轻质混凝土—棉杆纤维混合脱硫灰复合砌块墙体结构设计理论与试验研究

The project is mainly puts forward a kind of new wall structure -lightweight concrete- cotton stalk fiber mixed desulfurization ash composite block wall structure which has bearing and heat preservation performance suitable for rural building. The composite wall structure with lightweight concrete hollow blocks for external formwork, have template function, in the block hole irrigation cotton stalk fiber mixed desulfurization ash have heat preservation material forming the whole casting composite wall structure, which set bearing and insulation performance as a whole. Main work: Study the best material ratio and production process of the lightweight concrete and cotton stalk fiber mixed desulfurization ash and the block type optimization research; Research basic mechanical properties and thermal properties of composite masonry, determine the working mechanism of composite block and the thermal calculation method of composite masonry wall; Study on pressure and seismic shear performance of composite masonry wall, establishing the calculating model and formula of pressure bearing and seismic shear capacity of composite block wall; By means of the wholeness and the elasto-plastic time-history analysis, the energy consumption analysis, the shaking table test, study the overall performance and the seismic performance of composite masonry wall structure, finally puts forward the design method and seismic structural measures of the composite masonry wall structure. This project will make due contributions to the development of villages and towns in Xinjiang and the west of china.

摘要：本项目主要是提出一种适合村镇建筑的新型墙体结构- - 轻质混凝土-棉杆纤维混合脱硫灰复合砌块墙体结构。复合墙体结构以轻质混凝土空心砌块为外模，起到模板作用，在砌块孔内灌注棉杆纤维混合脱硫灰轻质保温材料，形成整体浇注保温兼承重复合砌块墙体结构。 主要进行：轻质混凝土空心砌块和棉杆纤维混合脱硫灰材料的最佳配合比、制作工艺以及砌块块型优化研究；复合砌块砌体基本力学性能及热工性能研究，确定复合砌块协同工作机理、复合砌块墙体热阻计算方法；复合砌块墙体承压和抗震抗剪性能研究，建立复合砌块墙体承压和抗震抗剪计算模型以及承压、抗震抗剪承载力计算公式；进行复合砌块墙体结构整体和弹塑性时程分析、结构能耗分析、复合砌块墙体结构房屋振动台试验，研究复合砌块墙体结构整体性能和抗震性能，最终提出该复合墙体结构的设计方法和抗震构造措施。本项目研究将会为新疆乃至西部广大村镇建设做出应有贡献。

针对新疆村镇低层建筑面临地震和保温节能的双重需求，基于新疆丰富的棉杆纤维资源和电厂工业固废资源，提出了轻质混凝土-棉杆纤维混合脱硫灰复合砌块墙体结构。针对此新型保温承重复合砌块墙体结构，开展的主要工作和结论有：（1）进行了复合砌块内外模材料配合比系列理论与试验研究，研制出能大量有效利用电厂工业灰渣和棉杆纤维的性能优良、节能环保的复合砌块内外模材料。（2）以砌块孔洞长宽比、孔洞率、孔洞排数和孔洞排列方式为因素进行了外模砌块孔型优化研究。（3）以不同砌块规格、不同强度砌块、不同强度砂浆、不同强度灌芯材料等为因素变量，进行了复合砌块砌体抗压性能和抗剪性能试验。分析了各因素对灌芯复合砌块砌体抗压和抗剪性能的影响，建立了复合砌块砌体抗压和抗剪承载力计算公式。研究表明，灌芯可以显著改善砌块砌体的抗压性能和抗剪性能。（4）以不同高厚比、不同强度灌孔材料、不同灌孔率、不同砂浆强度等为变量，进行了复合砌块墙体的承压性能试验。分析了各因素对复合砌块墙体抗压性能的影响，建立了复合砌块墙体抗压承载力理论计算公式。建议构造柱的刚度、变形性能与灌芯墙体的刚度、变形性能宜相互协调，否则容易发生构造柱位置的局部破坏。（5）灌芯复合砌块墙体的热阻和复合砌块单层房屋的能耗计算分析表明，复合砌块墙体热阻均大于黏土实心砖和黏土多孔砖，复合砌块墙体单层房屋的保温性能优于多孔砖房屋。（6）以高宽比、竖向压应力、灌芯材料、灌孔率和构造措施为变量，开展了复合砌块墙体抗震性能试验。研究表明：随着竖向压应力的增加，墙体的耗能能力逐渐增加；随着灌芯材料强度的提高，墙体的耗能能力先增加后减小又增加；随高宽比逐渐增大，墙体的耗能能力逐渐减小；全孔洞灌芯墙体的耗能能力优于部分孔洞灌芯墙体；芯柱构造柱可以提高墙体的抗剪能力和耗能能力。本研究成果将会为新疆乃至西部广大村镇砌体结构建设提供新的思路和技术支持。