7)由于砌块空腔内夯土时绳子未张拉和锚固，FMN试件的抗剪强度比FM试件抗剪强度无提高。

(8)由于钢筋没有采取锚固措施，FMR试件的抗剪强度比FM试件抗剪强度无提高。

[1] 施楚贤. 砌体结构理论与设计[M]. 北京：中国建筑工业出版社, 2014.

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Experimental investigation on shear strength capacity of hollow block filled with rammed earth

ZHI Zhi-ju1,YANG Xin-lei2
(1.SchoolofCivilEngineering,TianjinChengjianUniversity,Tianjin300384,China;2.TianjinKeyLaboratoryofCivilbuildingsprotectionandreinforcement,Tianjin300384,China)

This paper presents the test results of thirty-six concrete hollow blocks under shear test, aiming at evaluating the shear strength and failure mechanism of proposed hollow blocks filled with rammed earth. The results showed that the mass of hollow blocks filled with single hole rammed earth increased by 42.95%, and the shear strength increased by 23.91% in comparison with contrast specimen. The mass of hollow blocks filled with two holes rammed earth increased by 80.16%, and the shear strength increased by 50.92%. The mass of hollow blocks filled with two holes rammed earth and bamboos increased by 78.27%, and the shear strength increased by 113.05%.

concrete hollow block; mechanical property; failure mode; shear strength

2017-01-15

国家科技支撑计划项目(2015BAL03B02)

职智菊(1990—)，男，河南新乡人，硕士研究生。

1674-7046(2017)02-0001-07

10.14140/j.cnki.hncjxb.2017.02.001

TU522

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