砌体剪压装置及砌体剪压复合试验方法与流程

本发明属于建筑工程领域，具体涉及一种用于砌体剪压复合试验的砌体剪压装置。

背景技术：

砌体是由砌块和砂浆砌筑成的一种二相复合材料，是目前建筑工程中应用最广泛的建筑材料之一。作为受力构件，砌体会一直处于拉伸、压缩和剪切复合受力状态，因此，使用砌体前，需要对不同压力作用下砌体的抗剪性能进行评估，以确定砌体在剪压复合作用下的破坏机理和抗剪性能，满足使用需求。

砌体的剪压复合试验，是测定砌体在不同压力下的抗剪性能的重要方法。目前，剪压复合试验通常采用双向加载的方式实现。一方面对砌体试样施加竖向剪力荷载，另一方面在砌体试样侧面施加压力荷载（图1）。现有的实验研究中，侧向压力荷载往往通过反力架与千斤顶（或螺栓）来施加。砌体试样通过压力传感器与千斤顶（或螺栓）与反力架相连接（图2）。试验过程中，试验者首先通过千斤顶（或螺栓）对砌体试样施加预设的侧向压力，之后通过剪力荷载加载设备对试样施加剪力荷载，直到样品破坏。

但是，如果以此剪压装置对砌体样品进行剪压试验，试验者会通过侧向压力传感器观察到在施加剪切荷载时侧向压力值急剧变化而非稳定数值。而此现象的原因是：砌体样品发生剪切变形的时候会同时产生侧向膨胀。砌体样品在剪力荷载作用下，产生剪切裂缝并发生剪切变形。这些剪切裂缝不会与剪力荷载完全平行，而会呈现为斜裂缝或锯齿形裂缝。不同的砖块沿着这些剪切斜裂缝发生错动，引起剪切变形。同时由于这些裂缝走向与剪切荷载发现呈一定夹角，砌体样品的剪切变形会引起一个侧向的膨胀变形（图3）。如果以千斤顶（或螺栓）与反力架施加侧向压力，因为反力架刚度很大，这个侧向膨胀变形会被约束，进而大大增加砌体样品的侧向压力。因此，以此剪压装置测量砌体的抗剪性能，可能会高估砌体的极限抗剪强度。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种砌体剪压装置，弥补千斤顶施加侧向压力方法的不足，保证砌体在抗剪测试时能够得到稳定且准确的压力。为此，本发明采用以下技术方案：

一种砌体剪压装置，用于对砌体试件施加侧向压力，同时对砌体试件的竖向施加剪力，所述装置包括压力加载单元、剪力加载单元；其特征在于：压力加载单元包括具有两块相对向的压力板用于对砌体的两个水平面施加压力，其中的第一压力板为固定板，第二压力板为滑动板；所述砌体剪压装置在第一压力板这一侧外设置有可调节载荷，以拉动第二压力板向第一压力板方向滑动而对砌体施加压力；

所述剪力加载单元包括垂直于压力板的底座和固定在底座上的两个或两个以上的多个砌体试件的支撑杆件或凸条。

进一步地，本发明所涉及的砌体剪压装置还可以具有这样的特征：侧向压力通过滑轮将竖向重力调整为横向的压力，仪器简单，试验操作非常简单，所述可调节载荷采用重力载荷，第一压力板固定在底座上，第二压力板可滑动地连接在底座上，第二压力板在四角采用钢绞线穿过第一压力板上的孔通过滑轮与重力荷载托盘连接；四根钢绞线在第二压力板上的固定位置关于第二压力板中心对称。

另外，本发明所涉及的砌体剪压装置还可以具有这样的特征：重力在0~2000N之间可调的堆载，用于对所述压力板所受到的压力进行调节。

另外，本发明所提供的砌体剪压装置能够与多种万能机和压力机相配合使用，通过万能试验机或压力机对砌体试样顶面施力中心施加外力，完成砌体的抗剪性能测试，适用范围广。

本发明的第二个目的是提供一种采用上述砌体剪压装置的砌体剪压复合试验方法。所述方法包括以下步骤：

在第一压力板和第二压力板之间卧放待测砌体试件，使其内部受剪砂浆层平面与水平面垂直且与压力板平行，所述水平面为砌体在使用状态时的顶面和底面；

第一压力板和第二压力板分别与两个所述水平面相接触，并对所述水平面施加压力，通过调节外界配重荷载值，使压力发生变化；所述支撑杆件或凸条与卧放待测砌体试件的底部相接触，并在卧放砌体试件顶部使用万能机或压力机施加竖向剪力荷载。

根据本发明所提供的砌体剪压装置，由于压力板可活动，且通过钢绞线与堆载连接，因此调节堆载质量，能够调节两块压力板对砌体两个侧面施加的压力，与传统的采用千斤顶对砌体侧向施压相比，本发明所提供的砌体剪压装置的压力加载单元成本低，使用方便，且更好的保证了压力的恒定。本发明结构简单，成本较低，操作简便，能够复合测定不同压力下砌体的抗剪性能，且结果更加符合实际值。而且，由于本发明所施加的侧向压力并不是通过刚性反力架，所以剪切膨胀并不会引起因反力架持续变形导致的侧向压力压力变化，而仅仅引起堆载高度的变化。

附图说明

图1是砌体的剪压复合试验的原理图。

图2是现有的砌体剪压装置示意图。

图3是砌体发生剪切变形的时候同时产生侧向膨胀后的示意图。

图4是本发明所涉及的砌体剪压装置在实施例中的正视图。

图5是本发明所涉及的砌体剪压装置在实施例中的俯视图。

图6是本发明所涉及的砌体在实施例中的剖视图。

图7是本发明和图2所示砌体剪压装置对砌体进行剪压测试后的结果对比图。

具体实施方式

如图4、图5所示，本发明所提供的一种砌体剪压装置，将一块压力板11固定在底座2上，另一块可滑动压力板12在四角附近采用四条钢绞线3，穿过固定压力板11上的孔洞110，一边的两条钢绞线3与滑轮41连接，另一边的两条钢绞线3与滑轮42连接，钢绞线3通过滑轮41、42后与托盘5四角连接，四根钢绞线3在可滑动压力板12上的固定位置关于可滑动压力板12中心对称，将所需重量的堆载6放置在托盘5上；两个压力板11、12分别与砌体7两个侧面71、72相接触，并通过调节堆载6重力荷载值对所述侧面施加压力，令侧向压力发生变化并提供稳定的压力值；焊接在支撑底座2上的两根支座圆杆8，与底面73相接触，通过万能机9与顶面74中心位置相接触并施加剪力，所述支座圆杆8和万能机对上下表面73、74施加剪力。

两块压力板11、12、钢绞线3、滑轮41、滑轮42、托盘5和堆重6构成压力加载单元，底座2、支座圆杆8与万能机或压力机构成剪力加载单元，压力板11、12垂直于底座2。

如图6所示，选取三块半砖75，通过灰浆76制成进行剪切试验的砖砌体。砖砌体包括两个相对向的侧面71、72和两个相对向的底面73、顶面74。

为了验证此新型剪压装置的合理性，现分别使用图2所示的传统剪压装置与本发明的新型剪压装置对相同的砌体材料施加相同侧向压力，并进行剪压试验。试验过程中，发现传统剪压装置的侧向压力值一直在急剧变化。试验测得的剪力荷载与剪切变形如图7所示。运用传统剪压装置测得的荷载-变形曲线呈锯齿形，而新型剪压装置测得的荷载-变形曲线呈平滑曲线。而且，传统剪压装置测得极限剪力荷载要远远大于新型剪压装置测得的极限剪力荷载。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。