兼顾热工性能的混凝土自保温空心砌块力学性能优化分析研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com钎建巍全国中文核心期刊兼顾热工性能的混凝士宜保温空心砌块力学性能优化分析研究张锋，田安国，张振东(淮海工学院士木工程学院，江苏连云港222005)摘要：依据试验数据，利用数值分析工具，对混凝二f自保温空心砌块进行二次力学性能和热工性能优化。通过调整砌块各肋的刚度，使自保温砌块受力趋于合理，同时使热阻值得以提高。关键词：混凝土空心自保温砌块；孔型优化；热工性能；力学性能中图分类号：TU522．3+4文献标识码：A文章编号：1001—702X(201O)03—0030—04Mechanicalpropertiesoptimizat

2、ionanalysisofselfheat-insulationconcretehollowblockcateringtothermalperformanceZHANGFeng，T1ANAnguo，ZHANGZhendong(DepartmentofCivilEngineering，HuaihaiInstituteofTechnology，Lianyungang222005，Jiangsu，China)自保温空心砌块避免了传统黏土砖的缺点，具有保温、节用硅酸盐水泥、炉底渣、粉煤灰、碎石、磷尾矿等地方材料，在能、节省材料等特点[1】。本文以混凝土自保温空心砌块为研

3、究砌块内设置了5~9排矩形孔，并将有机或无机密闭多孔材料对象，运用有限元分析与试验相结合的方法，对其热阻值和应充填于部分孔道中，制成了自保温空心砌块。作为一种新型墙力分布情况进行对比研究，得到最佳热工性能和力学性能的材，其孔型和几何尺寸是依据经验而来，有必要对其进行优空心砌块孔洞布置形式。化，以改善其热工性能和力学性ilI~l。I．1自保温砌块的基本参数1材料性能及研究目的和方法采用承重型MUIO型混凝土自保温空心砌块，规格尺寸本文采用连云港某建材公司生产的混凝土自保温空心砌为240mmx240mm~115mm(见图1)，净面积：31010．5lain2，块，该

4、砌块是一种新型非烧结多排孔混凝土空心砌块，主要采密度为23O0k咖，孔洞率为46．1％。(a)原自保温砌块(b)初次优化后自保温砌块(c)一次优化后自保温砌块图1混凝土自保温空心砌块的平面几何尺寸基金项目：江苏省经贸委墙体材料革新项目江苏建筑业科研项目(JGj『H2008—19)收稿日期：2009—11-20作者简介：张锋，男，1976年生，江苏泰兴人，讲师，国家一级注册结构工程师。电话：13505132633，E-mail：zhfyd1@163．corn。·3O·新型建筑材料2010．3学兔兔www.xuetutu.com张锋，等：兼顾热工性能的混凝土自保温空

5、心砌块力学性能优化分析研究1．2抗压强度试验要最大拉应力达到与材料性质有关的某一极限值，材料就发抗压试验的加载装置为2000kN短柱压力试验机。试件生断裂。特别适用于拉伸型应力状态(如O'j≥盯≥仃=0)，混合数量3件，试验前采用细砂找平；试验过程中，观察裂缝发展型应力状态中拉应力占优者(盯>0，~r3<0，但Icr，I>I)。但是这情况，其破坏特征基本是中间横肋被压破坏，导致沿高度方向一理论没有考虑其它2个主应力的影响，且对没有拉应力的产生竖向裂缝。试验极限破坏荷载平均值为250kN，抗压强状态(如单向压缩、三向压缩等)也无法应用。度为8MPa。形状改变比能理

6、论(第四强度理论)基本观点：材料中形状改变比能到达该材料的临界值(f)时，即产生塑性屈服。2有限元模型的确定表达式：用ANSYS建立空心砌块的三维模型131(见图2)。为了使ttf--(Hf)(1)理论计算结果与试验数据具有可比性，模型边界条件与试验复杂应力状态(盯l≥叮2≥盯3)：条件相一致，存砌块顶面和底面模拟钢垫板，利用压力机垫板MF【(盯2)2))2】(2)与砌块接触面的摩擦阻力，限制砌块的横向膨胀。保温砌块分析时按C15混凝土考虑，弹性模量为2．20x10MPa，泊松比为形状改变比能准则：0-2，f,k=10．0MPa，=1．27MPa。垫板采用Q23

7、5钢板，弹性模量【(o-l一盯2)+(盯2一=I)+(o-3一盯1)2]／2=盯3(3)为2．06x10MPa，泊松比为0．25。白保温砌块采用SOLID65单元，垫板采用SOLID45单元，变形约束为底部固端约束，载荷相应的强度条件：为在上端面加均布荷载8MPa。、／『：2+((r／2≤(膪眭)(4)它既突出了最大主剪应力对塑性屈服的作用，又适当考虑了其它两个主剪应力的影响。此准则也称为VonMises(范·米塞斯)屈服准则，当材料的载荷往往较为稳定，应较多地采用第四强度理论。综上，该自保温砌块应力分析应采用第四强度理论。3．2热阻值理论计算3．2．1空心砌块

8、平均热阻的计算方法空心砌