蒸压粉煤灰砖与专用砂浆配砌的砌体抗剪强度试验研究

蒸压粉煤灰砖与专用砂浆配砌的砌体抗剪强度试验研究

利用蒸汽粉碎石粉，可以节省土壤和垃圾，成为中国建筑材料的主要材料之一。它在20世纪60年代开始应用于土木工程。由于早期生产装备、生产工艺及制备和应用技术所限,蒸压粉煤灰砖在实际应用中工程问题屡见不鲜,特别是墙体裂缝和耐久性问题相当突出,致使蒸压粉煤灰砖逐渐淡出建筑市场。近年来,随着高科技装备研制成功、生产工艺的不断完善及制砖设备和应用的进步,尤其是在墙材革新的推动下,蒸压粉煤灰砖又重返建筑市场,并在粉煤灰资源丰富地区已成为主要墙体材料。但是,近年来的工程实践表明,蒸压粉煤灰砖在工程应用中的墙体裂缝和耐久性问题并没有得到根本解决,究其原因在于产品质量和应用技术。本文仅就蒸压粉煤灰砖及其主要砌体力学性能开展试验研究,为编制材料标准和应用技术标准提供依据。1蒸压粉煤灰实心砖本试验用砖为山西省某建材有限公司生产的强度等级为MU10的蒸压粉煤灰实心砖,砖的尺寸为115mm×240mm×53mm。试验时,随机从企业送样产品中抽取20块砖,按标准试验方法分别进行了抗压和抗折试验。1.1抗压强度蒸压粉煤灰砖的抗压强度测试结果详见表1。由表1可知,蒸压粉煤灰砖的抗压强度平均值为9.29MPa,强度等级低于MU10。1.2抗骨折强度蒸压粉煤灰砖的抗折强度测试结果见表2。由表2可知,蒸压粉煤灰砖的抗折强度平均值为2.56MPa。1.3砖体质量的影响工程实践和试验研究表明,由于蒸压粉煤灰砖的原材料及配合比、成型设备和成型工艺的差异,用单一抗压强度指标确定其强度等级不尽科学,实际工程中,虽然有时砖的抗压强度达到某强度等级设计要求,但由于其抗折强度相对较低而导致墙体开裂的实例屡见不鲜。因此,用抗压强度和折压比两项指标控制蒸压粉煤灰砖的质量,减少蒸压粉煤灰砖墙体在重力荷载作用下过早开裂完全必要,科学合理确定砖的折压比限值至关重要。若以实测的砖抗折强度平均值与其抗压强度平均值的比值作为折压比计算值,将导致计算折压比偏低。实测值越高其计算折压比越低,可能会出现同一强度等级的砖,实测抗压强度平均值低的满足折压比要求,而实测抗压强度平均值高的不满足折压比要求,这显然是不合理的。考虑这一因素,本文定义折压比计算值为砖抗折强度平均值与其相应强度等级的比值。由上述测试结果可知,山西省某建材有限公司生产的蒸压粉煤灰实心砖的折压比为0.26(按MU10计算)。中国工程建设协会标准《蒸压粉煤灰砖建筑技术规范》(送审稿)规定承重蒸压粉煤灰砖的最低强度等级为MU15,承重蒸压粉煤灰砖的折压比不应低于0.25。显然山西省某建材有限公司生产的蒸压粉煤灰实心砖的抗压强度不满足该标准要求,而折压比满足该标准要求。影响蒸压粉煤灰砖强度指标的因素诸多,生产企业应从各生产环节着手,提高产品质量,以满足工程应用要求.2关于体积修复性能的研究2.1砂、外加剂及加剂砌筑砂浆的水泥采用辽宁某公司生产强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥;砂采用辽宁省浑河细砂,外加剂采用辽宁省建设科学研究院配制的专用外加剂。砂浆试块抗压强度试验按照JGJ/T70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行,砌筑专用砂浆实测抗压强度平均值为11.8MPa。2.2试件与试验方法本试验共制作4组共24个试件,砌筑砂浆的实测强度分别为:专用砂浆厚灰缝11.8MPa2组、专用砂浆薄灰缝11.8MPa2组;专用砂浆薄灰缝设计厚度为5mm、专用砂浆厚灰缝设计厚度为10mm。试件由1名中等技术水平的瓦工按GB/T2542—2003《砌墙砖试验方法》砌筑,按标准养护方法养护,试件如图1所示。试验方法执行GBJ129—90《砌体基本力学性能试验方法》。加载步骤:(1)测量受剪面尺寸,测量精度为1mm;(2)将抗剪试件放在钢垫板上,试件的中心线应与液压千斤顶的中心对齐;(3)抗剪试验采用匀速连续加荷方法以避免冲击,加荷速度按试件在1~3min内破坏进行控制,当有一个受剪面破坏即认为试件破坏,记录破坏荷载值和试件破坏特征。加载装置采用100t液压式压力机,数据采集采用UCOM-70A,试验过程中注意观察并记录试件截面的破坏情况及试件是单面破坏还是双面破坏。2.3砌体通缝抗剪试验试件的抗剪强度计算结果取值应精确至0.01MPa。专用砂浆砌筑的试件由于砌筑砂浆工作性能的原因,砌筑灰缝的实测厚度:薄灰缝厚度为7~8mm,厚灰缝厚度为11~12mm。砌体通缝抗剪试验结果见表3。表3中计算标准值的变异系数取0.18,计算设计值的分项系数取1.6。由表3可知,专用砌筑砂浆砌体通缝抗剪强度计算设计值小于GB50003—2001《砌体结构设计规范》规定的相应设计值。砌体通缝抗剪试件破坏状态见图2。由图2可知,粉煤灰实心砖砌体的受剪破坏是毫无预兆的脆性破坏。达到极限承载力后,荷载迅速下降而变形急剧增加,宏观表现为整个试件沿通缝处砂浆与砖的粘结面完全劈开,形成2个相互错动的独立面,破坏面表面光滑平整,破坏形态有单剪面破坏[图2(a)]、双剪面破坏[图2(c)]、砖块体破坏(图2(b)]等3种破坏形式。本次试验大多数情况是沿砂浆灰缝面破坏,单剪面破坏比双剪面破坏数量略高,当为双剪面破坏时,2个剪切面中总有抗剪承载力弱的那一面先破坏,另一面也随之迅速破坏,很少有2个剪切面同时破坏的情况。由此可看出,砂浆与砖之间的粘结力是决定粉煤灰砖砌体抗剪性能的关键因素,此外,块体和砂浆的强度、水平灰缝和竖向灰缝的饱满度、施工因素等对粉煤灰砖砌体抗剪性能的影响也很大。3抗剪砌体配合比(1)不同砌筑砂浆砌筑对砌体通缝抗剪强度的影