CN106592815A - 一种具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法。该方法包括以下步骤：将砖取出，用聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料作为砌筑砂浆，采用“三一”砌筑法进行砌筑；砌筑完成后对墙体的两面进行抹灰，抹灰砂浆为高韧性材料；其中，所述的高韧性材料由以下物料的配比制得，其中，质量比水：胶凝材料：石英砂：纤维=1:2.44:0.8‑1:0.038，其中胶凝材料为水泥+粉煤灰，粉煤灰占胶凝材料总量的40%‑50%；抹灰后1‑7天内对墙体进行洒水养护，之后在室外环境条件下养护至28天龄期即得到砌体墙。本发明方法可以明显改善砌体墙的抗剪性能，使得抗震性能也得到大幅度提升。

Description

一种具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法
技术领域
本发明涉及一种砌体墙技术领域，具体地说是一种具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法。
背景技术
在我国各类建筑中，砌体结构占着很大一份比例，目前，仍有很多地方需要用到砌体结构，例如混凝土框架结构的填充墙，另外还有许多砌体墙处于年久失修的状态，急需加固，传统的砌体墙都是使用传统的砌筑砂浆(水：水泥：海砂＝1-3：1：1.375)将砖包裹，层层砌筑而成后再在墙整体外表面覆盖传统抹灰砂浆(水：水泥：海砂＝1-3：1：3)，但是无论是砌筑砂浆还是抹灰砂浆，其缺点都是十分明显，由于抗剪能力差，导致开裂，形成裂缝，有的甚至可达几毫米宽，此外，由于材料脆性过大，延性差，导致抗震能力很差，产生严重的安全隐患。徐蕾，马青青(徐蕾,马青青.使用不同砂浆的砌体结构抗剪强度试验研究[J].混凝土与水泥制品,2014,11:69-71)经过研究得出传统砌体墙的剪切强度为1.459Mpa，抗剪性能很差。苏启旺(苏启旺.砌体结构抗震能力评估研究[D].成都:西南交通大学，2007)经过研究发现传统砌体墙破坏时属脆性破坏，现实中抗震性能很差。
砌体墙组成材料主要包括砖和砂浆两部分，对于砖来说就是普通红砖，基本无法改变，所以是否能够改善砂浆以提高砌体墙的抗剪承载力和抗震性能就成了砌体墙能否进一步发展的瓶颈问题，也是影响砌体墙能否更多的使用的关键问题。
发明内容
本发明的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法。该方法采用聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(简称PVA-ECC)作为砌筑砂浆，并通过高韧性材料替代传统抹灰砂浆，使砌得的墙体的其抗剪性能和抗震性能大幅提升，从而解决传统砌体墙的抗剪性能以及抗震性能差的问题。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：
一种具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法，包括以下步骤：
1)将砖试块用水浸浇；
2)配制聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(简称PVA-ECC)；
3)将砖取出，用PVA-ECC作为砌筑砂浆，采用“三一”砌筑法进行砌筑，其中，砖缝的宽度为9-11mm；
4)砌筑完成5～7小时后对墙体的两面进行抹灰，每面的厚度在13-17mm，抹灰砂浆为高韧性材料；
其中，所述的高韧性材料由以下物料的配比制得，其中，质量比水：胶凝材料：石英砂：纤维＝1:2.44:0.8-1:0.038，其中胶凝材料为水泥+粉煤灰，粉煤灰占胶凝材料总量的40％-50％；
5)抹灰后7天内每天对墙体进行洒水养护，之后在室外环境条件下养护至28天龄期即得到砌体墙。
所述的纤维为聚乙烯醇系列纤维。优选为日本KURALON K-Ⅱ新型聚乙烯醇系列纤维；
所述的水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述的石英砂为精制80-100目石英砂。
所述的高韧性材料的制备方法，包括以下步骤：
①按上述比例称量原料；
②将称量好的水泥、粉煤灰和石英砂放入搅拌锅中干拌3至5分钟，搅拌锅的转速为30-50转/min的速度；
③然后加入水，搅拌4至6分钟；
④最后再放入PVA纤维，调整搅拌锅的转速为50-70转/min的速度，湿拌5至7分钟，至PVA纤维分散均匀，最后得到高韧性材料。
注：本发明所述砌体墙没有固定长宽。
本发明的有益效果是：
本发明方法可以明显改善砌体墙的抗剪性能，使砖砌块被这种高韧性材料由内而外地牢牢包裹住，墙砌体的抗剪性能得到大幅度地提升，破坏也具有明显的延性，使得抗震性能也得到大幅度提升，从而解决砌体墙抗剪以及抗震性能差的问题。例如实施例1中，砌体墙的抗剪承载力达到505kN，只有砌筑砂浆或者抹灰砂浆使用高韧性材料抗剪承载力也达到了375或者340kN，相比传统砌体墙(250kN)大幅提升。同时实施例1中砌体墙的极限竖直位移(7.22mm)和极限水平相对位移(4.02mm)相比传统砌体墙(6.46mm和1.12mm)也有着很大的提升：高韧性材料中大量粉煤灰的使用减少了水泥的用量，有利于绿色建筑和节省能源；高韧性材料的自密实性使其浇筑过程可以不用振捣或轻微振捣，从一定程度上节省了人力和时间；可以使砌体墙在更多地方得到使用。
附图说明：
图1为砌体墙的尺寸(单位:mm)及加载示意图，其中，图1a为正面示意图，图1b位侧面示意图；图1c为加载示意图；
图2为实施例1-4的砌体墙荷载-竖直位移曲线。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步叙述本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。
本发明具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法(简称方法)，具体步骤是：
1)将砖试块用水浸浇；
2)同时制备砌筑砂浆，砌筑砂浆采用聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料，配比不限，能配制成功PVA-ECC即可：
3)待配制PVA-ECC完成后将砖取出并进行砌筑，采用“三一”砌筑法，即一铲灰、一块砖、一挤揉，并随手把砖缝中挤出的砂浆用抹刀刮去的操作方法进行砌筑,若一层竖直灰缝不满，砌筑上层时采用加浆方法使该灰缝饱满，保证其宽度在9-11mm；
4)砌筑完成6小时后对墙体的两面进行抹灰，厚度在13-17mm，抹灰砂浆采用一种高韧性材料：
①按质量配合比水：胶凝材料：石英砂：纤维＝1:2.44:0.8-1:0.038称量原料，其中胶凝材料为水泥+粉煤灰，粉煤灰占胶凝材料总量的40％-50％；
②将称量好的水泥、粉煤灰和石英砂放入搅拌锅中干拌3至5分钟，至搅拌均匀，搅拌锅的转速为30-50转/min的速度；
③然后加入称量好的水，搅拌4至6分钟；
④最后再放入PVA纤维，调整搅拌锅的转速为50-70转/min的速度，湿拌5至7分钟，至PVA纤维分散均匀；
5)制作完成后前7天内对构件进行洒水养护，之后在室外环境条件下养护至28天龄期即得到砌体墙；
注：本发明所述砌体墙没有固定长宽。
所述的水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述的石英砂为精制80-100目石英砂；所述的纤维的参数范围为日本KURALON K-Ⅱ新型聚乙烯醇系列纤维。
本发明所述的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(Polyvinyl alcoholengineered ceme ntitious composites),简称PVA-ECC。PVA-ECC是一种公知材料，主要由水、水泥、粉煤灰、石英砂、PVA纤维、减水剂组成，配比不限，能配制成功PVA-ECC即可(见田砾等(田砾,朱桂红，郭平功，赵铁军.PVA纤维增强应***化水泥基材料韧性性能研究[J].建筑科学,2006(5):165+178-180.)。
实施例1
本实施例具有高抗震和高抗剪性能的砌体墙的制造方法，具体步骤是：
1)将砖试块用水浸浇；
2)同时制备砌筑砂浆，砌筑砂浆采用PVA-ECC：
①按质量配合比为水：水泥：粉煤灰：石英砂：减水剂：纤维＝1:1.83:2.197:1.463:0.024；0.063称量原料；
②将称量好的水泥、粉煤灰和石英砂放入搅拌锅中干拌3至5分钟，至搅拌均匀，搅拌锅的转速为大约40转/min的速度；
③然后加入称量好的水和减水剂，搅拌6分钟至减水剂完全发挥效用；
④最后再放入PVA纤维，调整搅拌锅的转速为大约60转/min的速度，湿拌5至7分钟，至PVA纤维分散均匀；
3)待配制PVA-ECC完成后将砖取出并进行砌筑，采用“三一”砌筑法，即一铲灰、一块砖、一挤揉，并随手把砖缝中挤出的砂浆用抹刀刮去的操作方法进行砌筑,若一层竖直灰缝不满，砌筑上层时采用加浆方法使该灰缝饱满，保证其宽度在10mm。
4)砌筑完成6小时后对墙体的两面进行抹灰，厚度在15mm，抹灰砂浆采用一种高韧性材料，
①按质量配合比为水：水泥：粉煤灰：石英砂：纤维＝1:1.108:1.332:0.886:0.038的比例称量原料；
②将称量好的水泥、粉煤灰和石英砂放入搅拌锅中干拌3至5分钟，至搅拌均匀，搅拌锅的转速为大约40转/min的速度；
③然后加入称量好的水，搅拌4至6分钟；
④最后再放入PVA纤维，调整搅拌锅的转速为大约60转/min的速度，湿拌5至7分钟，至PVA纤维分散均匀；
5)制作完成后前7天内每天对构件进行洒水养护，之后在室外环境条件下养护至28天龄期即得到砌体墙。
本实例制备的砌体墙的尺寸为b×h×l＝240mm×494mm×490mm。
由于构件尺寸正面近似正方形，故试验时可将构件倾斜45o，并在构件的顶部和底部两个对角处各放置一个帽形支座以固定构件，最后通过对角加载试验来测试砌体墙的抗剪性能。
本实例步骤1)-5)所用原材料如下：水泥：P.O42.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰：Ⅰ级粉煤灰；砂：精制80-100目石英砂；减水剂：SIKA-325系列聚羧酸类高效减水剂；PVA纤维：日本KURALON K-Ⅱ新型聚乙烯醇系列纤维，具体性能参见下表。
表1 PVA纤维性能参数
实施例2
实施例2采用同实施例1中同样的试验方式、试验步骤以及试验试件，区别为砌筑砂浆为传统水泥砂浆，组成质量比为水：水泥：海砂＝1-3：1：1.375，抹灰砂浆也为传统水泥砂浆，组成质量比为水：水泥：海砂＝1-3：1：3。
实施例3
实施例3采用同实施例1中同样的试验方式、试验步骤以及试验试件，区别为抹灰砂浆为传统水泥砂浆，组成质量比为水：水泥：海砂＝1-3：1：3。
实施例4
实施例4采用同实施例1中同样的试验方式、试验步骤以及试验试件，区别为砌筑砂浆为传统水泥砂浆，组成质量比为水：水泥：海砂＝1-3：1：1.375。
实施例1、2、3、4(编号1、2、3、4)制得的砌体墙的相关指标如下表所示：
表2不同砌体墙构件抗剪强度与位移
根据上表可以看出，实施例1既把砌筑砂浆替换成了PVA-ECC，又将抹灰砂浆替换成了高韧性材料，得到具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙各项性能均为最好，其中抗剪承载力(505kN)和抗剪强度(3.02MPa)均为最大，其中抗剪承载力是传统砌体墙(实施例2)的两倍，极限竖直位移(5.92mm)和极限水平相对位移(4.02mm)也是最大，极限水平相对位移更是远远大于传统砌体墙(1.12mm),说明砌体墙具有很大的延性，有利于抗震。由附图可以看出，在相同竖直位移的情况下，实施例1的抗剪承载力最大，远远大于实施例2。以上这些充分说明实施例1制得的具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙相比实施例1制得的传统砌体墙抗剪及抗震性能大幅提升。
实施例3只将砌筑砂浆换为PVA-ECC，可以看出相比实施例2抗剪承载力和抗剪强度大幅提升，极限竖直位移(4.89mm)和极限水平相对位移(0.09mm)有些下降，但总体来说由于抗剪性能的大幅提升，对砌体墙的总体效果还是相对提升。相比实施例1，实施例3的各项性能均下降。
实施例4只将抹灰砂浆换为高韧性材料，结果和实施例3一样，相比实施例2性能有所提升，但是相比是实施例1，性能都有所下降。
实施例5
实施例5采用同实施例1中同样的试验方式、试验步骤以及试验试件，区别为抹灰砂浆的组成质量比为水：水泥：粉煤灰：石英砂：纤维＝1:1.8:1.7:1.3:0.068。得到的抗剪承载力(395kN)、极限竖直位移(6.21mm)和极限水平相对位移(0.97mm)均低于实施例1(抹灰砂浆采用高韧性材料)，说明发明得到的高韧性材料用于抹灰砂浆对于砌体墙有很大的帮助。
实施例6
实施例6采用同实施例1中同样的试验方式、试验步骤以及试验试件，区别为砌筑砂浆为传统水泥砂浆，组成质量比为水：水泥：海砂＝1-3：1：1.375。抹灰砂浆的组成质量比为水：水泥：粉煤灰：石英砂：纤维＝1:1.8:1.7:1.3:0.068。得到的抗剪承载力(310kN)、极限竖直位移(4.67mm)和极限水平相对位移(0.23mm)均低于实施例4(抹灰砂浆采用高韧性材料)，同样充分说明得到的高韧性材料用于抹灰砂浆对于砌体墙有很大的帮助。
所述的纤维为聚乙烯醇系列纤维。优选为日本KURALON K-Ⅱ新型聚乙烯醇系列纤维；
所述的水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述的石英砂为精制80-100目石英砂。
本发明具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法所用的原料均通过商购或其他公知途径获得，所涉及的工艺均是本技术领域的技术人员熟知并能掌握的。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (4)

1.一种具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法，其特征为该方法包括以下步骤：
1）将砖试块用水浸浇；
2）配制聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(简称PVA-ECC)；
3）将砖取出，用PVA-ECC作为砌筑砂浆，采用“三一”砌筑法进行砌筑，其中，砖缝的宽度为9-11mm；
4) 砌筑完成5~7小时后对墙体的两面进行抹灰，每面的厚度在 13-17mm，抹灰砂浆为高韧性材料；
其中，所述的高韧性材料由以下物料的配比制得，其中，质量比水：胶凝材料：石英砂：纤维=1:2.44:0.8-1:0.038，其中胶凝材料为水泥+粉煤灰，粉煤灰占胶凝材料总量的40%-50%；
5）抹灰后7天内每天对墙体进行洒水养护，之后在室外环境条件下养护至28天龄期即得到砌体墙；
所述的纤维为聚乙烯醇系列纤维。
2. 如权利要求1所述的具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法，其特征为所述的水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述的石英砂为精制80-100目石英砂。
3.如权利要求1所述的具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法，其特征为所述的纤维为日本KURALON K-Ⅱ新型聚乙烯醇系列纤维。
4.如权利要求1所述的具有高抗剪和高抗震性能的砌体墙的制造方法，其特征为所述的高韧性材料的制备方法，包括以下步骤：
①按上述比例称量原料；
②将称量好的水泥、粉煤灰和石英砂放入搅拌锅中干拌3至5分钟，搅拌锅的转速为30-50转/min的速度；
③然后加入水，搅拌4至6分钟；
④最后再放入PVA纤维，调整搅拌锅的转速为50-70转/min的速度，湿拌5至7分钟，至PVA纤维分散均匀，最后得到高韧性材料。
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