承重研究（共12篇）
承重研究 篇1
语文课上,我学了《有趣的头发》一课,文中介绍了头发的一些有趣知识。一回家,我就迫不及待地对爸爸讲:“爸爸,你知道吗?亚洲人的头发可以承受100克的重量,而欧洲人和非洲人的头发只能承受80克和60克的重量。”
爸爸听了,立刻追问道:“是吗?那你告诉我,我们家的头发谁的‘质量’最好?是不是都能承受100克的重量呢?”
对呀,尽管我们都是亚洲人,但老人的头发和小孩的头发,白头发和黑头发,长头发和短头发,它们能承受的重量都一样吗?爸爸的提问引起了我极大的兴趣。我下决心要测测家人的头发承重数。这个想法得到了全家人的一致响应:每人都毫不犹豫地捐出了一缕头发。
但是怎么才能测出头发的承重呢?爸爸和我一起想起了办法。我俩你一言我一语,争论了半天,最终选用爸爸的办法,找来一个天平,几个砝码和两个夹子,又做了一个简单的小吊篮,用来放砝码。
我们先用两个夹子分别夹住头发的两端,然后把一个夹子挂在绳子上吊起来,又把吊篮挂在另一个夹子上,往吊篮里慢慢加砝码。我们试拉了几根头发,发现头发总是断在被夹子夹住的地方,无法测出它所能承受的重量。爸爸观察了一下认为,夹子力道太大,夹的时候损伤了头发,我们要想办法保护被测试头发不受损伤。我灵机一动,把头发的两端用纸巾包起来,然后再用夹子夹住,这样不就可以保护头发了吗?但是新的问题又出现了,每一次头发都会滑出来,依旧无法测出结果。我接着又试了几种方法,最后发现用橡胶把头发包起来,头发既不会滑出,又不会断在被夹住的地方。
于是测试重新启动了,爸爸把头发两端用橡胶包住,再用夹子夹好并吊起来。我把吊篮挂在下面的夹子上,先用左手把吊篮托住,用右手把砝码小心翼翼地放在吊篮里,然后轻轻地放开左手,使吊篮悬空并且不晃动,如果头发10秒钟不断裂,我就继续加砝码,直到头发被拉断为止。这时下面的夹子、橡胶、吊篮和砝码的总重量就是头发能承受的重量。
我用天平称出下面夹子、橡胶以及吊篮的总重量是48克,这样加上所加砝码的重量就是头发能承受的重量。为了确保试样数据的准确性,每个人的头发我都在相同的条件下测试了3～4根,计算平均数见下面的表格。
哈哈,找终于知道了我们家每个人的头发承受的重量,妈妈第一,我第二,外公最差。不过,在我的头脑里又浮现出许多问题,例如烫过的头发和没烫过的头发、涂过护发素的头发和没涂护发素的头发,它们之间又有怎样的区别呢?看来,我的实验与探索还要不断继续下去。
承重研究 篇2
一、项目背景
煤矸石作为矿山固体废弃堆存，长期以来给人类带来不可忽视的公害。大量煤矸石堆积成山，不仅占用大量耕地，同时还是较大的污染源。同时煤矸石又是一种可利用的资源，它既可以作为低热值燃料，又可以作为原料和材料，进行有效处理、利用和综合加工，具有显著的经济效益和社会效益。国家出台了许多相关政策予以扶持。“十五”期间，淮北矿业集团公司拟新建2条年产6000万块承重和非承重煤矸石空心砖生产线。
二、项目承办单位简况
淮北矿业（集团）有限责任公司是全国煤炭行业十强企业之一，国家520户重点企业之一，国家首批重点发展的300家大型企业之一。集团公司拥有总资产100.53亿元，年实现销售收入40多亿元，实现利税5.06亿元。
三、项目建设内容与规模
规模：年产煤矸石承重和非承重空心砖1.2亿块（折标砖）。
产品方案：承重空心砖占70%；非承重空心砖占30%；饰面砖占10%。
四、市场分析
随着国家墙改政策的深入贯彻和宏观调控措施的逐步实施，加大了对粘土砖的生产使用限制力度。国务院国办[1999]72号文和安徽省政府[1999]66号文明确规定：“地级市要在3年内全面禁止使用实心粘土砖。”因此，利用煤矸石生产承重和非承重空心砖，作为新型墙材取代粘土实心砖，保护耕地，符合国家资源综合利用和新型墙体材料改革的政策，有良好的市场前景。
五、项目工艺与技术、设备方案
建设国内较先进的生产线。设备上拟引进关键设备，配套国内辅助设备，采用国内先进的大断面铠装隧道窑和全自动控制技术。
六、项目投资估算
项目固定资产总投资6500万元，其中：朱仙庄矸石砖生产线可以利用部分原有公用设施，投资3000万元；桃园矸石砖生产线投资3500万元。
七、项目建设条件落实情况
现有部分厂房、设施和一部分设备可以充分利用，水、电、汽、通讯设施齐全，有矿区铁路专用线通往厂区，交通运输便利。我公司《煤矸石资源综合利用示范矿区项目建议书》中包含这两条矸石砖生产线，已经省经贸委批准后上报国家经贸委。
八、项目经济效益分析
年销售收入2160万元，年实现利润600万元，年利用矸石20万吨，节约了大量的购地费用和排污费用。经济效益和社会效益显著。
九、对外合作方案建议
合作方式：合资、技术合作；
合作年限：15-20年；
投资比例：协商
十、项目联系方式
联系人：杨玉章
电话：0561-4953776 4952421
传真：0561-3021789
E-mail: hbkydj＠263.net
葛培健：“承重”的转身 篇3
“我是承重的转身,不是华丽的转身,承重反映的是国企改制裂变之重。”2009年国庆节前夕,上海浦东路桥建设股份有限公司(简称浦东建设)董事长葛培健对《董事会》记者表示。自2004年提出战略转型以来,浦东建设实现了三大转变:从单一施工型到多元综合型,从劳动密集型到技术先进型,从传统型企业到机制创新型企业。这个大步迈向投资建设商的公司,五年内资产从2.26亿猛增至85亿,实现了跨越式发展。转型进程中,作为国有控股上市公司掌门人的葛培健,承受着国企的体制机制之重,他以自己的坚韧力推规范的公司治理机制,润滑上市公司与传统国企管理模式之间的摩擦。在葛培健“真不容易”的感慨中,人们似乎领略到一位国企董事长的心路历程。
高管激励约束机制是重中之重
浦东建设所处的建筑市政行业被喻为血腥竞争的“红海战场”,行业的盈利能力低于社会平均水平。“就像国内企业给耐克鞋做OEM,施工就是加工,处于最低端,没有品牌、没有设计。”葛培健以此比喻说。重压之下的浦东建设必须延伸产业链、提升价值链,向投资建设商转型,把整个建筑施工产业链的“任督二脉”打通。2004年,浦东建设乘上市之机启动转型战略,强化了公司治理,其中,规范、高效的董事会运作是关键,对高管良好的激励约束机制是重中之重。
和很多公司类似,浦东建设董事会的基本职能是战略决策与管理层监督,具体履行战略决策、预算管控、绩效考核、风险防范四项职责。葛培健显然对考核这个龙头环节有着自己独特的理解。“绩效考核就是把预算管控通过具体的措施反映到执行力。就像爱情是文学艺术永恒的主题一样,绩效考核是企业管理永恒的主题,但它又是一门遗憾的艺术,因为关键业绩指标总是反映企业经营的软肋。比如,建筑市政行业除盈利指标之外,现金流指标也很重要,我们需要的是真金白银的盈利,而不是账面上的富贵。盈利很高,应收账款也居高,没用。”葛培健说。
他对《董事会》坦言,“现在的绩效考核,都是猫和老鼠的游戏,董事会是猫,经营层是老鼠,由于信息不对称,猫基本玩不过老鼠。另外,绩效考核的方法也有问题,把财务负责人与经营层放在同一体系考核,财务负责人的收入是总经理的收入乘以一个系数,容易导致财务负责人对财务做有利于经营层考核指标的技术性处理。”
如何应对?葛培健的心得是努力在精准上下功夫。“精”是发挥考核的导向作用,指标不在多,核心是体现投资人的意志,注重发展质量;“准”是考核的灵魂,考核结果要反映企业真实的经营成果,符合企业发展周期和运行状况。首先,完善考核指标体系。在坚持关键业绩指标即KPI“少而精”的基础上,抓住董事会最关心的关键问题和企业管理中的主要矛盾,进一步提高KPI的导向性和针对性。其次,完善考核方法体系。引入行业对标、横向比较的考核理念,引导经营者把自己与自己“纵向比”,与国内同行业先进水平“横向比”(国内建筑市政板块平均盈利水平是多少,对应薪酬是多少)结合起来,通过对标找差距,而不是玩“猫和老鼠的游戏”。再次,完善考核奖惩体系。董事会审计与风险管理委员会和薪酬考核委员会直接考核财务负责人和风控负责人,对其不仅考核财务指标,权重更多的是考核其会计信息的真实性、重大事项报告的及时性、执行财经法规的合规性。结果是,董事会只考核三个人——总经理、财务负责人、风控负责人;副总由总经理提出考核方案。
“现在不少企业总经理的主要精力是在经营领导、经营董事长上。他只要花70%的时间把领导搞定了,就什么都搞定了。但作为市场化程度很高的公众公司,必须与市场接轨、对标。”葛培健说,“我们付出了艰苦的努力,主要是观念转变非常难,但上述尝试还是非常灵验的。”
高管激励方面,浦东建设同样进行了有益的尝试。一是建立职业生涯延续机制。比如,原有技术背景的总经理退休后被聘为子公司的执行董事,总会计师退休后担任董事长的治理顾问。二是建立培训激励机制。中层以上管理人员表现好的,送到中欧国际商学院、复旦大学等读EMBA,每年两个名额,学费20多万,由公司买单。“其他企业的EMBA学员往往是董事长、总经理,而我们则是中层以上管理人员。为什么?因为我们是在投资经营团队。”葛培健说。公司目前已有15个人完成了EMBA,同时,员工职业培训拿证奖励由行政买单,员工学历教育拿证奖励由工会买单。
对于高管的中长期激励尤其是股权激励,葛培健坦言实施很难,上海本地的国有控股上市公司70余家,仅有上海家化实施了股权激励。然而,浦东建设目前的利润结构是:300余人围绕主导产业建筑施工,利润贡献是2000万;20余人围绕资本运作,利润贡献是9000万,这足见关键人才的重要性。如何留住这些关键人才?再难也必须探索中长期激励办法,建立短期激励和中长期激励相结合的激励体系。
“有时开股东大会,我感觉很为难。经常有投资者问,你描绘的公司的愿景非常好,但你自己为什么1股本公司的股票都不持有呢?你都没有信心,叫我们怎样相信你?我无言以对。”葛培健感慨道,“国有控股上市公司的股权激励,从目前来看,还是计划经济的试点审批方式,很难打破平衡;但从探索、完善公司治理的角度看,是符合公司可持续发展方向的。”他透露,自己正在学习研究股权激励的相关政策。
上市公司与传统国企管理模式的摩擦系数最大
作为国有大股东委派的董事长,上市公司与传统国企管理模式间的摩擦似乎难以避免,如何协调化解?对此,葛培健表示:“我担任上市公司董事长,又是国有控股股东的党委副书记、副总裁,最深的困惑,是上市公司与传统的国企管理模式的摩擦系数最大。”
在葛培健看来,这种摩擦和认识上的三大误区以及大环境有关。大环境方面:确立企业党组织在公司治理结构中的政治核心地位与上市公司的决策体制如何衔接?国企的党管干部原则如何与支持维护法人治理结构依法行使用人权相结合?上市公司的信息披露、市场监管与传统的国资监管模式如何配套?认识上的三大误区是:其一,国有控股股东与上市公司是行政命令式的上下级关系;其二,国有控股股东有权对上市公司进行全方位的管理,以管理代替治理,即以公司管公司,而不是股权管理;其三,国有控股股东委派的董事应该维护派出股东的利益,而不是维护所有股东的利益,特别是小股东的利益。
葛培健认为,目前我国国有控股上市公司的董事会还处于被动合规的“形似”建设阶段,通过强制治理转为自主治理进入“神似”阶段的路程还很长。他坦言,经常面对证券监管部门与国资监管部门相互冲突的工作要求。比如,国资监管部门为了加强对上市公司的监管,或委派机关干部担任上市公司的专职监事,或指定年报审计会计师事务所,或要求上报月度财务报表等。许多上市公司都照办了,然而葛培健的态度是:虽然上市公司“五独立”的承受成本很高,但一定要守住底线。“国有控股上市公司唯一独立的部门是董办,其他部门都不独立,都是国有控股企业的一个部门,这种做法很可怕。” 葛培健直言不讳。
多层住宅建筑承重体系的研究 篇4
随着社会的发展, 人们居住理念的更新, 可以说粘土砖结构在使用过程中已是问题多多, 主要表现在:
1.1 粘土砖的烧结过程中破坏环境
我国是-个人口众多、能源和土地紧缺的国家, 以实心粘土砖为主的传统房建材料耗能毁田严重, 每年实心粘土砖产量约6000亿块标砖, 砖瓦企业12万个, 占地30多万公顷, 每年烧砖毁田数万公顷, 与此同时, 每年排放2亿多吨粉煤灰和煤矸石没有得到有效利用, 不仅占用大量土地, 而且污染环境。
1.2 粘土砖维护结构的房屋使用过程中节能效果差
与国外相比, 我国的住宅外墙保温隔热性能相差4-5倍, 单位建筑面积的采暖能耗为同等条件下发达国家的3倍, 每年北方房屋采暖能耗高达1.2亿吨标煤, 南方空调降温能耗每单位建筑面积是北方采暖能耗的3倍, 每年仅墙体材料生产能耗和北方房屋采暖能耗就占我国全年能源消耗总量的15%以上。
1.3 建筑的科技含量低, 无法使建筑行业成为支柱产业
可以说.粘土砖住宅己不适应时代的潮流了。
2 技术分析
2.1 钢筋混凝土异型柱框架--加气混凝土砌块体系
2.1.1 钢筋混凝土异型柱框架--加气混凝土砌块体系的特点
钢筋混凝土异型柱框架结构加气温凝土砌块是近年来比较多见的一种结构体系, 它主要同剪力墙结合, 应用于小高层住宅中。现在我们做一创新, 把剪力墙去掉, 将异型柱纯框架结构引入多层住宅, 它的优点有:
2.1.2 统框架结构相比, 房型简洁, 不露梁祝。同砖混住宅相比, 增加有效使用面积2%。
2.1.3 施工工艺成熟, 施工速度快, 质量易保证。
2.1.4 相同地震等级下地震力较小
钢筋混凝土异型柱框架结构毕竟不同于普通框架结构, 它有自己的一些问题:柱 (尤其是L形、T形桩) 为单轴对称, 在偏心受力和水平受力下会产生扭转, 对柱体产生附加剪应力, 这就要对一些关键部位的柱 (如角柱) 进行剪扭验算以调整配筋。根据外省市的经验, 在设计中宜将柱箍筋沿柱全高加密以做到强剪弱弯;柱的轴压比应偏严, 比之规范要求减小0.05, 许多结构设计软件也是这样做的;将框架抗晨等级提高为二级, 更充分体现强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固的原则。以上几条都是自己的体会加上先进单位的设计经验而总结的, 待异型柱的国家规范出台后可再做调整。
2.2 新型砌体材料黄河淤泥砖承重围护体系
2.2.1 黄河淤泥砖承重围护体系的特点
黄河淤泥砖顾名思义是以黄河淤泥为原料烧结而成的新型砌体材料, 它同传统的粘土砖相比有如下优势:符合国家的产业政策, 有良好的发展前景。国家鼓励发展节能、节地、利废的新型墙休材料, 以替代量大面广的实心粘土砖.为此还出台了一系列政策, 如:固定资产投资方向调节税税率为0%;列入国家开发银行的基本建设政策性投资项目, 可享受政策性贷款;引进国外先进设备, 免征进口设备关税和进口产品增值税;应用新型墙体建造的北方节能住宅, 固定资产投资方向调节税税率为0%等等。黄河淤泥砖的生产是因地制宜、变废为宝 (这两条是国家墙改文件中多次强调的) , 因此有广阔的发展前景;设计、施工与粘土砖相比无需做大的改动, 创新带来的问题少;黄河淤泥砖比粘土砖容重小30%, 可减轻建筑自重10%-15%, 从而减小基础造价和地基处理费用。
2.2.2 黄河淤泥砖承重围护体系施行技术措施
前面我们讲了, 设计、施工与粘土砖相比无需做大的改动, 只需做一些细部处理即可。应用之前急需做的工作概括起来主要有:黄河淤泥砖同砂浆组合砌体的力学指标要具体化, 比如抗压、抗剪、抗折强度, 在暂时无规范的情况下可参照兄弟单位的经验取值、或自己组织做力学实验、或参照规范中粘土砖相关条目做折减处理;施工管理、质量监督要适合黄河淤泥砖的特点, 比如砌砖前适宜的含水量、孔型砖砌筑时砂浆的调配等都要在大规模应用前做好实验;工程中如何套用定额也需预算人员根据砖的单方造价尽早得出。总之, 这些数据都是不难得到的, 技术措施比较简单这也是如前所述黄河淤泥砖应用起来的一大优势。
2.3 轻型钢结构
继砖混结构、框架结构、框轻结构之后, 配合国家有关限制使用粘土砖及鼓励建筑业多用钢材的政策, 新型钢结构住宅正引起建筑业内人士广泛关注。目前天津、北京、上海、长沙等地正在进行相关试点工作, 下面将从几个方面对轻钢结构体系住宅进行技术方面的探讨。
2.3.1 结构方案:
轻型钢结构多层房屋中最常用的结构体系为框架结构, 根据建筑方案的需要有时也采用悬挂体系。梁柱多为轧制或焊接工程截面, 有时柱也可采用箱形截面。由于受到我国型钢品种和供应的限制, 目前主要采用焊接构件。框架结构平面布置灵活, 各部分刚度比较均匀, 构造简单, 易于施工。其自振周期较长, 自重较轻, 对地震作用不敏感。但其侧向刚度小, 侧向位移难以控制。对于一些设有电梯的多层房屋, 为增强侧向刚度, 结合其电梯井的布置, 还可以采取框架--抗剪架体系或框架--剪力墙 (通常为钢板剪力墙) 结构体系。
2.3.2 支撑体系:
为了加强多层房屋钢结构的侧向刚度, 抵抗水平风荷载和地震作用, 通常用槽钢或角钢在墙体平面内布置垂直支撑体系。根据要求可以沿纵、横单向布置或双向布置。支撑与框架衔接, 按拉杆或压杆设计。考虑到门窗的布置, 可以采用x形、单斜杆形、人字形、倒人字形、w形、倒w形、门式等形式, 还可采用偏心支撑。在不影响建筑功能的前提下, 在平面上支撑应均匀布置。对后五种支撑应验算梁上支撑轴力引起的附加弯矩。偏心支撑的优点是在较小或中等的水平荷载作用下有足够的刚度, 而在严重超载 (如大地层) 时具有良好的延性, 是一种较好的抗剪支撑。
2.3.3 楼盖体系;
多层房屋钢结构的楼板必须有足够的承载力、刚度和整体性。当前较常采用的是在钢梁上铺设压型钢板.再浇柱100-150mm的钢筋混凝土板, 即压型钢板组合楼板, 压型钢板与钢梁之间用栓钉连接。
另外还可用预应力薄板加混凝土现浇层或一般钢筋混凝土楼板, 此时应保证楼板和钢梁之间的可靠连接。设计时如考虑钢梁和楼板的组合作用, 可显著提高梁的承载力和整体稳定性, 并有效降低梁高。主梁与次梁的连接一般为简支等高连接, 有时也做成不等高连接, 如采用压型钢板组合楼板时, 为便于铺设压型钢板, 主次梁顶面相差压型钢板厚度, 同时还可以增大建筑净层高。
2.3.4 围护结构:
为了减轻多层房屋钢结构的自重, 围护结构多采用轻质材料。外墙墙体多采用轻质填充材料, 如空心砌块、加气混凝土等, 有时可采用压型钢板加轻质保温层组成的复合墙体, 也有很多房屋外墙采用轻质美观的玻璃幕墙结构。内隔墙可采用空心砌块、加气混凝土等轻质填充墙或轻钢龙骨石膏板, 目前也有采用铝合金框玻璃隔断的。对轻型钢结构房屋来说, 传统的油毡加沥青的屋面防水层很不经济, 现大都采用卷材防水。屋顶也放气了传统的水泥砂浆找平层和炉渣保温层, 而采用轻质保温材料, 如JQN板、聚乙烯混凝土扳等, 可根据要求做成变厚度而取消屋面找平层。
2.3.5 基础形式:
多层轻钢房屋基础常用柱下独立基础、条形基础、十字形基础, 有时也可采用片筏基础。采用柱下独立基础时, 应注意各基础相对不均匀沉降对上部结构的影响。基础梁常用现浇或预制钢筋混凝土结构, 有时根据要求也可采用钢基础梁, 但通常将设置在地面以下的柱脚和钢梁外包混凝土, 以解决防腐问题。
3 结论
如前所述.三种承重、围护体系技术性能优异、经济合理、并各有其独持的优势, 它们的一些不足经过我们努力也是可以克服的。
摘要：多层住宅的承重 (围护) 体系有多种多样, 而粘土砖承重围护结构无疑占主导地位。这是我们中国人的发明, “秦砖汉瓦”之说就充分说了它的悠久历史。在千百年的应用过程中, 人们积累了丰富的施工经验, 归纳总结了成熟的设计理论, 加之取材方便, 使之成为建筑、尤其是住宅建设中一种十分成熟、廉价的承重围护结构。
关键词：多层住宅,承重体系,研究分析
参考文献
纸牌承重策划书 篇5
计
划
书
主办：西华师范大学物理与电子信息学院 承办：物理与电子信息学院团总支学生分会 协办：物理与电子信息学院监察部 时间：二零一五年四月十八日
物电学院力学三项“纸牌承重”
物理与电子信息学院学生科技术文化节是学院学生活动的重要品牌，创始于2001年，迄今已成功举办14届，已成为体现专业特色、彰显学生风采的大舞台和成为引导学生科技创新实践的重要平台。
一、活动目的：
在借鉴学院成功举办十四届科技文化节经验的基础上，坚持继承与创新的原则，举办一系列学院专业紧密联系的竞赛活动、文化活动，着力为国省比赛选拔选手，锻炼学生实践操作技能，培养学生创新意识，活跃学院科技文化氛围，努力培养德智体全面发展的优秀大学生。
二、活动主题：
科技引领时代 文化铸就梦想
三、组织机构：
学院成立第十五届科技文化节组委会 顾 问：龙汉武 冯明义 王方国 组 长：陈 玲 罗志全 副组长：唐 勇 刘汉奎 蒋青权 成 员：熊 芮 谢春妮 税 瑶 孙砚强
各教研室主任 各班班主任 团总支学生分会全体干部
四、活动对象：
活动以物理与电子信息学院大一至大四本科学生为主，学院研究生和其他学院同学可以自愿参加。
五、活动时间：
2015年4月18日
六、活动地点：
暂定二期教学楼A115
七、邀请嘉宾：
陈玲、唐勇、谢春妮、税瑶等老师。
八、参赛人员：
每队最多三人，此项比赛限报十组。
九、比赛事项：
（1）比赛规则：
1、只能使用普通纸质扑克牌来制作不得使用其它材料；
2、固体胶只能当粘合剂，不允许对扑克牌进行认为的加固；
3、高度不低于20.1厘米，不高于22.9厘米，整个高度必须有一个竖直的开放区，能让直径5.5厘米的圆柱体通过；
4、结构的总质量不超过81g（即54张扑克牌的总质量）；
5、以扑克牌结构承重的效率作为成绩，效率=扑克牌结构的承重（kg）÷结构自重（g）。（2）比赛注意事项：
1、比赛用的固体胶和扑克由举办方提供；
2、现场制作时间40分钟；
3、负责人员要提前准备好秒表，30cm以上刻度尺；城中承重测试装置包括杠铃片等比赛必须器材。（3）比赛流程：
1、主持人介绍莅临老师嘉宾。
2、主持人介绍本次比赛的比赛规则及参赛人员。
3、选手亮相。
4、第一轮比赛过后选手对自己的搭建进行说明构思，评委打分，由本部门进行计分。
5、中场安排如谁是卧底、请相信我、爱就抱抱之类的游戏。
6、由专业老师上台点评。
7、宣布比赛最终结果并颁发奖状，宣布比赛圆满结束。（4）奖项设置：设一等奖1名，二等奖名2，三等奖3名，优胜奖若干。一等奖颁发证书及由纸牌做成的奖杯；二等奖颁发证书及由纸牌做成的飞机模型；三等奖颁发证书及特制纪念意义扑克一副。（以上由宣传部制作）
十、活动筹备与人员分配问题:
（一）、活动前期准备：
1、宣传部：负责符合主题的宣传展板，海报等。
2、科技部：负责事先调试好话筒、音响以及PPT的制作，尽可能有吸引力，确保无误。
3、组织部：活动前找好场地，或者教室的申请;收集好参赛选手的报名信息。
4、办公室：打印奖状，制作嘉宾牌，负责请柬的发放。
5、外联部：负责活动的赞助。
（二）活动当天准备：
1、宣传部：会场的布置装饰。
2、监察部：负责的活动的签到，活动的秩序维护及其他相关负责事项。
3、安检部：活动秩序维护。
4、女工部：礼仪等。
5、学习部：比赛现场及时进行相关统分及排位情况。
6、科技部：现场PPT的放映及随时注意场上话筒的正常与否，及时进行相关调整。
7、记者部：为活动照相记录。
8、编辑部：负责活动相关稿件的征集整理。
9、各部室相互配合，保证现场有序进行。
（三）活动预算：
本次活动预算为100元。
十一、活动构思：
参赛队员使用统一派发的纸牌及工具在限定时间内完成具有一定结构形状的纸牌建筑，在其上放置重物，纸牌结构承重的效率最高的队员获胜。
十二、活动后期：
1、活动结束后进行场地的打扫整理。
2、活动结束后各部门开会进行总结交流。
3、对活动中的照片及文字资料进行相关的整理。
4、各个部门负责好自己所管理的东西，活动结束后打扫活动场所。
备注: 本次活动的最终解释权归西华师范大学物理与电子信息学院团总支学生分会所有。
西华师范大学物理与电子信息学院
承重研究 篇6
此项研究成果的论文，由南开大学化学学院教授陈永胜的博士生李娜和美国得克萨斯州达拉斯大学教授雷·鲍曼的博士后马修立玛共同担任第一作者，发表在美国《科学》杂志上。据陈永胜教授介绍，这种新的碳纳米复合材料在新能源、驱动、控制等方面具有优良的性质，在医疗、信息控制、新能源等众多领域将会具有重大的应用前景。肌肉通过收缩产生力量，这种人工肌肉就是模仿肌肉的机理。它由两部分组成：一部分为碳纳米管纤维，另一部分为体积能够变化的物质，如石蜡。将石蜡嵌入碳纳米管纤维中，通过直接加热、电加热，或者使用一道闪光，石蜡就会发生体积膨胀，从而使整个“肌肉”膨胀。但由于碳纳米管纤维特殊的结构，“肌肉”的长度会同时发生收缩，产生力量。
这种人工肌肉以碳纳米管纤维为主体，单根纳米管直径约为人头发丝直径的万分之一，但相同比重下，却比钢强100倍。雷·鲍曼说，它能够产生大幅度、超快的收缩驱动，举起相当于相同比重下天然肌肉承重200倍的重物。
承重研究 篇7
随着国民经济的发展和建筑能耗的增加, 我国政府已经把建筑节能上升到战略高度, 而建筑围护结构作为建筑运转耗能的最主要部位将构成解决建筑保温节能技术问题的突破口。混凝土是现代建筑中使用最为广泛的建筑结构材料。它具有结构性能好, 可塑性好, 防水性能好和适合工业化生产等优点。但普通混凝土导热系数高达1.74W/ (m·K) , 是一般保温材料的30倍, 保温性能较差。因此一般混凝土结构都要在建筑结构外表面或内表面加上保温建筑材料, 以达到保温效果, 实现国家节能标准。这种做法不仅增加建筑施工过程, 延长了建造周期, 加大了建造成本, 而且不利于结构受力和安全。因此研发一种集承重和保温于一体的建筑材料, 是十分必要的[1]。玻化微珠保温承重混凝土正是在此基础上提出的。
1 玻化微珠保温混凝土的试验研究
普通混凝土是由胶凝材料、骨料、水及其它材料为原料, 按适当比例配制而成, 再经硬化形成的一种复合材料, 是当前土木工程中最常用的材料之一[2]。玻化微珠保温承重混凝土是在普通混凝土配合比基础上, 加入玻化微珠、专用外加剂等材料, 并经过反复试验, 调整各种材料的掺量、投料顺序、搅拌时间等, 经养护后凝结成型的一种新型混凝土。
文中采用的玻化微珠是一种非金属轻质保温绝热颗粒材料, 是山西丰富的火山岩矿石中的松脂岩经破碎、筛分、高温瞬时燃烧膨胀玻化而成。该产品呈不规则球状小颗粒, 表面玻化封闭, 内部空腔, 性能稳定, 具有质轻、保温、隔热、防火等诸多优点。可替代粉煤灰漂珠、普通膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等诸多传统轻骨料在不同制品中的应用, 且后续的应用也十分广泛[3]。
如果试验中选定一个影响因素而变动其它影响因素, 然后分析确定各性能指标与影响因素之间的对应关系, 那么得出的结果只是单因素对性能指标的影响。要得到几个不同影响因素对其性能指标的影响, 就要进行多次大量的重复试验, 耗费大量的人力物力, 最后还要整合各因素对性能指标的影响程度。而正交试验是一种研究多因素多水平的试验设计方法, , 它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验, 是一种高效、快速、经济的试验设计方法。选定因素和水平, 利用规格化的正交表安排试验。这样, 只要做较少的试验, 就可以得到较多的信息用以分析, 以得出合理的结论。正交试验设计在理论上和应用中已经被证明是一种科学的方法[4]。
经过课题组之前的研究, 并以水泥强度等级、玻化微珠掺量、石子种类、砂用量减少量这4个变量为因素进行正交试验, 已经得出了这4种因素对玻化微珠保温承重混凝土28d抗压强度和导热系数的影响[5]。根据普通混凝土添加不同外加剂可以达到不同要求的经验, 经过反复的对比和分析, 课题组又研制了影响玻化微珠混凝土性能指标的两种专用外加剂, 即外加剂I、外加剂II。前期试验表明, 这两种外加剂对改善该混凝土性能有显著作用。水泥、粗骨料、细骨料是混凝土中不可或缺的材料。根据课题组之前的正交试验结果, 选择水泥强度等级及水泥掺量、石子掺量、砂掺量为定量, 而主要研究两种专用外加剂掺量对该混凝土性能的影响。因此, 以强度等级为C40的混凝土的理论配合比为基础, 我们选定减水剂掺量、玻化微珠掺量、外加剂I掺量、外加剂II掺量为4个影响因素, 以混凝土的28d抗压强度、导热系数及坍落度为最终考核的性能目标, 进行正交试验设计研究。
2 试验用原材料及初始配合比
水泥:选用山西某水泥厂生产的P·O42.5普通硅酸盐水泥。
石子:选用山西清徐碎石, 粒径5~12mm, 堆积密度1 630kg/m3。
砂:选用山西晋城某砂石厂中砂, 细度模数1.6~2.2, 堆积密度1 500 kg/m3。
水:选用自来水, PH值小于6.5。
玻化微珠:选用山西省高新技术企业—太原市思科达科技发展有限公司生产的产品, 性能指标详见表1[6]。
C40混凝土的初始理论配合比[7], 详见表2。
3 玻化微珠保温承重混凝土的正交试验设计
3.1 选择因素水平
在前述所选变量中, 玻化微珠性能及掺量是影响保温混凝土的一个最重要因素, 它对混凝土的导热系数和抗压强度有着显著影响。减水剂能有效改善混凝土的和易性, 减少水泥用量, 从而影响混凝土的抗压强度和导热系数。外加剂I及外加剂II是在普通混凝土外加剂基础上由课题组自行研制的专用外加剂, 对改善混凝土和易性、抗压强度和导热系数有着重要影响。水泥、粗骨料、细骨料是混凝土中不可或缺的材料。但课题组之前的试验已经确定了这三者对保温混凝土的影响, 因此, 本次试验把水泥强度等级及水泥掺量、石子掺量、砂子掺量作为定量, 重在研究外加剂对混凝土的影响。为减少盲目性, 根据资料和前期试验结果, 以减水剂掺量、玻化微珠掺量、外加剂I掺量、外加剂II掺量4个因素进行研究, 每个因素取3个水平 (详见表3) 。以玻化微珠保温承重混凝土的28 d抗压强度、导热系数及坍落度为考核指标, 分析各因素对抗压强度、导热系数及坍落度的影响规律及显著性, 从而确定最佳试验方案。
3.2 正交试验
根据试验因素及水平个数并考虑因素交互作用影响, 结合试验规模, 选取L9 (34) 正交表来安排试验, 如表4所示。其中A、B、C、D分别代表减水剂掺量、玻化微珠掺量、外加剂I掺量、外加剂II掺量。
3.3 试验结果分析
(1) 由表5可知, 对于混凝土的28d抗压强度, 各因素的影响顺序为:玻化微珠掺量B→外加剂II掺量D→外加剂I掺量C→减水剂掺量A。玻化微珠掺量对混凝土的28d抗压强度影响最显著;外加剂II掺量对混凝土的28d抗压强度影响显著;外加剂I掺量对混凝土的28d抗压强度有一定影响;减水剂掺量对混凝土的28 d抗压强度影响不大。
(2) 由表6可知, 对于混凝土的导热系数, 各因素的影响顺序为:玻化微珠掺量B→外加剂I掺量C→减水剂掺量A→外加剂II掺量D。玻化微珠掺量对混凝土的导热系数影响最显著;外加剂I掺量对混凝土的导热系数影响显著;减水剂掺量对混凝土的导热系数有一定影响;外加剂II掺量对混凝土的导热系数影响不大。
(3) 由表7可知, 对于混凝土的坍落度, 各因素的影响顺序为:外加剂I掺量C→外加剂II掺量D→玻化微珠掺量B→减水剂掺量A。外加剂I掺量对混凝土的坍落度影响最显著;外加剂II掺量对混凝土的坍落度影响显著;玻化微珠掺量对混凝土的坍落度有一定影响;减水剂掺量对混凝土的坍落度影响不大。
(4) 由表4可以直接看出对混凝土的28d抗压强度最佳试验方案为A3B2C1D3, 由表5可知最佳试验方案为A1B2C1D3或A2B2C1D3;由表4可以直接看出对混凝土的导热系数最佳试验方案为A2B2C3D1。由表6可知最佳试验方案为A2B2C3D3;由表4可以直接看出对混凝土的坍落度最佳试验方案为A1B1C1D1或者A3B2C1D3, 由表7可知最佳试验方案为A1B1C1D3;由上述28 d抗压强度、导热系数和坍落度的最佳试验方案和试验记录, 经综合分析评价可得到最佳试验方案为:A2B2C1D3, 即减水剂掺量为1.8%, 玻化微珠掺量为130%, 外加剂I掺量为8%, 外加剂II掺量为8%。
4 结论
(1) 试验结果表明:减水剂掺量对混凝土的导热系数有一定影响, 但对28d抗压强度和坍落度影响均不显著;玻化微珠掺量是影响混凝土28d抗压强度及导热系数的最主要因素, 对混凝土坍落度有一定影响;外加剂I掺量是影响混凝土坍落度的最主要因素, 对混凝土的导热系数影响亦比较显著, 对混凝土28d抗压强度有一定影响;外加剂II对混凝土的28d强度和坍落度影响比较显著, 对导热系数影响不显著。
(2) 理论分析和试验研究均证明在混凝土中掺加一定量的玻化微珠及专用外加剂, 可使混凝土既能满足其力学性能, 还具有保温性能, 同时坍落度能满足一定要求。
摘要：通过混凝土的正交试验, 分析了减水剂掺量、玻化微珠掺量、两种专用外加剂掺量对混凝土的抗压强度、导热系数及坍落度的影响规律, 验证了在混凝土中掺加一定数量的玻化微珠并填加不同种类和数量的外加剂配制玻化微珠保温承重混凝土的可行性。
关键词：玻化微珠,保温,承重,混凝土,正交试验,抗压强度,导热系数,坍落度
参考文献
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外墙外保温层的承重安全技术研究 篇8
建筑节能是国家的一项长期性的强制性推广政策,全国性的建筑保温节能工程建设热潮正在形成。
建筑外墙外保温与外墙装饰是融为一体的,先做保温层,后在保温层上做装饰,而外墙装饰质量与内墙装饰不同,内装修质量不好,重做较容易,而外装修如出质量问题,再重做就很难,费用也会很高;而且一旦保温层、外装修出现脱落,也给建筑物周围人们带来安全隐患。外墙外保温系统近年来在我国发展较快,但在实际应用上还存在一些问题,有些已引起了业内重视,如保温层空鼓、裂缝等问题,但仍有一些问题没有引起我们的注意,如保温层的承重、防火等安全性问题,甚至在规范中也没有考虑这方面内容。本文主要对外墙外保温系统的承重安全技术进行一些探讨,供业内人士参考。
1 外墙外保温的承重技术探讨
目前,我国建筑节能墙体以外墙外保温为主,即将憎水性、低收缩率的保温材料通过粘结或锚固牢固地置于建筑物墙体外侧,并在其外侧施工装饰层的方法。目前广泛应用的主要有聚苯颗粒浆料外墙外保温、聚苯板薄抹灰外墙外保温、现场模浇硬泡聚氨酯外墙外保温等几种外保温技术。前2种占市场近80%份额,其保温层的承重安全性即是本文重点探讨的问题。
我国外墙外保温系统在技术和施工工艺上经历了一个不断发展过程。早期的膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的技术和施工工艺比较简单,主要采用聚合物粘结砂浆将聚苯乙烯发泡板材直接粘贴在墙上,再将玻璃纤维网格布贴在聚苯板上,最后抹3～5 mm厚的聚合物抹面砂浆。但这些材料和施工工艺在外墙外保温中的一些质量技术问题很快就暴露出来,如开裂、脱落等。近几年,为稳固聚苯板,在粘贴好聚苯板后,多用膨胀螺丝或塑料卡钉铆固。只要铆钉起到了作用,可能暂时在两三年或数年内聚苯板及薄抹灰层是掉不下来,但难以保证数十年不脱落。外墙节能保温是一个新兴行业,从我国目前状况看,外保温层安全可靠性如何,能使用多少年,很难下一个准确的结论。
1.1 外保温标准规范不完善
建筑外墙外保温系统在使用中,保温层所承受的实际重量一旦大于其极限承重能力,就会出现解体、脱落等质量问题与安全事故。目前颁布的JG 149—2003《膨胀型聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》、JG 158—2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》等外墙外保温标准体系,对保温层的承重与安全性问题均未考虑进去,现有的JGJ 144—2004《外墙外保温工程施工技术规程》也没有很好地解决这个问题。这就需要技术人员在实践中,合理设计,严格施工要求,以杜绝保温层的承重安全事故的发生。
1.2 聚苯颗粒浆料外墙外保温系统承重的安全性
聚苯颗粒保温浆料外墙外保温体系是由界面剂、复合聚苯颗粒保温浆料、耐碱玻纤网格布、抗裂砂浆等系统材料在现场施工的新型墙体保温技术,该系统有效地解决了保温隔热、抗裂、抗风压、抗震、耐火、憎水、耐候、透气、施工适应性等问题,是综合技术优势最多的外墙外保温的做法之一,也是目前我国应用最广的保温系统之一。
(1)材料与施工工艺方面,发泡聚苯颗粒保温浆料的安全性比膨胀型聚苯板薄抹灰系统要高一些,这是因为聚苯颗粒分散于聚合物砂浆中并被聚合物砂浆所包裹,聚苯颗粒并不承重,而由高强度的聚合物砂浆承重。但这类保温系统却存在着承重能力与保温效果互相矛盾的问题,即保温浆料中发泡聚苯颗粒含量多、聚合物砂浆含量小,则保温层的强度低、承重能力小、保温效率高;相反,保温浆料中发泡聚苯颗粒含量少,聚合物砂浆含量大,则保温层的强度高、承重能力大、保温效率低。因此,聚合物砂浆与发泡聚苯颗粒的掺和比例及其施工是技术关键,在设计时要合理解决和协调这个矛盾。
(2)施工技术方面,为保证保温层的粘结强度,在抹发泡聚苯颗粒保温浆料前,应先用聚合物砂浆将墙基层“拉毛”或者在墙基层上抹1遍聚合物界面砂浆进行界面处理,这样有利于发泡聚苯颗粒保温浆料与墙体的粘附,提高保温层的粘结强度,保证工程质量及承重安全。
(3)保温层辅助承重构造设计。如在外墙保温层上抹3～5 mm抗裂砂浆,1～2 mm抗裂腻子,再刷涂料,经估算,每平方保温层承重约8 kg;如在保温层上铺设钢丝网,粘贴瓷砖,则每平方米承重可达40 kg左右。在聚苯颗粒保温层上刷涂料饰面,保温层的承重力较小,只要施工上从严要求,一般不会有多大的安全性问题。如要在发泡聚苯颗粒保温层上粘贴瓷砖饰面,为保证饰面层能与保温层牢固粘结,必须铺设钢丝网。钢丝网需要通过预设在主体上的螺纹钢筋与建筑主体结构牢固连接。这样粘结砂浆和瓷砖的重量则通过钢丝网传递到主体结构,而非保温层承重,保证了保温层及饰面层的安全。施工中应选择符合要求的钢丝网,在与主体固定技术上,要从上至下,即从墙体最上端做起,钢丝网上半部的固定接触点要尽量多于下半部。
(4)除了施工严格要求外,在配制发泡聚苯颗粒保温浆料时,发泡聚苯颗粒的含量应尽量少一些,让保温层的强度及承重能力大一些,同时,可将发泡聚苯颗粒保温浆料层适当增加厚度,以解决因减少发泡聚苯颗粒含量对保温效率的影响。
1.3 聚苯板薄抹灰外墙保温系统承重的安全性
聚苯板薄抹灰外墙外保温系统是集多层材料复合的一种轻质保温隔热系统。聚苯板薄抹灰系统采用3～10 cm厚的聚苯乙烯泡沫板、挤塑聚苯板作为保温材料,其保温隔热效率优良,可加工性很好。但也存在着一些自身缺陷,如强度低、易弯曲变形、承重能力小、氧化、降解等问题。从粘结、抹面后的拉拨强度试验看,聚合物粘结砂浆与墙基层的粘结非常牢固,而与聚苯板的粘结都是聚苯板被破坏,这说明泡沫板不仅抗拉强度极低,而且其抗压强度、抗折强度、抗冲击能力、防火性能等都很差。
聚苯板薄抹灰系统采用涂料饰面,保温层系统自重较小,先用聚合物粘结砂浆粘结,再用铆钉加固,其安全隐患不大。但如果在保温层上铺设钢丝网,粘贴瓷砖,则每平方米承重可达40 kg左右。而目前外墙外保温工程的做法都是从上至下连成一片,粘贴面砖挂钢丝网的保温工程中,钢丝网的连接做法是在钢丝网上做成几公分长的斜插钢丝,将钢丝网的斜插钢丝插入泡沫板材中,再用铆钉加固的办法,这种做法泡沫板承受下垂重量,一旦下垂的重力超过泡沫板和铆钉所能承受的重力,就会造成大面积或者是整体脱落,其安全隐患非常大。因此,施工中必须把承受面砖及粘结层自重的钢丝网与主体牢固连接,设置方法与前述聚苯颗粒浆料外墙外保温系统做法相同。
为保证保温板与基层粘结牢固,在进行保温层施工前,将干燥的聚苯保温板材底面与表面涂刷界面剂,进行封底处理,界面剂应选择水性合成树脂类乳液,而且其固含量要适当。进行封底处理后的板材,其浅表微孔被封闭,起到增强保温效率和加固的作用,可以减缓板材的氧化、老化及降解速度,同时还有利于与聚合物砂浆的粘结,提高粘结强度。
2 使用节能保温新技术处理外墙外保温承重安全问题
由于聚苯颗粒浆料外墙外保温、聚苯板薄抹灰外墙外保温等目前常用的外保温系统自身存在强度低、承重、防火能力差,施工复杂,质量不易保证等问题,我们应大力研发新型保温材料及新型保温系统,增强旧材料、原系统优势,弥补缺陷,并加以积极推广应用,从而促进我国墙体保温工程快速发展。
2.1 发展具有高效保温、防火及高强度的新型无机硬质保温材料
目前,国内外墙保温系统的保温材料普遍采用EPS、XPS板,这些材料虽然性能较好,但隔热、隔声、防火功能差,强度低,存在安全隐患。国外尤其是处于寒冷地带的北欧和北美地区已大量采用岩矿棉等无机制品作为建筑物围护结构的保温材料,均取得很好的节能效果。这些无机保温材料的导热系数和EPS板相差不多,但强度、隔热、隔声、防火性能却远优于EPS板和XPS板(见表1)。长远来看,研制开发无机硬质保温材料的外墙保温系统应是今后的发展方向。国内新开发出的硫铝酸盐多孔保温板就是一种无机硬质保温板,在较低密度范围内具有高强度、高保温效果、优良的施工性能、低廉的价格。用其取代外保温系统中的聚苯板,既弥补了聚苯板强度低、隔热、隔声、防火功能差的缺陷,又解决了聚苯板保温系统承重安全问题。经过专家检测分析,使用硫铝酸盐多孔保温板作保温绝热层的外墙外保温系统具有优异的施工性能,系统各层间具有良好的相容性,硫铝酸盐多孔保温板与墙体的粘结力达0.4 MPa,是有机保温板的2.0～2.5倍,有效地避免了施工中出现空鼓等缺陷,最大限度地避免了因空鼓而导致的开裂现象。保温方面,由于硫铝酸盐多孔保温板的微孔孔洞大小经严格的控制,并经特殊处理,相比有机保温板其保温、粘结效果更好,无空鼓开裂现象,系统抗负风压(吸力)能力更强。同时,硫铝酸盐多孔保温板外墙外保温系统施工简单,工序少,施工周期短,保温板直接用水泥砂浆粘贴在墙上即可。该系统性能稳定,比有机保温板外墙保温系统效果更好,使用寿命远远超过25年。硫铝酸盐多孔保温板还是无毒无害的环保产品,耐高温,在高温或火灾情况下不会产生任何有毒气体。
2.2 大力发展外墙自保温体系,彻底解决外保温承重问题
外墙自保温体系是以单一墙体材料即能满足现有节能要求的外墙保温体系,保温材料即墙体材料本身。由于自保温墙体不需要附加保温层,彻底避免了外保温的承重安全问题。这是建筑节能墙体发展的另一个方向。目前,作为自保温的墙体材料推广应用的有加气混凝土块板、发泡混凝土现浇或砌块、混凝土自保温砌块、轻集料混凝土小型砌块、多孔砖等。轻集料混凝土小型砌块、多孔砖等虽具有一定保温隔热作用,但需要其它辅助保温做法才能达到当前节能50%的标准;而加气混凝土、发泡混凝土使用单一材料即能满足现阶段保温节能标准,是目前我国积极大力推广应用的新型自保温墙体材料。
2.3 研究开发保温、装饰一体的外墙保温系统
保温、装饰一体化系统,是一次性把外墙施工所用的保温材料和装饰材料在工厂进行预制,制成成品后再安装到墙面上。采用此种方法,系统材料配套,设计合理,粘挂结合,牢固可靠,不必担心保温层的承重、防火等安全问题。产品工厂化生产,质量稳定;现场粘贴施工,减少现场湿作业,缩短工期,从而降低成本。据统计,这类系统可以将工期缩短至原来的1/3～1/4,造价降低1/2～1/3。而且消除“外墙保温龟裂”的质量通病,具有良好的装饰效果。
3 结语
外墙外保温层的承重安全是我们经常忽略的一个问题,它涉及到原材料品质、产品配方、建筑设计、施工工艺技术、工程质量监督与管理等,需要我们多方面的共同努力。正确地解决好保温层的承重安全问题,不仅关系到保温层的安全可靠性,而且还关系到整个保温系统使用的寿命及整个建筑物安全、使用功能。因此,应引起业内人士的足够重视,采取有效措施,合理解决。
摘要：外墙外保温系统在节能建筑中应用得比较广泛。在其应用与实践中,人们更多关注保温系统的节能效果,而常常忽略了保温体系的承重安全问题。对外墙外保温系统中保温层的承重安全问题进行了探索,提出一些解决保温层承重问题建议。
承重研究 篇9
随着建设资源节约型社会工作的逐渐深入,实心黏土砖逐渐退出建材市场,具有节地、利废、施工方便、综合造价较低等显著优势的混凝土空心砌块得到了规模化生产和广泛应用,但其易开裂、易破损、保温节能效果差等问题也受到了普遍关注。 针对普通混凝土空心砌块的一系列缺陷,山东农业大学自主研发了系列新型节能承重混凝土空心砌块,该砌块在普通混凝土空心砌块的基础上对孔洞结构形式进行了优化,在减少热桥路径的同时又延长了单条热桥路径的长度,使其热阻增大,保温效果明显[1]。 该砌块已列入住房城乡建设部和科技部联合推荐的《村镇宜居型住宅技术推广目录》和《既有建筑节能改造技术推广目录》。
节能承重混凝土空心砌块作为一种新型多排孔砌块,国内规范对于多排孔混凝土砌块抗剪强度计算给出统一规定, 但节能承重砌块其肋壁较薄、内部空洞不连续,内置秸秆压缩块及灌注芯柱等因素对抗剪强度影响仍需探讨。 此外,砌体的抗剪强度是砌体抗震验算的重要指标,其取值合理与否直接影响结构的可靠度,因此,开展抗剪性能试验研究具有重要的现实意义。
1 试验概况
本试验依照GB/T 50129—2011《砌体基本力学性能试验方法标准》[2],利用新型节能承重混凝土空心砌块中的基本型和半角型(如图1),制作了三组18 个抗剪(试件)(如图2)。
1.1 试验材料
(1)新型节能承重混凝土空心砌块
试验所采用的新型节能承重混凝土空心砌块( 如图1) 的基本结构构造如下: 基本型尺寸为390mm×240mm×190mm(长×宽×高),半角型尺寸为190mm×240mm×190mm(长×宽×高);孔洞分为三排,即两侧的条形孔洞及中间的矩形孔洞,三排孔洞可内置相应尺寸的秸秆压缩块,其中矩形孔洞也可灌注芯柱,形成有效的构造措施。
(2)秸秆压缩块
秸秆压缩块为山东农业大学自主研发的内置保温材料,由粉碎的小麦秸秆、石灰、洁净水按照最优的配比,经混合搅拌均匀,经秸秆块压缩成型机冷压而成。 秸秆压缩块填充到混凝土空心砌块内部,对混凝土空心砌块保温性能的提高具有突出作用,且能加强混凝土空心砌块传热性能的稳定性[3]。
1.2 试验方案
本试验主要考虑秸秆压缩块、灌注芯柱两个因素,设计抗剪试件三组,每组6 个,分别为WG系列(未灌芯、未内置秸秆块)、FJ系列(未灌芯、内置秸秆块)、GX系列(灌芯、内置秸秆块),抗剪试件基本情况见表1。 通过对三组试件开展抗剪性能试验研究,对比分析三组砌体的破坏特征、开裂荷载及极限荷载,总结砌体抗剪强度影响因素及剪切破坏机理;对试验值进行回归分析,对抗剪强度公式进行回归分析。
1.3 试件制作
由于三皮砌块砌体试件能够反映实际墙体受力状态[3],因此,试件采用三皮砌块砌体形式。 试件制作过程严格按照GB/T 50129—2011 及JGJ/T14—2011《混凝土小型空心砌块建筑技术规程 》[4]进行。 试件砌筑完毕时,在顶部放置一皮砌块,平压时间不少于14d。 并将构件的受剪承压面用1:3 的砌筑砂浆找平, 保证加载时试件的上下面互相平行,试件示意图如图3 所示。
2 试验加载及破坏形态分析
抗剪试件加载装置采用上海申克试验机有限公司生产的电液式万能试验机,型号WA-1000B,最大试验力1000k N,示值准确度1 级,加载过程按照GB/T 50129—2011 相关规定进行,试验时将试件翻转90°放置在试验机承压板上, 试件的中心线与试验机轴线重合;试验采用匀速连续加荷方法,避免冲击,试件按照在1~3min内破坏进行控制,当有一个受剪面被剪坏即认为试件破坏。
三组试件的破坏形态有明显的相似之处,加载过程中砌体外壁均没有明显的开裂及裂纹发展,破坏形式有单面破坏(如图4)和双面破坏(如图5)两种,且大部分为双面破坏。
其中,WG系列(未灌芯、未填放秸秆块)、FJ系列(未灌芯、填放秸秆块)从灰缝开裂到试件破坏,荷载几乎不增加, 表现出明显的脆性破坏特征,破坏是瞬间出现的,具有突然性,这主要是因为砌块砌体的抗剪强度由受剪面即灰缝提供,灰缝的厚度比较薄, 砌体灰缝开裂后试件抗剪承载力迅速下降,砌块脱离,试件即刻被破坏。 但后者相比前者,加载时间有所延长,分析其原因是填放秸秆块增加了受剪面的面积,提高了砌体的抗剪承载力。
GX系列(灌芯、填放秸秆块)试验加载过程中,灌芯试件的破坏过程出现良好的延性,这点也可以从表4 中初裂荷载与破坏荷载的比值Pcr/Pμ的平均值为0.804 看出。 破坏过程中,灰缝处首先开裂,逐渐可以观察到灰缝和砌块发生了分离,灰缝随之退出工作,继而由芯柱承担主要荷载,随着加载的继续,最终达到极限荷载,芯柱被剪断,砌块脱离,试件完全破坏。
3 砌块砌体抗剪强度平均值计算公式回归分析
根据GB/T 50129—2011,砌体沿通缝截面抗剪强度试验值按公式(1)计算:
式中: fv,i为试件沿通缝截面的抗剪强度,MPa;NV为试件的抗剪破坏荷载值,N;A为试件一个受剪面的面积,mm2。
根据GB 50003—2011《砌体结构设计规范》[6]相关规定, 空心砌体抗剪强度平均值的计算公式(2)和单排孔灌孔砌体抗剪强度设计值计算公式(3)分别如下:
式中: fv,m为试件抗剪强度平均值,MPa;k5为与砌体种类有关的参数, 对于混凝土砌块砌体取0.069;f2为砂浆抗压强度平均值,MPa。
式中: fvg为灌孔砌体抗剪强度设计值,MPa; fg为灌孔砌体的抗压强度设计值,MPa。
3.1 WG系列抗剪强度平均值计算公式回归分析
通过公式(1)计算得到WG系列砌块砌体抗剪强度试验值fv,i列于表2 中,从表中可以得到试验值fv,i的平均值为0.173MPa,变异系数为0.131,说明试验值的离散性较大。 通过公式(2)计算得到FG系列砌块砌体抗剪强度平均值fv,m为0.190MPa列于表2中。 然后得到规范值fv,m与试验值fv,i的比值即:fv,m/fv,i列于表2 中,经数据回归分析,将公式(2)中的系数k5修正为k5-1=0.063, 利用修正后的系数k5-1,再次计算抗剪强度平均值记为调整值fv,m1, 并计算调整值fv,m1与试验值fv,i的比值即, 得到变异系数为0.014, 相比变异系数0.131 大大减小, 说明与试验值吻合良好,因此,将k5修正为0.063。
3.2 FJ系列抗剪强度平均值计算公式回归分析
同样,对FJ系列砌块砌体的抗剪平均强度计算公式进行回归分析, 计算结果列于表3 中, 通过对fv,m1/fv,i与fv,m/fv,i变异系数进行比较,0.094 较0.097相差不大,综合考虑了混凝土空心砌块砌体受剪强度的离散性、试验方法以及砌筑施工操作水平等因素影响,仍保留规范建议值0.069。
3.3 GX系列抗剪强度设计值计算公式分析
规范规定对于单排孔砌块灌孔砌体利用公式(3)计算其抗剪强度设计值,而对于多排孔砌块灌孔砌体则没有明确规定,为分析得出新型混凝土砌块灌孔砌体抗剪强度设计值计算公式,现仍利用公式(3) 计算GX系列抗剪强度设计值fvg列于表4中,通过计算fvg/fv,i的平均值为0.832,说明公式(3)得出的抗剪强度设计值小于试验值。 将公式(3)及试验值绘于图6 中, 可以看出试验值大于设计值,试验值均位于图线的上方,说明试验值位于抗剪强度安全一侧,所以仍可沿用公式(3)计算新型混凝土砌块灌孔砌体抗剪强度设计值。
4 抗剪性能机理分析
(1)由抗剪性能计算(如表2~表4)得出各组砌块砌体的平均抗剪强度为0.173MPa(WG系列)<0.191MPa(FJ系列)<0.852MPa(GX系列),呈现递增的趋势,说明灌注芯柱和内置秸秆压缩块可有效提高抗剪性能。
(2)由表2 及表3 可得试验实测抗剪强度平均值分别为0.173MPa (WG系列)、0.191MPa (FJ系列), 内置秸秆块后的砌体抗剪强度提高约10.4%,说明内置秸秆块可一定程度上提高砌体抗剪强度。
分析其主要原因是因为内置秸秆块使得受剪面接触面积较空心砌块大大增加,致使在砌筑过程中灰缝的饱满度得到有效保证,并且秸秆块处也可以相对黏结,对周围的砂浆得以约束,从而使得砌体的抗剪强度得以提高。
(3) 抗剪强度虽然有所增强但并没有大幅提高,分析原因是因为秸秆压缩块是一种纤维复合材料,弹性模量较小,与砂浆并没有良好的黏结性,致使砌块和砂浆的有效接触面积主要还是由砌块壁肋提供,即砌块与砂浆之间的切向黏合力与砌块和砂浆之间的有效黏合面积成正比, 砂浆强度一定,砌块与砂浆黏合有效黏合面越大,则切向黏合力也越大[7]。
(4)由表3 及表4 可得试验实测抗剪强度平均值分别为0.191MPa (FJ系列)、0.852MPa (GX系列),GX系列相对FJ系列抗剪强度提高约77.6%,说明内置秸秆块并灌芯后可明显提高抗剪强度,这是因为灌注芯柱后抗剪强度主要由芯柱提供,而水平灰缝的抗剪强度相对芯柱而言较弱, 这也是GX系列表现出良好延性的原因,水平灰缝开裂后,芯柱继续承担荷载直至芯柱被完全被剪断。
5 结论
(1)抗剪试件的破坏形态均表现为沿水平灰缝处的单面破坏或双面破坏,并没有出现砌块先破坏的情况。 其中非灌芯抗剪试件破坏均属于典型的脆性破坏,没有明显的破坏征兆和裂缝开展现象,当加载到极限荷载值时,受剪面突然丧失承载力而失效,而灌芯抗剪试件则表现出良好的延性。
(2)对于新型混凝土砌块砌体抗剪强度试验数据的回归分析,通过调整后的公式得到的抗剪强度计算值与试验值吻合良好。
(3)砌块砌体中内置秸秆压缩块, 增加了砌块和砂浆的有效黏结面积,可以有效提高砌块砌体的抗剪强度。
摘要：通过对三组(18个试件)新型节能承重混凝土空心砌块砌体进行了抗剪试验研究,分析了该种新型混凝土砌块砌体的变形特征、开裂荷载及极限荷载;揭示了该种新型混凝土砌块砌体抗剪强度影响因素及剪切破坏机理;对现行规范中的抗剪强度计算公式进行了回归分析,得到的计算值与试验值吻合良好,为工程实践提出了参考。
关键词：抗剪强度,变形特征,剪切破坏机理,抗剪计算公式
参考文献
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[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50003—2011砌体结构设计规范[S].北京:中国计划出版社,2012.
承重研究 篇10
关键词：加气混凝土砌块,长期使用后,物理性能,热工性能
0 前言
加气混凝土砌块是以水泥、石灰等为主要原料, 以铝粉作发气剂, 经蒸压养护工艺制成的轻质多孔材料。它具有良好的保温、隔热、吸声性能, 同时具有一定的强度和易加工性, 又便于施工, 已广泛应用于工业与民用建筑中的非承重墙和屋面保温隔热工程等。但它能否用作多层住宅中的承重墙工程, 并且作为承重结构使用时会对加气混凝土的性能发生什么样的影响, 由于理论上不够成熟, 因此, 不少人还是持怀疑态度。并且在加气混凝土的研究领域, 对加气混凝土砌块生产技术及新鲜砌块的物理性能、微观分析研究得比较多[1,2,3,4,5,6], 并且对耐久性的研究也仅仅是停留在实验室抗冻、收缩、碳化等等性能的研究[7], 而对其经过长期使用后, 各项性能会发生什么样的变化这方面的研究却从未见过相关报道。
河南建筑材料研究设计院有一幢建于1981年的加气混凝土砌块承重住宅楼, 该楼属于试验楼性质, 完全由加气混凝土砌块砌筑而成, 楼高14.5m, 分为五层, 总建筑面积2411m2, 由四个单元组成。一、二、三层采用容重700kg/m3、标号50号的加气混凝土砌块。如今时过境迁, 河南建材研究设计院加气混凝土试验楼已经服役27个年头, 其使用状态依然很好。如今为了适应院里的统一规划, 改善职工生活, 院里决定要拆除这栋曾经具有特殊意义的试验楼。因为这栋楼上的每一块加气混凝土砌块都实实在在经历了27年的风吹雨打、日晒雨淋, 所以我们考虑将拆下来的砌块进行物理及热工性能的试验研究, 来分析加气混凝土砌块在承重结构中经历27年的自然老化后性能会发生什么样的改变, 为加气混凝土在承重建筑工程中的使用提供更有说服力的理论依据和实践支持。
1 试验用原材料
新鲜加气混凝土砌块:选用郑州某加气混凝土砌块生产企业生产的密度等级B07、强度等级A5.0级尺寸规格600mm×300mm×250mm的粉煤灰加气混凝土砌块。
使用后加气混凝土砌块:河南建材研究设计院试验楼拆下的砌块, 尺寸600mm×300mm×250mm, 选取拆下的外观完好的砌块备用。
烧结多孔砖:选用郑州某烧结砖生产企业生产的MU15级烧结多孔砖, 尺寸为240mm×115mm×90mm。
对于密度、含水率及抗压强度的测定, 将新鲜加气混凝土砌块和使用后砌块送到原郑州市加气混凝土砌块厂加工成100mm×100mm×100mm试件各30块备用, 砌体抗压强度的测定采用原状砌块和完整烧结多孔砖进行砌筑。对于导热系数的测定, 将新鲜加气混凝土砌块和使用后砌块送到原郑州市加气混凝土砌块厂加工成250mm×250mm×30mm试件各10块备用, 墙体传热系数的测定采用原状砌块进行砌筑。
2 密度、含水率及抗压强度的测定
按照GB/T 11969—2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》测定新旧砌块的干密度、含水率和立方体抗压强度, 对其能达到的密度及强度等级有个基本的判断[8]。
干体积密度和含水率测试的主要步骤:将加工好的100mm×100mm×100mm试件放入电热鼓风干燥箱内, 在60℃±5℃下保温24h, 然后在80℃±5℃下保温24h, 再在105℃±5℃下烘至恒重, 即一般再烘干至间隔4h两次称量的重量一致后冷却至室温称重。本项性能的测定新旧加气混凝土分别取3组9块试件, 试验结果见表1。
抗压强度测试的主要步骤:将加工好的100mm×100mm×100mm试件放在60℃±5℃烘箱中烘干至质量含水率为8%~12%时进行抗压强度试验。采用WD-100电子万能试验机, 以 (2±0.5) k N/s的速度连续均匀加荷, 直至试件破坏, 记录破坏荷载, 计算试件的抗压强度。本项性能的测定新旧加气混凝土分别取3组9块试件, 试验结果见表1。
本项性能的测定新旧加气混凝土分别取3组9块试件, 试验结果见表1。
由表1可以看出, 长期使用的加气混凝土承重砌块抗压强度和密度能够达到B07A5.0的要求, 基本上和B07A5.0新鲜砌块相当。由于长期使用后的加气混凝土在使用过程中常年处在干燥大气中, 并且有外保护层保护, 故其含水率远远低于新鲜加气混凝土砌块。
3 砌体抗压强度的测定
为了研究新旧加气混凝土砌体的基本力学性能的差别, 本试验依据GB/T 50129—2011《砌体基本力学性能试验方法》[9], 加气混凝土各设计1组3个砌体抗压试件, 并和MU15级烧结多孔砖砌体抗压强度进行对比试验, 试验采用长春材料试验机厂生产的长江5000k N长柱压力试验机。
砌块砌体采用原状砌块600mm×300mm×250mm, 烧结多孔砖240mm×115mm×90mm, 砌筑砂浆为M7.5混合砂浆。砌块试件厚度为砌块厚度, 宽度为主规格砌块的长度, 高度为三皮砌块高加砌缝厚度, 中间一皮砌块有一条竖向灰缝;烧结多孔砖砌体为二四墙, 长度一砖半加砌缝厚度为365mm, 高度为八皮砖加砌缝厚度, 见图1。试件砌筑在厚度为10mm的钢垫板 (钢垫板大于试件截面) 上, 垫板边缘设吊钩以利于搬运。试件顶部用10mm厚1:3水泥砂浆找平, 并确保其平整度。
砌体抗压强度试验的试件数量新旧砌块砌体和烧结多孔砖砌体各为3个, 总共9个, 为了尽量减小砌筑时工人砌筑水平和砂浆的影响, 9个砌体试件全部由一名中等技术水平的瓦工, 采用分层流水作业法在施工现场砌筑, 每盘砂浆均匀地用于各个试件。为了同时检验施工质量, 试件在现场与墙体同步砌筑, 砂浆与砌块均与现场相同, 水平灰缝厚度和垂直灰缝宽度均为10mm左右, 试件砌筑过程中, 随时检查砂浆饱满度。
每盘砂浆制作1组砂浆试件, 砂浆试件组数不少于2组, 与试件同条件 (在20℃±5℃的室内自然条件) 养护, 并在试件试验的同时进行砂浆立方体抗压强度试验, 计算砂浆的平均值。
3.1 试验过程
(1) 砌体试件在试验前应作外观检查, 有各种损伤痕迹时, 应作记录;当砌体试件破损严重时, 应舍去该试件;在试件四个侧面上, 应画出竖向中线。
(2) 在试件高度的1/4、1/2和3/4处分别测量试件的宽度与厚度, 测量精确至1mm, 测量结果采用平均值。试件的高度应以垫板顶面为基准, 量至找平层顶面。
(3) 将试件吊起, 清除粘在垫板下的杂物, 然后置于长柱压力试验机的下压板上。试件承压面与压板的接触应均匀紧密, 否则需用标准砂铺设。试件就位时, 应使砌体试件底面中心对准长柱压力试验机下压板的中心。
试验加荷方式采用分级加载, 每级荷载为10%预估破坏荷载, 并在1~1.5min内均匀加完;持荷2min后施加下一级荷载, 施加荷载时, 不得冲击试件。加荷至80%预估破坏荷载时, 拆除仪表, 按原定加荷速度连续加荷, 直至试件破坏。当试件裂缝急剧扩展和增多, 测力计指针明显回退时, 定为该试件的极限荷载值。
3.2 测试结果及分析
九组砌体测试结果见表2。
由表2中所列试验数据可以发现, 在砌筑条件相同的前提下, A07B5.0级新鲜砌块砌体的抗压强度为3.93MPa, 而经过几十年承重使用的砌块砌体的抗压强度为3.85MPa, 也就是说, 长期使用过后的加气混凝土与新鲜加气混凝土相比, 依然表现出了良好的承载作用, 其力学性能并未由于长期负荷作用而下降。
与烧结多孔砖砌体的抗压强度相比, 在相同的砌筑条件下, 抗压强度分别为5.9MPa和5.7MPa的新旧砌块的砌体抗压强度却仅比抗强度达到15.9MPa烧结多孔砖砌体的抗压强度低了不到1MPa, 也就是说, 烧结多孔砖的强度利用系数才仅仅是其抗压强度的30%左右, 而加气混凝土的抗压强度利用系数却达到了67%左右, 可见, 不管是新鲜加气混凝土还是长期使用后的, 其强度利用系数均能远远高于烧结多孔砖。在工程实际中应用的不是材料强度, 而是其砌体强度, 使用加气混凝土做多层承重墙是完全可以实现的。
4 加气混凝土砌块导热系数的测定
保温材料最基本的热工性能指标是材料的导热系数, 导热系数是表示材料导热难易程度的物理量, 其物理意义是单位厚度的材料、两面温度差为1K时, 在单位时间内通过单位面积的热量。
试验按照GB/T 10294—2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》[10]进行, 为了能够表现测试结果的普遍性, 新旧砌块各测定五个试件, 求其平均值。在拆掉的使用后期砌块和新鲜砌块中各随机选取五块, 锯切加工成250mm×250mm×30mm试件, 分别精磨至平整, 在105℃±5℃电热鼓风干燥箱中烘干至恒重, 然后放在干燥箱中充分冷却至室温。
本项试验采用的测试仪器为德国产改进型BOCK平板导热系数测定仪, 其测试原理为在稳态条件下, 在具有平行表面的均匀板状试件内, 测定以两个平行的温度均匀的平面为界的平板试件中的一维均匀热流密度, 然后计算出材料的导热系数。每个试件测试时间为4h左右, 测试结果见表3。
由表3可以看出, 对于这个密度等级的加气混凝土砌块, 无论是长期使用后的砌块还是新鲜砌块, 都具有比较小的导热系数, 同种砌块的五个试件选取时均是随机选取的, 具有普遍性, 而且五次平行试验的结果也基本一致, 因此可以说, 加气混凝土砌块在经过几十年的风吹日晒雨淋之后, 其保温效果并不会发生劣化。
同时, 与目前我国最常用的几种外墙材料相比, 像黏土砖0.81W/ (m·K) , 多孔砖0.58W/ (m·K) , 普通混凝土1.54W/ (m·K) , 加气混凝土砌块的导热系数远远低于他们, 采用较小厚度的加气混凝土砌体即可获得较大的热阻值。
5 加气混凝土砌块墙体传热系数的测定
加气混凝土砌块墙体传热系数的测试按照GB/T 13475—2008《绝热稳态传热性质的测定标定和防护热箱法》[11]进行, 新旧砌块各测试一面墙体, 测试墙体分别为新旧加气混凝土砌块砌筑, 砌筑砂浆和抹面砂浆均采用加气混凝土砌块专用聚合物砂浆, 砌筑缝厚度10mm, 墙体两侧抹灰层厚度均为10mm。本试验是采用防护热箱法对加气混凝土砌块砌筑墙体的传热系数进行测试, 示意图见图2, 它是基于一维传热原理, 模拟现实条件下围护结构构件的传热过程。热箱模拟室内空气温度、风速和辐射条件, 冷室模拟室外空气温度和风速条件, 构件放置于冷箱和热箱之间。热量传递通过试件与箱体各表面的热辐射和试件表面的热辐射和试件表面与周围空气的对流换热系数。
传热达到稳定状态后, 根据热平衡有如下公式:
式中, U—试件的传热系数, W/ (m2·K) ;
Qp—总输入功率, W;
M—防护箱热箱外壁热流系数, 本试验设备为5.306, W/K;
Tjis—计量箱内表面温度, K;
Tjes—计量箱外表面温度, K;
A—试验墙体面积, 按计量面积计算, m2;
Tni—试件热侧环境温度, K;
Tne—试件冷侧环境温度, K。
墙体热工性能测试采用沈阳紫微机电设备有限公司生产的MW-B/WT-1821/1515型门窗稳态综合检测设备, 测试墙体面积2.30m2, 厚度260mm, 设定冷室温度263.00K, 热室温度303.00K。试验过程由设备自动控制, 设定稳定状态维持时间3~4d, 有效数据记录时间3h。试验期间随时观察设备运行情况, 并适当调整设备冷室和环境空间冷热供给量, 使各项参数达到设置值。稳定结束后开始记录数据, 每个0.5h记录一次各项参数平均值, 共计测量6次, 测试结果如表4、表5所示。
由表4和表5可以看出, 使用后加气混凝土砌块墙体的实测传热系数为0.876W/ (m2·K) , 新鲜加气混凝土砌块墙体的实测传热系数为0.862W/ (m2·K) , 均远远低于烧结多孔砖墙体的1.90W/ (m2·K) 左右和普通混凝土多孔砖墙体的2.20W/ (m2·K) 左右, 与之相比, 加气混凝土砌块墙体具有良好的保温性能。
对于长期承重使用后加气混凝土砌块墙体和新鲜砌块墙体来讲, 虽然使用后砌块墙体的传热系数略微大于新鲜砌块墙体, 但考虑到砌体砌筑时砌缝作为冷热桥、设备引入的误差等种种因素的影响, 因此, 可以认为二者墙体传热系数是一致的, 也就是说, 加气混凝土砌块在经历数十年的使用后, 其墙体的保温性能依然良好, 并不像有机保温材料一样随着使用时间的增强发生老化导致保温效果下降, 所以说加气混凝土砌块具有优异的保温耐久性。
6 结论
本文主要就新旧加气混凝土砌块的热工性能进行了一些试验研究, 试验结果标明, 对于同密度等级的加气混凝土砌块, 经过长期承重使用以后, 干表观密度和抗压强度基本上不会减小, 而且用其砌筑的砌体的抗压强度也基本不会变小, 且与烧结多孔砖相比, 具有较高的强度利用系数, 也就是说, 加气混凝土砌块作为一种保温墙体材料用于五层以下的多层承重结构是完全可行的。从热工性能来看, 其导热系数基本上不会增大, 而且用其砌筑的墙体的传热系数也基本不会变大, 也就是说, 加气混凝土砌块作为一种保温墙体材料与烧结黏土砖等传统墙体材料相比, 具有极其优异的保温效果。同时作为一种无机保温材料, 加气混凝土砌块在经历数十年的承重使用后, 其墙体的保温性能依然良好, 并不像有机保温材料一样随着使用时间的增长发生老化导致保温效果下降, 所以说加气混凝土砌块具有优异的保温耐久性。也就是说, 加气混凝土砌块作为一种保温墙体材料用于五层以下的多层承重结构是完全可行的, 在资源匮乏地区, 如豫东平原地区加大加气混凝土的推广利用具有极大的经济效益和社会效益。
参考文献
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承重研究 篇11
关键词：科技创新设计； 创造潜力开发
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）01-011-002
一、活动目标
1.通过观察不同造型的桥梁，了解不同造型的桥梁及特点；通过设计、制作和演示，体验技术设计的一般过程。
2.初步学会平面示意图的画法，用草图表达自己的构思设计，正确画出作品的示意图和结构图；初步学会从作品的功能、结构、工艺三个方面进行作品设计；初步学会按图制作作品，初步养成技术素养。（知识与能力目标）
3.通过作品的设计与制作，发展学生的创造性思维，培养创新精神和实践能力；通过独立或与他人合作完成作品设计、制作，培养合作意识和团队精神。（情感态度价值观目标）
二、方案设计
1.活动背景
技术课程中的通用技术课程，是对以往的劳动技术课程的一次质的突破，是本次高中新课程改革的重要亮点，对学生的创新精神和动手实践能力的养成产生深远的影响。学习了《技术与设计》，需要一次实践的检验，木结构（桥梁）模型设计承重赛。
2.参加对象：高一同学参与
3.时间安排：ⅹⅹ年3月至6月
4.活动准备
（1）器材：铅笔、尺、量角器、剪刀、松木条、美工刀、胶水等
（2）学生准备：学习有关技术与设计的知识和方法。
三、活动内容
1.了解规则，明确问题
2.制定设计方案
3.制作模型
4.成果展示：测试、评估及优化承重比赛
四、活动过程
1.了解规则，明确问题
1.1静压承重具体细则
（1）指定材料为松木条，规格：2.5mm×2.5mm×550mm，材料数量：12根。
（2）制作完成的模型须能使80mm×80mm的承重台（图1）平稳放置其中心处（公差±5mm；（图2）；无法放置者，竞赛成绩计为零。承重测试距离：400mm。
（3）承重测试使用的支架（课桌）、测试装置（包括承重台、挂钩、电子秤、承重容器等）、承重物，均由组委会统一提供。
（4）承重测试赛前，裁判员对模型进行称重等检测和记录，大于规定重量22g的取消参赛资格。
1.2桥梁违反规则现象
（1）参赛者不得使木条有任何形式的平行重叠粘接，两根木条之间的平行距离不得小于10mm。
（2）参赛者可以对木条进行弯曲处理，但不得使用明火、化学方法进行处理。
1.3思考
（1）桥的造型和特点？
（2）影响桥的强度的因数有哪些？
（3）桥的制作工艺怎样？
2.制定设计方案
2.1学会收集。组织学生在课前上网浏览，并观察收集家乡的桥的资料，各组根据自己提出的设计要求，搜集有关资料，了解更多有关桥的功能及结构的情况。
2.2学会分析
（1）要求学生能将所搜集的资料（文字资料和图片资料等）进行下载，并相互交流。
（2）各组根据搜集的资料，用制定表格或文字的形式进行分析比较，寻求最适合自己模型制作“初步设想”的有价值资料。
2.3学会构思
（1）平面草图画法；
（2）对自己的构思用草图进行设计表达。
2.4学会设计。应充分发挥学生的主体性，组织学生交流，表达各自的设计意图，相互指出草图设计的合理性、新颖性以及提出可以改进的地方，通过引导和帮助，让学生获得好的创意进行“再设计”。
教师在学生确定构思中，可适当给予一些提示，使学生的作品更具有亮点，并及时对这个过程中出现的问题加以分析指导，让学生顺利地找准设计创作的入口。创新是从设计开始的，学生通过活动，把最初的“初步设想”提升为“设计方案”，学会了用绘制草图来表达自己的设计意图，并通过交流，进行再设计，确定最后的方案。3.制作模型
3.1讨论模型制作的工艺过程，使学生对制作过程有一个基本的了解，熟悉制作的一般顺序、制作模型所需要的材料和用途等。
3.2引导学生在制作过程中进一步修改模型的设计草图，并提请学生注意以下一些问题：
（1）模型各部分的连接粘合：桥面和拱架或斜拉索的交叉拼接、直角拼接和有角度拼接等等，请学生根据自己的设计进行制作，连接必须牢固；
（2）拼接时，一般按先桥面，然后按装各部件和零配件的顺序。
（3）模型拼装好以后，还必须进行总体整形和外观修正美化，做到结构科学合理，外观美丽端庄。
说明：在这一环节中，教师要注意及时对学生制作过程中出现的问题加以分析、指导，实现师生间的互动，通过多边活动，培养了学生的创新意识和合作能力，使学生的个性特长得以充分发挥。要求学生在学会独立思考的同时还要充分发挥小组集体智慧，在关注自己的同时，也关注他人的学习，强化合作意识，创设一种多边活动的互动氛围。
4.成果展示：评估及比赛
4.1学会评价
（1）自评：请同学们展示制作好的桥梁纸模型，看看哪一组结构造型好，在展示和欣赏作品同时，向每组代表介绍所制作的桥模型的特点，交流经验和感受。
（2）互评：组织学生对被展示的作品分别进行评价，指出作品的合理性、新颖性以及尚可改进的地方，提出具体、实用、具有特色的改进意见或建议。对每组作品进行承重测试，并记下成绩。
（3）师评：坚持以鼓励为主，允许学生对问题的解决提出不同的方案，引导学生从多角度评价，善于捕捉学生作品的亮点加以表扬。
4.2学会比赛。比赛进行流程
（1）参赛者出场顺序由抽签决定
（2）参赛者入场并将桥梁按照图3要求放置完后举手示意，裁判员开始计时，参赛者在3分钟内向承重容器内加入沙子增加桥梁的承重重量，3分钟内若桥梁出现断裂以该参赛者最后一次成功加沙后的电子秤的显示成绩作为其最终成绩；若桥梁未出现断裂则以3分钟结束时电子秤的显示成绩作为其最终成绩。
（3）运动员完成添加承重物后须脱离承重模型和测试装置，并举手示意裁判员开始3秒钟计时，3秒钟内，模型未发生严重形变，该次承重量计入成绩；不足3秒钟模型即发生严重形变至断裂的，视为承重失败，该次承重量不计入成绩。
承重研究 篇12
玻化微珠保温承重混凝土是由水泥、 石子、砂子、玻化微珠、专用外加剂与外掺料等材料按一定比例配合,经搅拌、成型、养护而成的混凝土,具有轻质、保温、防火、抗震性能好等独特优点[1,2]。 2007年李珠、张泽平、董彦莉[3]等通过正交试验确定了水泥强度等级、水泥用量、用砂量、玻化微珠堆积密度、玻化微珠掺量、外加剂六个因素对立方体抗压强度和导热系数影响的主次顺序;2011年张泽平、 樊亚男、吴迪[4]在玻化微珠保温承重混凝土里采用陶粒作为轻粗骨料制备出了最大抗压强度为45.58 MPa,最小导热系数为0.159W/(m·k)的玻化微珠陶粒保温承重混凝土;本课题组也对不同种不同量的外掺料、外加剂条件下的玻化微珠混凝土坍落度进行了试验研究,提出了切实可行的提高玻化微珠保温混凝土的和易性以及力学性质的改善方法。
半个多世纪以来,混凝土因为强度不足影响使用的情况较少,但由于耐久性不足出现结构过早退化的工程事例在国内外土木工程中屡见不鲜,对于全球面积广阔的寒冷地区而言, 冻融无疑是导致这些区域混凝土结构性能损伤的主要因素[5,6,7,8,9]。
玻化微珠保温承重混凝土在一定程度上可解决严寒、寒冷地区存在的冻融破坏和保温性差两大问题,本文研究了不同水灰比的玻化微珠保温承重混凝土的立方体抗压强度,并与普通混凝土进行了对比分析。
1试验设计及方法
1.1试验原材料
水泥:P·O 42.5级普通硅酸盐水泥, 其物理力学性能如表1所示, 水泥性能满足GB 175—2007 《通用硅酸盐水泥》的质量要求。
骨料: 粗骨料选用山西清徐碎石, 粒径5~20 mm,堆积密度1630kg/m3,含泥量小于0.5%;细骨料选用山西晋城某砂石厂中砂, 细度模数1.6~2.2,堆积密度1500 kg/m3,含泥量小于1%。
玻化微珠: 选用太原某公司生产的SKD-Ⅱ产品,物理性能见表2。
纤维:选用聚丙烯纤维,其物理力学性能见表3所示。
外加剂:聚羧酸减水剂。
1.2试验配合比
混凝土的和易性试验参照GB/T 50080—2002 《普通混凝土拌合性能试验方法标准》进行。 立方体抗压强度试验件采用150mm×150mm×150mm的立方体试件, 动弹性模量试验采用150mm×150mm× 300mm的棱柱体试件,试验配合比见表4。
1.3试验设备及试验方法
(1)冻融试验
冻融试验设备选用太原理工大学实验室的CDR-3型号混凝土自动快速冻融试验机,试验方法按照国家标准GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》的快冻法试验规定进行。 冻融设备及试件冻融情况见图1。
(2)立方体抗压强度试验
参照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行,选取150mm×150mm×150mm的标准立方体试件来研究两种混凝土的立方体抗压强度。 其试验仪器设备为STYE-3000C型号电脑全自动混凝土压力机,如图2所示。
2试验现象
遭受冻融循环作用后,玻化微珠保温混凝土表面逐渐破损,水泥砂浆逐渐剥落,且冻融循环次数增加表面破损越严重。 经25次冻融循环后,只有少数的剥落发生,且分布均匀;50次冻融循环作用后, 剥落较为严重, 部分试件表面出现石子暴露现象, 经75次冻融循环作用后, 保温混凝土的表面局部水泥浆体剥落,部分骨料露出。 不同冻融循环作用下保温混凝土表面形态见图3。
3试验结果及分析
3.1立方体抗压强度
3.1.1破坏形态
试件遭受不同冻融循环后,立方体抗压破坏形态差别较大。 15次冻融循环后,立方体抗压破坏发生在试件自由面,表现为试件表面破损,水泥砂浆剥落,原因是15次冻融仅造成混凝土表面破坏;当冻融循环增到30次时,冻害从表层逐步深入发展, 试件破坏时自由面破损更严重, 不仅有砂浆剥落, 也有部分石子脱落;当遭受50次冻融循环后,冻害深度再次增加,在单轴压力作用下,破坏时裂缝面贯通整个试件,形成分离的短柱而破坏,见图4。
3.1.2破坏特征值
不同冻融循环作用后保温混凝土试件的立方体抗压强度值见表5。
图5给出玻化微珠保温承重混凝土立方体抗压强度随冻融循环次数N的变化规律。
图5表明,水灰比不变时,随着冻融循环次数(0~50)的增加,玻化微珠保温承重混凝土立方体抗压强度不断降低;冻融次数不变时,立方体抗压强度随水灰比的增大而减小。 水灰比为0.45时,经15、30、50次冻融循环后,立方体抗压强度分别降低9.4%、17.4%、23.2%;当水灰比为0.50和0.54时,经50次冻融,强度降低24.7%和25.2%。 说明水胶比对混凝土冻融循环后的力学性能是有影响的,水胶比越小,其力学性能越好。 因此,有抗冻要求时应优先选用水胶比小的混凝土。
采用最小二乘法回归得出不同冻融循环次数下玻化微珠保温承重混凝土立方体抗压强度fDcu与冻融循环次数N的关系,见式(1)。
同样,回归得出不同冻融循环下普通混凝土立方体抗压强度与冻融循环次数的关系,见式(2)。
3.2不同混凝土立方体抗压强度退化对比
通过对比W/C=0.50时保温承重混凝土和普通混凝土立方体试件的强度关系式,得出了强度降低至60%时各种混凝土的冻融次数, 相关内容见表6和表7。
从表7可知, 两种混凝土强度降低至60%时, 玻化微珠保温承重混凝土所需次数大于普通混凝土,表明微珠保温承重混凝土在冻融作用下的强度退化程度低于普通混凝土,因此,参考普通混凝土的相关成果进行玻化微珠保温混凝土的耐久性设计是偏于安全的、保守的。
4作用机理分析
混凝土在饱和水状态下, 冻融使保温混凝土内部部分水结冰,结冰的水体积膨胀使得未结冰的水向外迁移引起压力。 在冻融交替循环下,正负温度不断变化,静水压力和渗透压力使混凝土产生疲劳应力,另外,由于胶凝孔中处于过冷状态的水分子向压力毛细孔中冰的界面处渗透, 于是在毛细孔中又产生一种渗透压力。 由此可见,处于饱和状态的混凝土受冻时, 其毛细孔壁同时承受膨胀和渗透二种压力, 这二种压力使保温混凝土内部空隙和微裂缝不断增大,并相互连通,使混凝土由表及里遭受破坏。
5结论
(1)随着冻融次数的增加,玻化微珠保温承重混凝土立方体试件的抗压强度呈下降趋势,且水灰比越大下降越明显, 水灰比为0.45、0.50、0.54的混凝土经50次冻融后强度分别降低23.2%、24.4%、 25.2%。
(2)对比不同冻融循环次数下两种混凝土立方体抗压强度fDcu与冻融循环次数N的关系式, 并对比两种混凝土强度降到60%时冻融循环次数,可以得出玻化微珠保温承重混凝土比普通混凝土有较好的抗冻性。
摘要：采用快冻法,对玻化微珠保温承重混凝土和普通混凝土进行了25次、30次、50次、75次冻融循环试验研究,根据试验结果得出了抗压强度随冻融循环的退化规律,建立了与冻融参数相关的退化计算公式。试验结果表明,随着冻融循环次数的增加,普通混凝土与玻化微珠保温承重混凝土立方体抗压强度呈下降趋势,但玻化微珠保温承重混凝土的抗压强度下降趋势缓和,对冻融循环较不敏感,这说明玻化微珠保温承重混凝土抗冻性能优于普通混凝土,且冻融次数越多越明显。