一种独立式砖砌体抗震窑洞及其建造方法
【专利摘要】本发明具体公开了一种独立式砖砌体抗震窑洞，包括砖基础、基础圈梁、砖砌体墙体、上圈梁、拱形屋盖、构造柱、覆土和防水保护层；及其建造方法：首先砌筑砖基础，并在砖基础上浇筑基础圈梁；然后在基础圈梁上竖直砌筑砖砌体墙体，并在砖砌体墙体的两端和中间浇筑构造柱；再在砖砌体墙体的上部浇筑上圈梁，并在上圈梁上砌筑拱形屋盖；最后在拱形屋盖的顶部覆土并夯筑，同时在覆土的上部浇筑防水保护层，即成。本发明利用粘性砂浆与生土砖的高粘结性能，以及构造柱与圈梁构成的框架将整个窑洞的墙体和拱形屋盖约束起来，增强了窑洞的整体性和抗倒塌性能，相比传统窑洞，无需夯筑大型抗侧力夯土窑傍，大大降低了窑洞建造的工程量。
【专利说明】
一种独立式砖砌体抗震窑洞及其建造方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及建筑结构领域，具体涉及一种独立式砖砌体抗震窑洞及其建造方法。
【背景技术】
[0002]窑洞这种独特的建筑结构形式不仅体现了各地不同的地域特色和文化传统，而且冬暖夏凉、健康舒适，有效减少了室内保温、制冷方面的能源消耗与碳排放，是生态建筑。目前，砖砌体窑洞仍广泛应用于我国西北一些省份，但现有普通砖砌体独立式窑洞结构形式存在砖砌块之间粘结力不强、窑洞整体性弱、易倒塌、抗震性能差的缺陷。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种整体性和抗震性能较好的独立式砖砌体抗震窑洞。
[0004]本发明的另一目的在于提供一种上述独立式砖砌体抗震窑洞的建造方法。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
[0006](一)一种独立式砖砌体抗震窑洞，其特征在于，包括砖基础、基础圈梁、砖砌体墙体、上圈梁、屋盖、构造柱、覆土和防水保护层;所述砖基础为平行设置的至少两道砖基础，所述砖基础的上部设置所述基础圈梁，所述基础圈梁的上部对应于所述砖基础的两侧分别竖直设置所述砖砌体墙体，所述砖砌体墙体的上端设置所述上圈梁，所述砖砌体墙体的两端和中间分别竖直设置所述构造柱，所述构造柱的下端分别与所述基础圈梁连接，所述构造柱的上端分别与所述上圈梁连接，所述上圈梁的上部设置所述屋盖，所述屋盖的上部设置覆土，且覆土的上部设置防水保护层。
[0007](二)上述独立式砖砌体抗震窑洞的建造方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0008]步骤I，采用粘性纤维砂浆和砖砌筑至少两道平行的砖基础，并在所述砖基础上浇筑基础圈梁；
[0009]步骤2，采用粘性纤维砂浆和生土砖在所述基础圈梁上对应于所述砖基础处分别竖直砌筑砖砌体墙体，并在所述砖砌体墙体的两端和中间饶筑构造柱；
[0010]步骤3，在所述砖砌体墙体的上部浇筑上圈梁，并在上圈梁上砌筑屋盖；
[0011]步骤4，最后在所述屋盖的顶部覆土并夯筑，并在覆土的上部浇筑混凝土，形成防水保护层，即成。
[0012]进一步地，步骤I中，所述粘性纤维砂浆包括以下原料组分:水泥、粉煤灰、砂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素和水。
[0013]进一步地，所述水泥、粉煤灰、砂和水的质量百分比为1:(0.15?0.2): (4?4.43):(0.9?1.1)，所述可再分散乳胶粉为所述水泥、粉煤灰、砂总质量的1.5?1.7%，所述羟丙基甲基纤维素为所述水泥、粉煤灰、砂总质量的0.16?0.2%。
[0014]进一步地，所述粘性纤维砂浆的制备按照以下步骤进行:首先称取水泥、粉煤灰、砂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素和水;然后将水泥、粉煤灰和砂干拌均匀后，加入80%的水继续搅拌均匀;再加入羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀，继续加入剩余20 %的水，搅拌均匀;最后加入可再分散乳胶粉，搅拌至少3分钟，即得。
[0015]进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥;所述粉煤灰为I级粉煤灰，其质量指标包括:45μπι方孔筛筛余不大于12%，需水量比不大于95%，三氧化硫含量不大于3% ;所述砂为粒径不大于2.36mm的细砂;所述可再分散乳胶粉为丙烯酸酯、醋酸乙烯与乙烯酯的共聚物。
[0016]进一步地，所述砂为粒径为0.15?1.18mm的细砂和粒径为1.18?2.36mm的细砂的混合砂;其中，粒径为1.18?2.36mm的细砂的质量为粒径为0.15?1.18mm的细砂的2?4%。
[0017]进一步地，步骤3中，所述拱形屋盖为砖拱屋盖。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0019]本发明的独立式砖砌体抗震窑洞利用高粘性砂浆增强砖砌块之间的粘结性能，利用钢筋混凝土构造柱与圈梁构成的框架将整个窑洞的砖砌体墙体和砖拱屋盖约束起来，增强了窑洞的整体性和抗倒塌性能，提高了窑洞的抗震性能，同时相比传统窑洞无需夯筑大型抗侧力夯土窑傍，大大降低了窑洞建造的工程量。
【附图说明】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0021]图1为本发明的一种独立式砖砌体抗震窑洞的结构示意图，图中:1、砖基础;2、基础圈梁;3、砖砌体墙体;4、上圈梁;5、拱形屋盖;6、构造柱;7、覆土;8、防水保护层。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
[0023]实施例1
[0024]参考图1，本发明提供一种独立式砖砌体抗震窑洞，包括砖基础1、基础圈梁2、砖砌体墙体3、上圈梁4、拱形屋盖5、构造柱6、覆土 7和防水保护层8;砖基础I为平行设置的两道砖基础，砖基础I的上部设置基础圈梁2，基础圈梁2的上部对应于砖基础I的两侧分别竖直设置砖砌体墙体3，砖砌体墙体3的上端设置上圈梁4，砖砌体墙体3的两端和中间分别竖直设置构造柱6，构造柱6的下端分别与基础圈梁2连接，构造柱6的上端分别与上圈梁4连接，上圈梁4的上部设置拱形屋盖5，拱形屋盖5的上部设置覆土 7，且覆土 7的上部设置防水保护层8;其中，砖基础1、砖砌体墙体3和拱形屋盖5由粘性纤维砂浆和砖砌块砌筑而成，砖砌块尺寸为240mm X 115mm X 53mm;基础圈梁2和上圈梁4均为钢筋混凝土圈梁，构造柱6为钢筋混凝土构造柱，基础圈梁2、上圈梁4和构造柱6的尺寸均为240mm X 240mm;拱形屋盖为砖拱屋盖，高度为2m，砖拱屋盖的起拱位置处于所述上圈梁与所述砖砌体墙体的连接处;覆土的厚度为1.5m;防水保护层为混凝土防水保护层，高度为100mm。
[0025]本实施例的独立式砖砌体抗震窑洞为双孔窑洞，其中，窑洞单孔的宽度为4.5m、深度9 m、高度6 m，窑洞的两侧砖砌体墙体3的厚度为2 4 O m m，中间的砖砌体墙体3的厚度为370mm;每面砖砌体墙体3的两端均设置有混凝土构造柱，每面砖砌体墙体3的中间也设置有混凝土构造柱。
[0026]本实施例砌筑砖砌体墙体和砖基础的粘性纤维砂浆的组份包含:水泥、粉煤灰、砂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素和水;水泥、粉煤灰、砂和水的质量百分比为1:0.2:4:1，可再分散乳胶粉为所述水泥、粉煤灰、砂总质量的1.6%，所述羟丙基甲基纤维素为所述水泥、粉煤灰、砂总质量的0.16 %。
[0027]上述粘性纤维砂浆中:水泥为P.0.42.5R硅酸盐水泥;粉煤灰为I级粉煤灰，参考标准GB/T 1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》评级，其质量指标包括:45μπι方孔筛筛余不大于12%，需水量比不大于95%，三氧化硫含量不大于3 % ;砂为粒径不大于2.36mm的细砂，具体为粒径为0.15?1.18_的细砂和粒径为1.18?2.36mm的细砂的混合砂，其中，粒径为1.18?2.36mm的细砂的质量为粒径为0.15?1.18mm的细砂的3% ;可再分散乳胶粉为丙烯酸酯、醋酸乙烯与乙烯酯的共聚物。
[0028]实施例2
[0029]步骤I，采用粘性纤维砂浆和砖砌块平行砌筑三道砖基础，并在所述砖基础上浇筑钢筋混凝土基础圈梁；
[0030]步骤2，采用粘性纤维砂浆和生土砖在所述基础圈梁上对应于所述砖基础处分别竖直砌筑砖砌体墙体，并在所述砖砌体墙体的两端和中间饶筑混凝土各饶筑一根构造柱；
[0031]步骤3，在所述砖砌体墙体的上部浇筑上圈梁，并在上圈梁上砌筑砖拱屋盖；
[0032]步骤4，最后在所述窑洞砖拱屋盖的顶部覆土并夯筑，并在覆土的上部浇筑混凝土，形成防水保护层，即成。
[0033]其中，
[0034]步骤I中，粘性纤维砂浆的原料成分包含:水泥、粉煤灰、砂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素和水。
[0035]其中，水泥、粉煤灰、砂和水的质量百分比为1:0.2:4:1，可再分散乳胶粉为所述水泥、粉煤灰、砂总质量的1.6%，所述羟丙基甲基纤维素为所述水泥、粉煤灰、砂总质量的
0.16%。
[0036]水泥为P.0.42.5R娃酸盐水泥;粉煤灰为I级粉煤灰，参考标准GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》评级，其质量指标包括:45μπι方孔筛筛余不大于12%，需水量比不大于95 %，三氧化硫含量不大于3 % ;砂为粒径不大于2.36mm的细砂，具体为粒径为0.15?I.18mm的细砂和粒径为I.18?2.36mm的细砂的混合砂，其中，粒径为I.18?2.36mm的细砂的质量为粒径为0.15?1.18_的细砂的3% ;可再分散乳胶粉为丙烯酸酯、醋酸乙烯与乙烯酯的共聚物。
[0037]粘性纤维砂浆的制备按照以下步骤进行:首先称取水泥、粉煤灰、砂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素和水，然后将水泥、粉煤灰和砂干拌均匀后，加入80%的水继续搅拌均匀;再加入羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀，继续加入剩余20%的水，搅拌均匀;最后加入可再分散乳胶粉，搅拌至少3分钟，即得。
[0038]实施例3
[0039]对实施例1或2中的粘性纤维砂浆进行力学性能试验，具体如下:
[0040]采用70.7mm X 70.7_ X 70.7mm的标准试模制作粘性纤维砂浆的立方体试块，自然状态(室温)下养护30天(前7天淋水养护)，进行立方体抗压强度试验。试验结果表明:粘性纤维砂浆试块抗压强度平均值为21.7MPa。
[OO41 ] 采用40mm X 40mm X 4mm的模具在生土砖砌块上制作拉伸试块，按标准养护方法(养护室温度是20±3度，湿度90%以上)养护30天，进行直接拉伸试验。结果表明:采用粘性纤维砂楽砌筑的生土砖砌块试件单轴抗拉强度平均值为0.77MPa，破坏面发生于生土砖面层，而非砂浆面层；而普通砂浆的同类型对比试验结果显示，采用普通砂浆砌筑的生土砖砌块试件单轴抗拉强度值不到0.1MPa，破坏面发生于生土砖与砂浆粘结面。
[0042]以上试验表明，与普通砂浆相比，粘性纤维砂浆抗压强度并未有很大提高，但与生土砖的粘结性能远高于普通砂浆与生土砖的粘结性能。
[0043]根据以上实施例可知，本发明的独立式砖砌体抗震窑洞利用粘性纤维砂浆与生土砖之间的高粘结性能，以及钢筋混凝土圈梁和构造柱构成的框架将整个窑洞的砖砌体墙体和砖拱屋盖约束起来，增强了窑洞的整体性和扛倒塌性能，提高了窑洞的抗震性能；同时，相比于传统窑洞，本发明的独立式砖砌体抗震窑洞无需夯筑大型抗侧力夯土窑傍，大大降低了窑洞建造的工程量。
[0044]虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1.一种独立式砖砌体抗震窑洞，其特征在于，包括砖基础、基础圈梁、砖砌体墙体、上圈梁、拱形屋盖、构造柱、覆土和防水保护层;所述砖基础为平行设置的至少两道砖基础，所述砖基础的上部设置所述基础圈梁，所述基础圈梁的上部对应于所述砖基础处分别竖直设置所述砖砌体墙体，所述砖砌体墙体的上端设置所述上圈梁，所述砖砌体墙体的两端和中间分别竖直设置所述构造柱，所述构造柱的下端分别与所述基础圈梁连接，所述构造柱的上端分别与所述上圈梁连接，所述上圈梁的上部设置所述拱形屋盖，所述拱形屋盖的上部设置覆土，且覆土的上部设置防水保护层。2.根据权利要求1所述的独立式砖砌体抗震窑洞，其特征在于，所述砖砌体墙体的中间竖直设置至少一根所述构造柱。3.权利要求1所述的独立式砖砌体抗震窑洞的建造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，采用粘性纤维砂浆和砖砌筑至少两道平行的砖基础，并在所述砖砌体基础上浇筑基础圈梁； 步骤2，采用粘性纤维砂浆和生土砖在所述基础圈梁上对应于所述砖砌体基础处分别竖直砌筑砖砌体墙体，并在所述砖砌体墙体的两端和中间饶筑构造柱； 步骤3，在所述砖砌体墙体的上部浇筑上圈梁，并在上圈梁上砌筑拱形屋盖； 步骤4，最后在所述拱形屋盖的顶部覆土并夯筑，并在覆土的上部浇筑混凝土，形成防水保护层，即成。4.根据权利要求3所述的独立式砖砌体抗震窑洞的建造方法，其特征在于，步骤I中，所述粘性纤维砂浆的原料成分包含:水泥、粉煤灰、砂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素和水。5.根据权利要求4所述的独立式砖砌体抗震窑洞的建造方法，其特征在于，所述水泥、粉煤灰、砂和水的质量百分比为1:(0.15?0.2): (4?4.43):(0.9?1.1)，所述可再分散乳胶粉为所述水泥、粉煤灰、砂总质量的1.5?1.7%，所述羟丙基甲基纤维素为所述水泥、粉煤灰、砂总质量的0.16?0.2%。6.根据权利要求4所述的独立式砖砌体抗震窑洞的建造方法，其特征在于，所述粘性纤维砂浆的制备按照以下步骤进行:首先称取水泥、粉煤灰、砂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素和水;然后将水泥、粉煤灰和砂干拌均匀后，加入80%的水继续搅拌均匀;再加入羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀，继续加入剩余20%的水，搅拌均匀;最后加入可再分散乳胶粉，搅拌至少3分钟，即得。7.根据权利要求4所述的独立式砖砌体抗震窑洞的建造方法，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥;所述粉煤灰为I级粉煤灰，其质量指标包括:45μπι方孔筛筛余不大于12%，需水量比不大于95%，三氧化硫含量不大于3 % ;所述砂为粒径不大于2.36mm的细砂;所述可再分散乳胶粉为丙烯酸酯、醋酸乙烯与乙烯酯的共聚物。8.根据权利要求7所述的独立式砖砌体抗震窑洞的建造方法，其特征在于，所述砂为粒径为0.15?1.18mm的细砂和粒径为1.18?2.36mm的细砂的混合砂；其中，粒径为1.18?2.36mm的细砂的质量为粒径为0.15?1.18mm的细砂的2?4%。9.根据权利要求3所述的独立式砖砌体抗震窑洞的建造方法，其特征在于，步骤3中，所述拱形屋盖为砖拱屋盖。
【文档编号】C04B18/08GK106013229SQ201610473634
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】卜永红, 仲继清, 王天涯, 万宏宇, 吴琴容, 石丹, 徐荀, 刘瑞元
【申请人】长安大学