普通干混砂漿在砌體中的應(yīng)用研究

普通干混砂漿在砌體中的應(yīng)用研究

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑材料也朝著高質(zhì)量、低碳和環(huán)保的方向發(fā)展。干混砂漿取代現(xiàn)場(chǎng)攪拌砂漿是必然的趨勢(shì)。研究成果顯示,干混砂漿的工廠化生產(chǎn)、精確的計(jì)量、專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為干混砂漿的質(zhì)量提供了可靠的保證,稠化粉等外加劑的摻入使干混砂漿相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)攪拌砂漿的工作性能和力學(xué)性能有了質(zhì)的改善。本文主要研究摻稠化粉砂漿對(duì)砌體基本性能的影響。本文選用的稠化粉配方為羥丙基甲基纖維素醚(100000MPa·s)∶淀粉醚∶木鈣=1∶0.67∶6.67(質(zhì)量比)。通過試驗(yàn)測(cè)得新拌普通干混砌筑砂漿的基本性能:用水量為18%,稠度為70mm,保水率為90%,凝結(jié)時(shí)間為5.5h,28d抗壓強(qiáng)度為12.3MPa,均能很好滿足規(guī)范要求。本試驗(yàn)選取干混砂漿、現(xiàn)場(chǎng)攪拌水泥砂漿及不摻稠化粉的粉煤灰—水泥砂漿,分別砌筑6組砌體試件,依據(jù)《砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50129-2011)進(jìn)行砌體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度試驗(yàn),研究稠化粉的摻入對(duì)砌體力學(xué)性能的影響規(guī)律,并研究3種砂漿的熱工性能,為商品砂漿的推廣奠定一些理論基礎(chǔ)。1纖維增強(qiáng)砂漿抗壓強(qiáng)度及熱性能試驗(yàn)選用普通粘土磚,依據(jù)《砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50129-2011),研究普通干混砂漿與普通粘土磚的組合砌體的抗壓強(qiáng)度及砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度。通過熱工性能試驗(yàn)比較干混砂漿與傳統(tǒng)水泥砂漿的熱工性能。對(duì)比普通干混砌筑砂漿和傳統(tǒng)水泥砂漿砌筑的砌體力學(xué)性能,對(duì)比分析普通干混砌筑砂漿和傳統(tǒng)水泥砂漿的熱工性能。2砂漿性能試驗(yàn)試驗(yàn)所用材料:力學(xué)性能試驗(yàn)選用外形尺寸為240mm×115mm×53mm普通粘土磚,熱工性能采用標(biāo)準(zhǔn)砂漿試塊,所用砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M7.5。砌體力學(xué)性能、砂漿熱工性能試驗(yàn)選用3種不同的砂漿配方,以進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。試件樣品1為不摻入稠化粉的粉煤灰—水泥砂漿配方,編號(hào)為DB;試件樣品2為干混砂漿配方,編號(hào)為BZ;試件樣品3為傳統(tǒng)水泥砂漿配方,編號(hào)為CT。3力學(xué)能力3.1抗壓試驗(yàn)3.1.1縫的位置和發(fā)展試件開裂后位移采集儀顯示數(shù)據(jù)增長(zhǎng)加快,特別是加載后期走速相當(dāng)快,數(shù)據(jù)增長(zhǎng)很大。裂縫最先出現(xiàn)在砂漿層,裂縫出現(xiàn)的位置及發(fā)展現(xiàn)象是非常類似的,表現(xiàn)在砌體窄面單磚首先開裂,一般是第二塊單磚,位于中間豎縫附近。隨著加載的進(jìn)行,裂縫也在不斷地延伸和發(fā)展,單磚內(nèi)的裂縫發(fā)展成為貫通幾皮磚的豎向裂縫,此時(shí)寬面上角出現(xiàn)裂縫,并迅速沿灰縫向下發(fā)展形成主裂縫,最后各側(cè)的主裂縫貫通,聽到“砰”的一聲,宣告試件破壞(圖1~圖3)。3.1.2砌體的開裂荷載單個(gè)試件的抗壓強(qiáng)度按下式計(jì)算:式中fc,m為試件的抗壓強(qiáng)度,MPa;N為破壞荷載,kN;A為試件的截面面積,mm2。砌體軸心抗壓強(qiáng)度平均值的計(jì)算公式為:式中fm為砌體軸心抗壓強(qiáng)度平均值,f1、f2為砂漿及砌塊的抗壓強(qiáng)度平均值,試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。試驗(yàn)結(jié)果顯示,DB的開裂荷載約為極限荷載的41.86%~53.66%,BZ的開裂荷載約為極限荷載的41.51%~55.32%,CT的開裂荷載約為極限荷載的40.00%~66.67%。DB砌體的開裂荷載平均值為213.3kN,極限荷載平均值為463.8kN,極限強(qiáng)度平均值為5.6MPa,大于按規(guī)范計(jì)算強(qiáng)度平均值4.76MPa,大于率為17.65%;BZ砌體的開裂荷載平均值為252.5kN,極限荷載平均值為500kN,極限強(qiáng)度為6.21MPa,大于按規(guī)范計(jì)算強(qiáng)度平均值4.75MPa,大于率為30.74%;CT砌體的開裂荷載平均值為203.2kN,極限荷載平均值為371.7kN,極限強(qiáng)度為4.49MPa,小于按規(guī)范計(jì)算強(qiáng)度平均值4.79MPa,小于率為6.26%。DB、BZ和CT中磚強(qiáng)度利用率分別為35.4%、39.3%和28.4%,即磚的強(qiáng)度利用率BZ>DB>CT。干混砂漿與砌塊的粘結(jié)強(qiáng)度高于傳統(tǒng)砂漿,同時(shí)由于干混砂漿的保水性能優(yōu)于傳統(tǒng)水泥砂漿,所以在后期干混砂漿的強(qiáng)度損失率低于傳統(tǒng)水泥砂漿,故利用干混砂漿砌筑的砌體初裂荷載大于傳統(tǒng)砂漿砌筑的砌體,極限抗壓強(qiáng)度高于傳統(tǒng)水泥砂漿砌筑的砌體。由于加入稠化粉后干混砂漿的和易性好,其優(yōu)良的保水性和粘結(jié)性使得砂漿和砌塊的組合作用效果更好、整體性更強(qiáng),所以隨著稠化粉的加入,利用不同砂漿砌筑的砌體中磚的強(qiáng)度利用率也隨之增大。3.1.3應(yīng)力—砌體應(yīng)力—應(yīng)變曲線的繪制砌體加載時(shí)采用每30kN為一級(jí)的分級(jí)加載,直到試件破壞。記錄位移計(jì)上每一級(jí)載荷的縱向位移讀數(shù),用每級(jí)載荷的縱向位移除以標(biāo)距,得到砌體的縱向位移,繪制成的砌體應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖4~圖6所示。由圖4~圖6可以看出,應(yīng)力—應(yīng)變曲線開始階段呈線性增長(zhǎng),屬于彈性階段;當(dāng)砌體一旦出現(xiàn)裂縫,曲線就出現(xiàn)彎折,變形劇增,曲線表現(xiàn)為緩慢上升直至水平;裂縫增大到后期,位移計(jì)讀數(shù)呈倍數(shù)的快速增大。3.2抗疲勞試驗(yàn)，祖母及開口3.2.1剪試件的破壞圖7為砌體沿通縫截面抗剪的破壞形態(tài)。利用3種不同的砂漿進(jìn)行砌筑的砌體,其破壞形態(tài)大體一致,都是在受壓過程中,抗剪試件從加載至破壞沒有明顯的預(yù)兆,試件表面也未見明顯的裂縫開展,當(dāng)試件加壓至受剪承載力極限時(shí),沿受剪面發(fā)生突然的破壞,即當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí),聽到啪的一聲,試件破壞。破壞發(fā)生在砂漿層與塊體的粘結(jié)面,基本都是單剪面破壞,破壞呈明顯的脆性特征。破壞面基本是平整的,個(gè)別砌體的砂漿出現(xiàn)和砌塊連接,此種情況的砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度一般比較高。3.2.2砌體抗剪強(qiáng)度依據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》,砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度平均值采用下列公式計(jì)算:其中f2為砂漿平均抗壓強(qiáng)度。表3為砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。由表3可知,不摻入稠化粉的粉煤灰—水泥砂漿砌筑的砌塊沿通縫截面抗剪強(qiáng)度實(shí)測(cè)值等于按規(guī)范計(jì)算值;摻入稠化粉的普通干混砂漿砌筑的砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度實(shí)測(cè)值大于按規(guī)范計(jì)算值;傳統(tǒng)水泥砂漿砌筑砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度實(shí)測(cè)值小于按規(guī)范計(jì)算值。磚砌體沿通縫截面的抗剪強(qiáng)度,取決于磚與砂漿之間的切向粘結(jié)力,因而,影響磚砌體抗剪強(qiáng)度的因素,關(guān)鍵是砌筑砂漿的種類、強(qiáng)度及其變異,其次是磚的標(biāo)號(hào)、含水率、表面特征(包括清潔程度)等。通過砌體小試件的試驗(yàn)證明,當(dāng)砂漿強(qiáng)度相同時(shí),采用摻入稠化粉的干混砂漿的試件,抗剪強(qiáng)度最高,其次是不摻入稠化粉的粉煤灰—水泥砂漿,最后是傳統(tǒng)水泥砂漿。試驗(yàn)的剪切破壞沿砌體灰縫截面,屬于剪摩破壞,破壞沒有出現(xiàn)因塊體破壞而喪失承載力的現(xiàn)象。單純受剪砌體的抗剪破壞主要取決于水平灰縫中砂漿與塊體的粘結(jié)強(qiáng)度,因此砂漿的強(qiáng)度影響較大,塊體的強(qiáng)度影響較小。本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,因砂漿抗壓強(qiáng)度相同,抗剪強(qiáng)度實(shí)測(cè)值基本相同,但也略有偏差,即抗剪強(qiáng)度實(shí)測(cè)值BZ>DB>CT,說明摻入稠化粉的干混砂漿與塊體的粘結(jié)強(qiáng)度最大。4砂漿導(dǎo)熱系數(shù)一般而言,在材料成分、表觀密度、平均溫度、含水率完全相同的條件下,均質(zhì)多孔材料的單位體積中氣孔數(shù)量越多,導(dǎo)熱系數(shù)越小;在孔隙率相同的條件下,孔隙尺寸愈大,導(dǎo)熱系數(shù)就愈大;孔隙相互連通比封閉而不連通的導(dǎo)熱系數(shù)要高。一般水泥砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)為0.93W/(m·k),試驗(yàn)測(cè)得傳統(tǒng)水泥砂漿穩(wěn)定導(dǎo)熱系數(shù)為1.00W/(m·k),粉煤灰的導(dǎo)熱系數(shù)為0.23W/(m·k)。不同配方砂漿導(dǎo)熱系數(shù)隨時(shí)間變化規(guī)律曲線見圖8。由圖8可知,砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)在20d左右開始趨于穩(wěn)定狀態(tài),摻入稠化粉的干混砂漿導(dǎo)熱系數(shù)最小,為0.7727W/(m·k),不摻入稠化粉的粉煤灰—水泥砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)為0.9393W/(m·k)。即由于摻入粉煤灰的影響,粉煤灰—水泥砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)小于水泥砂漿,亦即粉煤灰—水泥砂漿保溫效果優(yōu)于傳統(tǒng)水泥砂漿。摻入稠化粉后干混砂漿的引氣作用,使砂漿孔隙率增大,導(dǎo)致?lián)饺氤砘酆蟮母苫焐皾{的導(dǎo)熱系數(shù)明顯小于粉煤灰—水泥砂漿,即摻入稠化粉后干混砂漿保溫效果優(yōu)于粉煤灰—水泥砂漿。5抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度(1)摻入稠化粉的干混砂漿砌筑的砌體,其