用于隔热混凝土墙板的柔性连接器的机械性能测定

摘要

我们提出了一种测试协议，可以与广泛使用的分析方法相结合，以评估剪切连接器的机械性能，用于设计绝缘混凝土墙板，以预测全尺寸绝缘板的行为。

摘要

本文档包含执行适用于连续和离散绝缘混凝土夹芯墙板 （ICSWP） 的非标准双剪切测试的建议。这样的标准化测试并不存在，但是在文献中已经进行了几次迭代和类似的测试，取得了不同程度的成功。此外，文献中的测试很少详细描述或详细讨论测试，数据分析或安全程序。本文建议使用试样配置，并讨论各种变化。从载荷与位移数据中识别出重要的机械性能，并对其进行详细的提取。简要演示了在设计中使用测试数据，例如确定连接器的刚度，以展示如何计算ICSWP挠度和开裂行为。面板的强度行为可以使用满载与位移曲线或仅使用最大连接器强度来确定。承认缺点和未知因素，并描述未来的重要工作。

引言

隔热混凝土夹芯墙板 （ICSWP） 包括放置在两层混凝土层之间的绝缘层，通常称为 wythes，它们协同为建筑围护结构或承重板 1 提供热和结构高效的组件（图 1）。为了适应快速变化的建筑业和新的建筑法规对热效率的规定，预制商正在制造具有更薄混凝土层和更厚绝缘层且具有更高热阻的ICSWP;此外，设计师正在使用更精细的方法来考虑混凝土Wythes的部分复合相互作用，以降低整体建筑成本，同时提高热性能和结构性能²。虽然众所周知，结构效率在很大程度上取决于混凝土层之间的结构连接，并且市场上有多种专有的剪切连接器，但文献中没有标准化的测试协议来检查这些连接器的机械性能。可用的连接器在几何形状、材料和制造方面差异很大，因此很难获得统一的分析方法来确定其机械性能。出于这个原因，许多研究人员在实验室中使用了他们自己的定制设置，试图模仿连接器在服务和强度极限状态³，⁴，⁵，⁶，⁷，^8，

研究方案

1. 制作试样

1. 选择离散或连续剪切连接器进行测试并遵守 图4所示试样的尺寸。如果需要，通过更改连接器的边缘距离，修改测试边缘距离间隙的尺寸。
   注意：通常，遵守制造商的指南很重要，尽管此测试可用于制定这些指南。混凝土和绝缘材料的尺寸将由感兴趣的连接器决定。测试的机械性能仅适用于尺寸、混凝土强度、绝缘密度和类型以及连接器的特定组合。
2. 指出混凝土的目标抗压强度代表感兴趣的设计情况。如果尝试对全尺寸测试结果进行建模，请确保混凝土强度与全尺寸试样或测试时的预期设计相同。如果针对特定场景，例如提升面板的最小强度，请以该强度进行测试。
3. 使用混凝土层的垂直或水平布局来制造混凝土模板。确保测试与施工风格相匹配，以便连接器的安装与现场情况相匹配。
   注意：大多数在役的 ICSWP 都是通过每层的水平布局制造的。
4. 穿孔泡沫绝缘层（用于销式扎带）或定向绝缘件（用于接缝安装的扎带），并将连接器放置在制造商提供的标准图纸中指示的位置。使用测试设施希望收集属性的方向（例如，与强轴和施加的载荷成 0° 或 90° 或其他角度）放置连接器。
   注：连接器的安装应按照制造商/供应商的指示进行，除非安装是感兴趣的测试变量。
5. 将第一个钢筋层放在模板中，以防止混凝土块在处理或测试过程中开裂时试样脆性破坏。
   注意：由于试样很少因施加的载荷而开裂，因此除非预计会参与....

结果

图8和图9A显示了每个连接器的典型负载与实验室中纤维增强聚合物（FRP）连接器的双剪切测试得出的平均位移曲线。如图所示，负载稳定增加至最大点，然后急剧下降，这通常在大多数涉及聚合物的测试中观察到。然而，如图9B所示，如果对延展性金属连接器进行采样，则在达到最大载荷后曲线变平，从而为载荷与位移图提供两?.......

讨论

许多研究人员已经对ICSWP使用了这种类型的测试的一些变体，但这是概述所有单个步骤的第一个实例。文献没有涉及测试中的关键步骤，包括传感器类型和试样处理。这种方法描述了一种测试方式，与单剪切测试相比，该方法更能模拟面板在弯曲中加载时连接器的行为。这项工作有几个变量有待研究。具体而言，与边界条件相关的信息并不为人所知，但可能会影响测试。同样，负载放置的公差可?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Battery-powered Drill
Concrete Screws			50 mm long commercial concrete scews.
Data Logger			Capable of sampling at a frequency of at least 10 Hz.
Double Shear Test Specimen			Fabricated according to the dimmensions in the testing protocol.
Four Linear Variable Displacement Transformer			With at least 25 mm range for Fiber-reinforced Polymer (FRP) connectors and 50 mm for ductile steel connectors.
Hydraulic Actuator			With at least 50-Ton capacity.
Lifting anchors rated at 1 Ton
Load Cell			With at least 50-Ton capacity.
Load Frame			Capable of resisting the forces generated by the testing specimen.
Polytetrafluoroethylene (PTFE) Pads			3 mm x 100 mm x 600 mm
Ratchet Strap			At least 50 mm wide.
Steel angle
Steel Plate			Two 20 mm x 150 mm x 150 mm steel plates.
Steel Washers			Capable of producing a separation of at least 5 mm between the steel angle and the specimen.