预制混凝土夹芯保温板抗剪性能研究
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摘 要：对采用桁架筋连接件的新型夹芯保温板进行了剪切试验，以对桁架筋型保温板在受剪工况下进行研究。研究结果表明，当保温板厚度增加时，混凝土板间的相对位移增加，对试件的承载能力影响不大。
关键词：桁架筋连接件;夹芯保温板;剪切试验
Abstract： In this paper， the shear test of a new type of sandwich insulation plate with truss reinforcement joints was carried out to study the shear condition of truss reinforcement insulation plate. The results show that when the thickness of the insulation plate increases， the relative displacement between the concrete slabs increases， which has little influence on the bearing capacity of the specimens.
引言
凝土夹芯保温外墙板目前在各国已得到广泛应用。传统拉接方式对热工性能削弱较多，急需新型连接件满足不断提高的热工性能要求[1]。文献[2]发现新型预制复合保温外墙板具有良好的保温隔热性能，满足夏热冬冷地区节能设计标准的要求。文献[3]将W型连接件应用于预制混凝土夹芯保温墙板内外叶板的连接，以解决夹芯墙板的剪切和弯曲共同作用的问题。
本文对桁架筋型保温板进行抗剪性能测试，并对破坏形式进行了研究，为接下来的夹芯保温板设计提供依据。
1 试验设计方案
1.1 实验设計
为了研究采用桁架筋型夹芯保温板的抗剪性能，本实验设计了以保温层厚度为变量的2个试件，详见表1。
1.2 试验加载
在试验加载过程中，将荷载分配梁和试件中间层混凝土板两端对齐，千斤顶中心点和荷载分配梁的中心点位置保持在一条直线上，通过这种方法使试件中间层混凝土板均匀受力。在试验开始之前，在夹芯保温板试件的单侧布置三个位移计，通过位移计来测定实验过程中试件的位移变化。本次抗剪试验采用荷载分级加载的方式，设定10kN为一个荷载级，逐级加载，每级荷载持续10min。待试件状态稳定后，记录试件在该级荷载下的实验现象，包括混凝土板裂缝开裂位置、宽度、长度和数量，混凝土板与保温板之间的裂缝间隙，中间层混凝土板与两侧混凝土板之间的相对滑移量。
2 材料力学性能
2.1 混凝土的力学性能
所有试件全部采用C30混凝土，材性试验按照GB/T500081-2002进行，见表2。
2.2 钢筋的力学性能
试件中普通钢筋为HRB400级，钢筋力学性能试验方法按照GB/T 228.1-2010进行，见表3。
3 试验及分析
通过对采用桁架筋的新型夹芯保温板抗剪试验设计分析，确定了采用不锈钢桁架筋作为连接件以及抗剪试验的可行性。通过对试验数据和荷载-挠度曲线的分析比较，得出试件抗剪性能。
3.1 试件J-1
按10kN为一个荷载级，每加一级荷载持续10min，待作用时间满足后，读取记录位移及应变的数值。正式施加荷载，施加荷载30kN，东侧内墙混凝土板和保温板之间产生了0.3mm的裂缝，中间层混凝土板有0.1mm的位移产生。继续施加荷载，中间层混凝土板的竖向位移增大，保温板与混凝土板之间的间隙变大，混凝土板裂缝增多。试件荷载到110kN，抗剪试件混凝土板与保温板的侧面裂缝达到0.4mm，伴随着混凝土板与保温板分离的声响。施加荷载150kN，混凝土板有破坏的声响，连接件钢筋断裂声，增大荷载级至荷载没法继续施加，内层混凝土板产生较大的竖向滑移，连接件钢筋破坏（如图1、图2）。
3.2 试件J-2
按10kN为一个荷载级，每加一级荷载持续10min，待作用时间满足后，读取记录位移计数值。首先预加载，保证试验可以顺利进行。正式施加荷载，施加荷载40kN，中间层混凝土板有微小的竖向位移，连接件钢筋的应变微小，混凝土板面无裂缝，混凝土与保温层之间没有缝隙产生。继续施加竖向荷载，中间层混凝土板的竖向位移增加，混凝土板和保温板之间产生间隙，间隙随着荷载的增加也在加宽，连接件钢筋应变也在增加。施加荷载140kN，连接件腹杆钢筋开始屈服，保温板与混凝土板之间分离。施加荷载160kN，应变片破坏，发出钢筋断裂的声响（如图3、图4）。
4 结论
（1）抗剪实验中，试件J-1的连接件钢筋极限破坏荷载160kN，试件J-2的连接件钢筋极限破坏荷载145kN，试件J-2的抗剪能力比试件J-1的抗剪能力下降2%，试件J-2的保温层厚度比试件J-1的保温板厚度多20mm，由此得出，在一定范围内，保温板厚度越大，桁架筋型夹芯保温板的抗剪能力越低。
（2）比较试件J-1和试件J-2的中间层混凝土板竖向相对位移及位移速度，荷载同为120kN时，试件J-1的相对位移0.5mm，试件J-2的相对位移1mm。由此得出，一定范围内，保温板越厚，桁架筋型夹芯保温板混凝土板的相对位移越大。
参考文献：
[1]刘若南.基于强度的预制混凝土夹芯保温墙板连接件设计研究[D].武汉理工大学，2014.
[2]叶松.预制复合保温外墙板的性能研究[D].安徽建筑大学，2016.
[3]刘卉.预制混凝土夹芯保温外挂墙板研究[D].东南大学，2016.
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