a類蒸壓加氣混凝土砌塊砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)研究

a類蒸壓加氣混凝土砌塊砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)研究

0砌體力學(xué)性能中國(guó)的實(shí)驗(yàn)和研究主要集中在材料性能和用普通砂漿制成的氣混凝土砌塊上。然而，關(guān)于使用a類蒸汽加壓混凝土、同時(shí)使用普通砂漿和專業(yè)砂漿的基本力學(xué)性能的比較研究很少。作者以不同的方法制備了a類蒸壓混凝土的24個(gè)軸壓試劑和36個(gè)環(huán)境墻的抗彎試驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析，研究了a類蒸壓混凝土砌塊的基本力學(xué)能。1砂漿的制作和養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)采用的砌塊為北京現(xiàn)代建筑材料有限公司生產(chǎn)的蒸壓加氣混凝土砌塊,外型尺寸為600mm×240mm×250mm,強(qiáng)度等級(jí)為A5.0MPa.普通混合砂漿和專用砂漿的設(shè)計(jì)強(qiáng)度均為M5.0MPa.試驗(yàn)砌筑完成后,在自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)28d以上.1.1軸壓試件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)1.1.1無(wú)砂混凝土澆筑試件試驗(yàn)共設(shè)計(jì)4組軸壓試件,每組6個(gè),如表1所示.普通砂漿砌筑試件的灰縫厚度為9～12mm,專用砂漿砌筑試件灰縫厚度為4～6mm.鋼筋砌筑試件的配筋率0.68%,所用玻璃纖維每米可承受30kN的拉力.1.1.2軸壓塊試驗(yàn)設(shè)計(jì)中考慮的因素受壓構(gòu)件的截面尺寸為600mm×240mm,在砌體類型試件設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮了兩個(gè)影響因素.(1)海灘比較普通混合砂漿和專用砂漿對(duì)砌體抗壓強(qiáng)度的差別.(2)結(jié)構(gòu)對(duì)比在同時(shí)采用普通混合砂漿砌筑時(shí),采取不同構(gòu)造措施后其抗壓強(qiáng)度的變化.1.1.3試驗(yàn)加載和數(shù)據(jù)采集試驗(yàn)采用5000kN液壓式壓力試驗(yàn)機(jī)作為加載設(shè)備,試驗(yàn)前通過預(yù)加載的方式,盡量調(diào)整試件,使其均勻受壓.正式加載采用分級(jí)加載法,每級(jí)荷載約為破壞荷載的10%,在0.5～1.5min內(nèi)加完,并持荷1～2min后施加下一級(jí)荷載.施加荷載不得沖擊試件,其最大荷載即為試件的破壞荷載.試驗(yàn)時(shí)采用機(jī)械千分表和電子百分表測(cè)量砌體的變形,力傳感器測(cè)量所施加的垂直荷載,電子儀表數(shù)據(jù)均由UCAM-70A數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集.測(cè)點(diǎn)布置和試件示意圖如圖1所示.1.2抗彎試驗(yàn)單元的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)1.2.1受剪面為通縫抗剪面通縫抗剪試件采用的標(biāo)準(zhǔn)砌塊尺寸為530mm×240mm×250mm,試件幾何尺寸如表2和圖2所示,每個(gè)試件共有4個(gè)受剪面,由兩大兩小砌塊在水平方向砌筑而成,中皮2小砌塊間的豎灰縫留空(約30mm),且左右水平灰縫不得相連.表1中,KJ-P表示采用普通砂漿砌筑的通縫抗剪試件;KJ-SH,KJ-BJ,KJ-LZ,KJ-MAS分別表示采用上海,北京,蘭州,馬鞍山廠家的專用砂漿砌筑的通縫抗剪試件.1.2.2抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)加載方式如圖3所示.試驗(yàn)后記錄破壞荷載P(在計(jì)算試件承受的荷載時(shí),應(yīng)計(jì)入試驗(yàn)裝置的自重),并確定砌體水平通縫抗剪強(qiáng)度為fv=P2bl?(1)fv=Ρ2bl?(1)式中:fv為抗剪強(qiáng)度,MPa.2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.1軸壓試驗(yàn)2.1.1試驗(yàn)結(jié)果與破壞特征應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖4～7所示.從中可以觀察到,當(dāng)荷載較小時(shí),幾組試件應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系接近一直線,此時(shí)砌體無(wú)裂縫.說明砌體基本處于彈性工作階段,這階段對(duì)于KY-P和KY-Z試件應(yīng)力-應(yīng)變曲線處在0.3～0.4,而KY-PG和KY-PX試件處在0.5～0.6.在試件灰縫中配鋼筋和纖維之后,開裂/破壞荷載平均值在0.6左右.當(dāng)荷載繼續(xù)增加時(shí),砌體薄弱處,一般在豎向灰縫處首先出現(xiàn)裂縫.隨荷載增大,原有裂縫繼續(xù)擴(kuò)展延伸,并出現(xiàn)新的裂縫,形成部分貫通裂縫(對(duì)于配鋼筋和纖維試件,砌塊出現(xiàn)許多細(xì)小豎縫,說明應(yīng)力被分散).此時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系逐漸偏離直線,偏離程度隨荷載增長(zhǎng)而逐漸增大.當(dāng)臨近破壞荷載時(shí),砌體應(yīng)變急劇增長(zhǎng),裂縫迅速擴(kuò)展延伸,砌體劈裂肢解.最后伴隨著較大聲而發(fā)生破壞,破壞過程較為短促.由于破壞時(shí)變形太大,機(jī)械千分表無(wú)法讀數(shù),所以沒有繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段.砌體最后破壞有時(shí)并不發(fā)生在首先開裂的地方,說明砌體的局部微小裂縫并不影響最后的承載力.試件KY-P和KY-PX的最終破壞特征見圖8與圖9.2.1.2抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表3.根據(jù)砌體受力破壞機(jī)理,結(jié)合表3和圖4～7可以看出:對(duì)于平均抗壓強(qiáng)度值KY-Z最大,KY-P次之,KY-PG和KY-PX相當(dāng),它們差別都不大,說明在灰縫中配鋼筋和纖維對(duì)砌體抗壓強(qiáng)度提高并不明顯,數(shù)據(jù)中稍微偏低可能是砌筑質(zhì)量造成的;開裂/破壞荷載的平均值KY-PG與KY-PX相當(dāng),KY-Z次之,KY-P最差,說明在灰縫中配鋼筋和纖維明顯地提高了抗壓砌體的開裂強(qiáng)度(比KY-P提高24個(gè)百分點(diǎn),比KY-Z提高16個(gè)百分點(diǎn)),延遲了砌體的開裂,同時(shí)KY-Z比KY-P提高8個(gè)百分點(diǎn),反映出專用砂漿的灰縫飽滿度要比普通砂漿好,這與試驗(yàn)現(xiàn)象相吻合;另外在試驗(yàn)結(jié)果中可以看到,大部分軸壓試件的強(qiáng)度可達(dá)到砌塊抗壓強(qiáng)度的70%左右,其抗壓強(qiáng)度大致與MU10黏土磚、M5混合砂漿砌筑的砌體強(qiáng)度相當(dāng).2.2抗剪強(qiáng)度及破壞形態(tài)分析在試驗(yàn)中觀察到,通縫抗剪試件的破壞是突然發(fā)生的,有明顯的脆性破壞特征.表4所示是A類蒸壓加氣混凝土砌塊砌體通縫抗剪試件試驗(yàn)時(shí)的破壞荷載和抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果.根據(jù)表4的試驗(yàn)結(jié)果可以知道,在試驗(yàn)中SH專用砂漿平均抗剪強(qiáng)度為0.301MPa是普通混合砂漿的4倍;BJ專用砂漿平均抗剪強(qiáng)度為普通砂漿的5.3倍;LZ專用砂漿抗剪強(qiáng)度為0.09MPa,跟普通砂漿強(qiáng)度相近;MAS專用砂漿抗剪強(qiáng)度為0.195MPa,是普通砂漿的2.6倍.由于條件限制,試件是在室外砌筑、養(yǎng)護(hù)的,加之5月溫度較高,在砂漿強(qiáng)度未上來(lái)之前砂漿中的大部分水被砌塊吸收,使之水化反映不完全,最終造成普通砂漿砌筑試件的通縫抗剪強(qiáng)度較低,離散性較大.同時(shí)又反映出,為了保證蒸壓加氣混凝土砌塊砌體的施工質(zhì)量,建議使用正規(guī)廠家的專用砂漿進(jìn)行砌筑.從破壞形態(tài)來(lái)看,普通砂漿、LZ和MAS專用砂漿砌筑試件的破壞主要發(fā)生在砌塊與砂漿的粘結(jié)面,且大部分砂漿保留在抹漿面上(見圖10);而對(duì)于SH和BJ專用砂漿,破壞不僅發(fā)生在砌筑面上,部分試件側(cè)面砌塊也被彎斷(見圖11),說明砂漿與砌塊之間的粘結(jié)強(qiáng)度是比較高的.3抗壓砌體強(qiáng)度(1)A類蒸壓加氣混凝土砌體對(duì)砌塊的抗壓強(qiáng)度利用率較高,軸心受壓砌體抗壓強(qiáng)度為砌塊抗壓強(qiáng)度的70%左右.砌體的軸心抗壓強(qiáng)度與MU10黏土磚、M5混合砂漿砌筑的砌體強(qiáng)度相當(dāng).(2)在灰縫中配鋼筋和纖維對(duì)砌體的抗壓強(qiáng)度提高不大,但顯著地提高了抗壓砌體的開裂強(qiáng)度,延緩抗壓砌體開裂,提高其