一种高延性混凝土组合抗震墙的制作方法

本实用新型属于土木工程领域中建筑结构领域，具体为一种高延性混凝土组合抗震墙。

背景技术：

砖砌体结构主要是由砖砌体和砂浆砌筑而成，施工质量差异较大，强度相对较低，离散性大，其抗拉、抗剪和抗弯承载力都较低，且结构整体性较差。在地震中砖砌体墙开裂后其承载力迅速下降，极易发生倒塌，引起震区巨大的人员伤亡和严重的经济损失。除此之外，我国规范对砖砌体结构的高度和层数有较严格的要求，使砌体结构的应用范围受到了很大限制。因此对砖砌体结构的研究工作显得尤为重要。从宏观震害和试验研究中发现，地震作用下砖砌体墙体的开裂和倒塌，主要由于墙体的抗剪强度和变形能力不足引起。综上，现有的普通砖砌体墙具有承载力低、易脆性、抗裂和抗震性能差的缺点。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种承载力高、不易发生脆性破坏且抗裂和抗震性能好的高延性混凝土组合抗震墙。

为实现上述目标，本实用新型采取以下方案：

一种高延性混凝土组合抗震墙，包括砖墙，高延性混凝土面层，所述砖墙表面绑扎有横向钢筋和竖向钢筋，砖墙灰缝中埋有若干根穿墙L形对穿拉筋；所述L形对穿拉筋设置于横向钢筋和竖向钢筋交叉结点处；L形对穿拉筋穿过砖墙与端头钢筋连接。

所述砖墙表面凿有若干凹槽，每个凹槽的间距均不大于600mm，沿墙面呈梅花状布置，凹槽的截面为直径不小于30mm的圆形，凹槽深度均不小于30mm，凹槽内浇筑有高延性混凝土，构成高延性混凝土抗剪力键。

所述高延性混凝土面层涂覆在砖墙表面，将所述横向钢筋和竖向钢筋包裹。

所述高延性混凝土面层的厚度为35～45mm。

可选的，在所述墙砖的两侧面设置有构造柱。

具体的，在所述构造柱截面尺寸为240×240mm。

可选的，所述横向钢筋和竖向钢筋的间距均为150～300mm。

可选的，每根横向钢筋的直径为6～8mm。

另外，每根竖向钢筋的直径为6～10mm。

优选的，所述穿墙对拉钢筋的间距均不大于600mm，沿墙面呈梅花状布置，每根穿墙对拉钢筋的直径为6mm。

相较于现有技术，本实用新型的技术效果如下：

(1)本实用新型在砖砌体墙竖向灰缝内埋入穿墙对拉钢筋，并绑扎分布钢筋，既施工简单，又能大幅度提高砖砌体墙的承载能力，且保证了钢筋网与高延性混凝土面层对砖砌体墙的约束作用。

(2)本实用新型在砖砌体墙表面布置凹槽，形成高延性混凝土抗剪键，提高了高延性混凝土面层和砖砌体墙之间的粘结性能，保证了面层和砖墙之间的协同工作能力。

(3)本实用新型采用的高延性混凝土抗压强度可达到50MPa以上，极限拉应变可达普通混凝土的100倍以上，具有类似钢材的塑性变形能力，与砖砌体之间有良好的粘结性能，是一种具有高强度、高延性、高耐久性和高耐损伤能力的生态建筑材料。

(4)本实用新型的砖砌体墙具有良好的耐久性，可延长结构的使用寿命，大幅度提高既有砖砌体墙的承载力和抗震性能，减少甚至免去强震后修复的工作。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是本实用新型实施例二的结构示意图；

图4是图3的B向视图；

图中各代码表示：1-楼板，2-砖墙，3-构造柱，4-L形对拉钢筋，5-竖向钢筋，6-横向钢筋，7-高延性混凝土抗剪键，8-高延性混凝土面层，9-凹槽，10-端头钢筋。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

本实用新型的高延性混凝土的组分为水泥、粉煤灰、砂、PVA纤维、减水剂和水。其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：砂：水＝1：1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5％，减水剂的添加量为水泥、粉煤灰和硅灰总质量的0.8％。

上述高延性混凝土的搅拌方法为：首先将水泥、粉煤灰和砂倒入强制式搅拌机中干拌2～3分钟；再加入减水剂和80％的水；然后加入PVA纤维再搅拌2分钟后加入剩余20％的水，搅拌1～2分钟。

以下是发明人提供的关于本实施例的高延性混凝土的力学性能试验及其结果。

(1)采用100mm×100mm×100mm的标准试模制作立方体试块，按标准养护方法养护60天，进行立方体抗压强度试验。试验结果表明：高延性混凝土试块抗压强度平均值为62MPa，试块破坏过程具有明显抗压韧性。

(2)采用40mm×40mm×160mm的标准试模制作棱柱体抗折试块，按标准养护方法养护60天，进行抗折性能试验。试验结果表明：高延性混凝土试块抗折强度平均值为12.6MPa，试块破坏后出现了多条细密裂缝。

(2)采用40mm×40mm×160mm的标准试模制作棱柱体抗弯试件，按标准养护方法养护60天，进行抗弯性能试验。试验结果表明：高延性混凝土试件的初裂强度为4.8MPa，试件开裂以后承载力继续提高，极限强度为10.1MPa，达到峰值荷载后承载力下降缓慢，按照ASTM C1018法计算所得的弯曲韧性系数其弯曲韧性I₅、I₁₀、I₂₀、I₃₀分别为6.2、14.5、33.0、50.6，表明具有很高的弯曲韧性。

(3)采用50mm×15mm×350mm的试模制作拉伸试块，按标准养护方法养护60天，进行直接拉伸试验。结果表明：高延性混凝土试件单轴抗拉强度平均值为3.8MPa，极限拉应变可达到1.2％，试件开裂以后承载力基本保持不变，具有良好的抗拉韧性，破坏过程中出现多条细密裂缝。

以上试验表明，高延性混凝土的极限拉应变远高于《混凝土结构设计规范》GB50010中普通混凝土的极限拉应变，高延性混凝土受压、抗折、受拉、受弯破坏时均具有较高的韧性，其破坏特征与普通混凝土发生脆性破坏具有明显不同。

实施例一：

参考图1和图2，本实施例中的砖墙2带有构造柱3和楼板1，烧结普通砖块尺寸为240mm×115mm×53mm；砖墙2长度为4.5m，高度为3.3m，厚度为240mm；构造柱3截面尺寸为240mm×240mm；楼板1的厚度为120mm；其结构为：在砖墙2的灰缝中埋有若干根L形对拉钢筋4；在砖墙2的外表面绑扎有竖向分布钢筋5和横向分布钢筋6；L形对穿拉筋4设置于横向钢筋6和竖向钢筋5交叉结点处；L形对穿拉筋4穿过砖墙2与端头钢筋10焊接；砖墙2表面凿有若干凹槽，凹槽的间距为600mm，沿墙面呈梅花状布置，凹槽的截面为直径30mm的圆形，凹槽9深度为30mm，凹槽9内浇注有高延性混凝土，构成高延性混凝土抗剪力键7；高延性混凝土面层8涂覆在砖墙2表面，高延性混凝土面层8的厚度为40mm，将横向钢筋6和竖向钢筋5包裹。

本实施例中楼板1按计算配筋，构造柱3按构造配筋，为增强竖向分布钢筋5和横向分布钢筋6与砖砌体墙2的整体性，在砖砌体墙2表面的灰缝中埋入L形对拉钢筋4将其连为整体，本实施例L形对拉钢筋4采用HPB300级钢筋，直径为6mm，长度为400mm，呈S形将墙体两侧竖向分布钢筋5和横向分布钢筋6对拉固定，相邻L形对拉钢筋4间的纵向间距和横向间距均为600mm。

实施例二：

参考图3和图4，本实施例中的砖砌体墙2不带构造柱，烧结普通砖块尺寸为240mm×115mm×53mm；砖墙2长度为4.2m，高度为3.3m，厚度为240mm；楼板1的厚度为120mm；除不需要浇筑构造柱3外，其他施工工序均与实施例一相同。

在未配置钢筋网的情况下，在西安建筑科技大学结构实验室进行了拟静力试验，试验结果表明：相较于普通砌体剪力墙，高延性混凝土组合抗震墙的抗剪承载力提高了20％，延性提高了20％，耗能能力提高了100％。高延性混凝土面层出现多裂缝开展，裂缝细密，极大的减轻了墙体的破坏程度。

根据工程经验，当加入钢筋网片，高延性混凝土组合抗震墙的抗剪承载力、延性、耗能能力可得到进一步的提升。

上述实施例一和二：高延性混凝土中所用砂的最大粒径为1.26mm；PVA纤维为上海罗洋科技有限公司生产的PA600型纤维，长度为8mm，直径为26μm，抗拉强度为1200MPa，弹性模量为30GPa；水泥为P.O.42.5R硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；减水剂为减水率在30％以上的聚羧酸高效减水剂，聚羧酸减水剂为江苏博特新材料有限公司生产的-Ⅰ型聚羧酸高性能减水剂。

本实用新型利用高延性混凝土的力学性能优势及与砖砌体墙之间良好的粘性性能，通过设置分布钢筋及高延性混凝土抗剪键，使砖墙外侧包覆的钢筋-高延性混凝土面层与砖墙很够很好的协同工作，既对砖砌体墙产生较大的横向主动约束力，提高砖砌体墙的抗剪和抗压强度，又可提高砖砌体墙的整体性，有效抑制砖砌体墙的开裂，极大地改善砖砌体墙自身的变形能力，从而显著提高砖砌体墙的稳定性和抗震性能，有效地减轻地震作用下砌体结构的破坏程度。

同时所采用的高延性混凝土具有良好的耐久性，延长结构的使用寿命，降低经济、社会成本，减少甚至免去砖砌体墙强震后的修复工作。