蒸壓粉煤灰磚與專用砂漿配砌的砌體抗剪強度試驗研究

蒸壓粉煤灰磚與專用砂漿配砌的砌體抗剪強度試驗研究

利用蒸汽粉碎石粉，可以節(jié)省土壤和垃圾，成為中國建筑材料的主要材料之一。它在20世紀60年代開始應(yīng)用于土木工程。由于早期生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)工藝及制備和應(yīng)用技術(shù)所限,蒸壓粉煤灰磚在實際應(yīng)用中工程問題屢見不鮮,特別是墻體裂縫和耐久性問題相當突出,致使蒸壓粉煤灰磚逐漸淡出建筑市場。近年來,隨著高科技裝備研制成功、生產(chǎn)工藝的不斷完善及制磚設(shè)備和應(yīng)用的進步,尤其是在墻材革新的推動下,蒸壓粉煤灰磚又重返建筑市場,并在粉煤灰資源豐富地區(qū)已成為主要墻體材料。但是,近年來的工程實踐表明,蒸壓粉煤灰磚在工程應(yīng)用中的墻體裂縫和耐久性問題并沒有得到根本解決,究其原因在于產(chǎn)品質(zhì)量和應(yīng)用技術(shù)。本文僅就蒸壓粉煤灰磚及其主要砌體力學(xué)性能開展試驗研究,為編制材料標準和應(yīng)用技術(shù)標準提供依據(jù)。1蒸壓粉煤灰實心磚本試驗用磚為山西省某建材有限公司生產(chǎn)的強度等級為MU10的蒸壓粉煤灰實心磚,磚的尺寸為115mm×240mm×53mm。試驗時,隨機從企業(yè)送樣產(chǎn)品中抽取20塊磚,按標準試驗方法分別進行了抗壓和抗折試驗。1.1抗壓強度蒸壓粉煤灰磚的抗壓強度測試結(jié)果詳見表1。由表1可知,蒸壓粉煤灰磚的抗壓強度平均值為9.29MPa,強度等級低于MU10。1.2抗骨折強度蒸壓粉煤灰磚的抗折強度測試結(jié)果見表2。由表2可知,蒸壓粉煤灰磚的抗折強度平均值為2.56MPa。1.3磚體質(zhì)量的影響工程實踐和試驗研究表明,由于蒸壓粉煤灰磚的原材料及配合比、成型設(shè)備和成型工藝的差異,用單一抗壓強度指標確定其強度等級不盡科學(xué),實際工程中,雖然有時磚的抗壓強度達到某強度等級設(shè)計要求,但由于其抗折強度相對較低而導(dǎo)致墻體開裂的實例屢見不鮮。因此,用抗壓強度和折壓比兩項指標控制蒸壓粉煤灰磚的質(zhì)量,減少蒸壓粉煤灰磚墻體在重力荷載作用下過早開裂完全必要,科學(xué)合理確定磚的折壓比限值至關(guān)重要。若以實測的磚抗折強度平均值與其抗壓強度平均值的比值作為折壓比計算值,將導(dǎo)致計算折壓比偏低。實測值越高其計算折壓比越低,可能會出現(xiàn)同一強度等級的磚,實測抗壓強度平均值低的滿足折壓比要求,而實測抗壓強度平均值高的不滿足折壓比要求,這顯然是不合理的?？紤]這一因素,本文定義折壓比計算值為磚抗折強度平均值與其相應(yīng)強度等級的比值。由上述測試結(jié)果可知,山西省某建材有限公司生產(chǎn)的蒸壓粉煤灰實心磚的折壓比為0.26(按MU10計算)。中國工程建設(shè)協(xié)會標準《蒸壓粉煤灰磚建筑技術(shù)規(guī)范》(送審稿)規(guī)定承重蒸壓粉煤灰磚的最低強度等級為MU15,承重蒸壓粉煤灰磚的折壓比不應(yīng)低于0.25。顯然山西省某建材有限公司生產(chǎn)的蒸壓粉煤灰實心磚的抗壓強度不滿足該標準要求,而折壓比滿足該標準要求。影響蒸壓粉煤灰磚強度指標的因素諸多,生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)從各生產(chǎn)環(huán)節(jié)著手,提高產(chǎn)品質(zhì)量,以滿足工程應(yīng)用要求.2關(guān)于體積修復(fù)性能的研究2.1砂、外加劑及加劑砌筑砂漿的水泥采用遼寧某公司生產(chǎn)強度等級為32.5的普通硅酸鹽水泥;砂采用遼寧省渾河細砂,外加劑采用遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院配制的專用外加劑。砂漿試塊抗壓強度試驗按照JGJ/T70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》進行,砌筑專用砂漿實測抗壓強度平均值為11.8MPa。2.2試件與試驗方法本試驗共制作4組共24個試件,砌筑砂漿的實測強度分別為:專用砂漿厚灰縫11.8MPa2組、專用砂漿薄灰縫11.8MPa2組;專用砂漿薄灰縫設(shè)計厚度為5mm、專用砂漿厚灰縫設(shè)計厚度為10mm。試件由1名中等技術(shù)水平的瓦工按GB/T2542—2003《砌墻磚試驗方法》砌筑,按標準養(yǎng)護方法養(yǎng)護,試件如圖1所示。試驗方法執(zhí)行GBJ129—90《砌體基本力學(xué)性能試驗方法》。加載步驟:(1)測量受剪面尺寸,測量精度為1mm;(2)將抗剪試件放在鋼墊板上,試件的中心線應(yīng)與液壓千斤頂?shù)闹行膶R;(3)抗剪試驗采用勻速連續(xù)加荷方法以避免沖擊,加荷速度按試件在1~3min內(nèi)破壞進行控制,當有一個受剪面破壞即認為試件破壞,記錄破壞荷載值和試件破壞特征。加載裝置采用100t液壓式壓力機,數(shù)據(jù)采集采用UCOM-70A,試驗過程中注意觀察并記錄試件截面的破壞情況及試件是單面破壞還是雙面破壞。2.3砌體通縫抗剪試驗試件的抗剪強度計算結(jié)果取值應(yīng)精確至0.01MPa。專用砂漿砌筑的試件由于砌筑砂漿工作性能的原因,砌筑灰縫的實測厚度:薄灰縫厚度為7~8mm,厚灰縫厚度為11~12mm。砌體通縫抗剪試驗結(jié)果見表3。表3中計算標準值的變異系數(shù)取0.18,計算設(shè)計值的分項系數(shù)取1.6。由表3可知,專用砌筑砂漿砌體通縫抗剪強度計算設(shè)計值小于GB50003—2001《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的相應(yīng)設(shè)計值。砌體通縫抗剪試件破壞狀態(tài)見圖2。由圖2可知,粉煤灰實心磚砌體的受剪破壞是毫無預(yù)兆的脆性破壞。達到極限承載力后,荷載迅速下降而變形急劇增加,宏觀表現(xiàn)為整個試件沿通縫處砂漿與磚的粘結(jié)面完全劈開,形成2個相互錯動的獨立面,破壞面表面光滑平整,破壞形態(tài)有單剪面破壞[圖2(a)]、雙剪面破壞[圖2(c)]、磚塊體破壞(圖2(b)]等3種破壞形式。本次試驗大多數(shù)情況是沿砂漿灰縫面破壞,單剪面破壞比雙剪面破壞數(shù)量略高,當為雙剪面破壞時,2個剪切面中總有抗剪承載力弱的那一面先破壞,另一面也隨之迅速破壞,很少有2個剪切面同時破壞的情況。由此可看出,砂漿與磚之間的粘結(jié)力是決定粉煤灰磚砌體抗剪性能的關(guān)鍵因素,此外,塊體和砂漿的強度、水平灰縫和豎向灰縫的飽滿度、施工因素等對粉煤灰磚砌體抗剪性能的影響也很大。3抗剪砌體配合比(1)不同砌筑砂漿砌筑對砌體通縫抗剪強度的影