薄灰缝砌筑加气混凝土砌体力学性能试验研究.pdf

全 国中文核心期刊 新 点 巍 薄灰缝砌筑加气温凝土砌体力学性能试验研究 杨伟军， 郏思文 ( 长沙理工大学， 湖 南 长沙4 1 0 0 7 6 ) 摘要 ： 加气混凝土材料作为能够满足节能6 5 要求的单一墙体材料， 在应用中存在厚砂浆灰缝热桥作用的问题。研究表明， 采 用薄层砂浆砌筑 ， 减少 了砂 浆用量 ， 砌体抗压强度随灰缝厚度 的减小而提高 ， 抗剪强度随灰缝 厚度 的减 小而 降低 。 关键词： 加气混凝土砌块； 薄层砂浆； 砌筑； 抗压强度； 抗剪强度 中图分类号： T U 5 2 2 3 + 2 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 1 ) 0 1 0 0 3 4 0 3 E x p e r i me n t a l r e s e a r c h o n me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f a e r a t e d c o n c r e t e ma s o n r y 1 = t h t h i n mo r t a r j o i n t Y A N G We ij u n ， J I A S i w e n ( C h a n g s h a Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y， Ch a n g s h a 41 0 0 7 6， Hu n a n， C hi n a ) Abs t r a c t ： As t h e o n l y wa l l ma t e ri a l wh i c h c a n s a v e 6 5 e n e r g y， a e r a t e d c o n c r e t e h a s t h e p r o b l e m o f t h e r mal b r i d g e i n t h i c k m o r t a r j o i n t d u ri n g a p p l i c a t i o n T h e a d o p t i o n o f t h i n m o rt a r j o i n t c a n n o t o n l y r e d u c e t h e q u a n t i t y o f m o r t ar， b u t a l s o i m p r o v e t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f t h e ma s o n r y a n d d e c r e a s e i t s s h e ar s t r e n g t h w i t h t h e r e d u c e o f j o i n t t h i c k n e s s K wo r d s ： a e r a t e d c o n c r e t e b l o c k ； t h i n mo l a r j o i n t ； ma s o n ic ； c o m p r e s s i v e s t r e n g t h ； s h e a r s t r e n gth 目前我国加气混凝土砌块砌筑灰缝厚度大多为 1 0 1 5 f i l m ， 灰缝对导热系数的影响很大， 大大降低了墙体的热工性 能， 此外， 还加大了砂浆材料的用量， 增加墙体的自重等。现 行欧洲国家砌块建筑普遍提倡使用薄灰缝砌筑技术， 灰缝厚 度不大于5 m m， 这不仅提高了砌体的热工性能， 对力学性能 也产生了一定的影响【1 I。而我们对不同灰缝厚度砌筑的加气 混凝土砌块砌体的力学性能却不甚了解。现通过对采用加气 混凝土砌块专用砂浆砌筑的1 2 个轴心抗压试件、 1 8 个抗剪 试件的试验结果进行分析， 研究灰缝厚度对加气混凝土砌块 砌体力学性能的影响。 1 试件设计 1 1 抗压试件设计 试验中， 加气混凝土砌块材料为长沙宝成建材有限公司 提供的B 0 6 A 3 5 粉煤灰加气混凝土砌块，砂浆采用长沙长 乐建材有限公司提供的加气混凝土专用砌筑砂浆。试件的设 计见表 1 ， 高厚比为3 6 3 3 7 0 。 收稿 日期： 2 0 1 0 1 0 0 9 作者简介 ： 杨伟 军， 男， 1 9 6 2年生 ， 湖 南益阳人， 教授， 博士后 ， 博士 生 导师 。联系 作者： 郏思文 ， 地 址： 长沙理工 大学金盆岭校区西苑 3栋 4 0 7寝室， 电话 ： 1 3 5 4 9 6 4 6 2 9 6 。 3 4 新型建筑材料 2 0 1 1 表 1 试件 的设计 试验在长沙理工大学公路学院试验室的5 0 t 压力机上进 行，砌体表面不够水平时在上承面上垫标准细砂 参照G B J 1 2 9 9 0 砌体基本力学性能试验方法标准 ， 加载时采用分级 加载的方法， 为方便读数以及充分量测试件的变形， 根据砌体 的轴心抗压强度设计值每次加载5 k N ， 直至试件破坏， 每级 荷载持荷 1 3 ra i n ， 每级荷载都记录试件测点标距内( 见图 1 ) 的变形值， 直到试件达到极限承载力无法读数为止。 施加荷载 时不得冲击试件， 其最大荷载读数即为试件的破坏荷载。 2 3 5 6 0 1 上 上 牛 I 2 Q Q l 迎 Z I l 6 0 0 2 0 0 6 0 0 2 0 0 图 1 抗压试件测点示意 1 2 抗剪试件设计 加气混凝土砌块砌体沿通缝抗剪强度试验采用双剪试 验， 试件制作参照G B J l 2 9 O 的规定进行。试件养护后， 将 试件翻转9 0 。 ， 使原水平灰缝处于竖直方向， 用 l ： 3 水泥砂浆 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 杨伟军， 等： 薄灰缝砌筑加气混凝土砌体力学性能试验研究 在试件上面2个受剪灰缝截面之间抹出1 个2 4 0 m in x 2 0 0 T I I 的受力面；在试件下面2 个受剪灰缝截面两边抹出1 个 2 4 0 m m x 2 0 0 m m的支撑面， 受力面与支撑面厚均为 1 0 m m 。试件 采用的砌块、 砂浆等材料与上述砌体轴压试件相同， 分3 组共 1 8 个试件组成。 试件制作及加载方式见图2 ( c 为水平灰缝厚 度) 。 试验采用匀速连续加荷， 加荷时避免冲击， 当有1 个受剪 面剪坏即认为试件破坏， 记录试件的破坏荷载值和破坏特征。 鱼 Q 卜 l= I_ k 一 r一 图2 沿通缝抗剪试件示意 2 试验结果与分析 2 1 抗压强度试验结果及分析 影响加气混凝土砌块砌体抗压强 度的因素很多 且复杂， 主要有 砌块及砂浆强度、 砌块尺寸、 砌筑质量等。这 些因 素的 改变 对加气混凝土砌块砌体抗压强度的影响均已 有 不同 程度 的研究， 而对砂浆灰缝厚度的影响目前研究较少， 大多限于理 论 上的 定性分析， 并没有实际 的试验数据来论证 其观点。 现结 合试验结果，分析砂浆灰缝厚度对加气混凝土砌块砌体抗压 强度的具体影响效果。 砌体受压后， 砌体内产生拉、 弯、 剪等复杂应力状态。 所谓 砂浆水平灰缝厚度对砌体抗压强度的影响，实质上就是它对 砌体内这种复杂应力综合作用不利影响的改善程度。灰缝越 厚， 灰缝内砂浆的横向变形则越大， 加剧了砌体内的复杂应力 状态， 砌块内的拉应力也就随之增大。 表2 是不同灰缝厚度下加气混凝土砌块砌体破坏强度 值。 由 表2 可以 看出， 加气混凝士砌块砌体 在不同 灰缝厚度情 况下， 其抗压强度有着明显的差异。C 2组砌体的抗压强度比 c 3 组砌体提高了8 4 ， C 1 组砌体更是比c 3 组砌体的抗压 强度提高了将近1 5 。由单个试件的抗压强度比较也容易看 出， 随着水平灰缝厚度的减小， 其抗压强度呈上升趋势， 这也 从试验数据上验证了砌体抗压强度随着灰缝厚度的减小而增 大的理论。 根据回归统计，目 前已经提出砂浆水平灰缝厚度c 对砖 砌体抗压强度影响系数的计算公式翻 ： 。 =1 l ； 灰缝厚度 l十U uq c c 对空心率约为 3 0 的空心砖砌体抗压强度的影响公式翻 ： l_ I _， 现 作 比 较 见 表 3 。 表 2 加气混凝土砌块砌体抗压强度试验结果 表 3 砂浆灰缝厚度对加气砌体抗压强度的影响 由表3 各影响系数可以明显看出， 总体随着c 的增大， 砌 体抗压强度逐渐降低， 但不同材料之间其变化量是有差别的。 从抗压强度影响系数的比值也可看出，加气混凝土砌块砌体 的灰缝影响系数 与普通砖砌体的影响系数 十分接近， 而与空心砖砌体的影响系数 ： 相差较大。 这是因为空心砖内 存在孔洞， 砖与砂浆的接触面积小， 因而承受砖内横向拉应力 的面积减小， 所以， 随着灰缝厚度的增加， 抗压强度下降得更 快。 而加气混凝土砌块与普通砖一样， 砌筑面与灰缝砂浆完全 接触， 故两者的影响系数相近。 值得提出的是， 从公式出发， 灰缝越薄( c 越小) ， 砌体强 度越高， 但有些块材砌筑面不完整或是灰缝过薄时， 其砂浆 不均匀性可能加大，砂中可能存在的小石子在灰缝中起刚 性点的作用， 此时会导致弯、 剪应力加大， 反而降低了砌体 的抗压强度。而加气混凝土砌块切割面规则， 加上专用砂浆 中所含砂粒细小， 没有小石子， 所以， 采用 3 5 m m厚薄灰缝 N E W BUl L Dl NG MAT E RI AL S 3 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 杨伟军， 等： 薄灰缝砌筑加气混凝土砌体力学性能试验研究 砌筑仍不会影响其均匀性。正如在试验中所采用的薄层灰 缝砌筑下， 砌体的抗压强度有明显的提高。可见， 采用薄层 砌筑的专用砂浆对提高加气混凝土砌块砌体的抗压强度十 分有利。 2 2 抗剪强度试验结果及分析 影响加气混凝土砌块砌体抗剪强度的因素较多，主要有 块体和砂浆的强度、 砌筑质量、 试验方法、 砂浆灰缝厚度、 砌块 尺寸等。 本次试验仅仅针对砂浆层灰缝厚度这一因素， 研究灰 缝厚度对加气混凝土砌块砌体抗剪强度的影响。 试验过程较为短促， 加载持续时间不长试件就被破坏。 在 破坏之前， 试件并没有开裂或者滑移的现象， 达到抗剪承载力 时砂浆层突然被剪坏， 在此之前观察不到任何破坏征兆。 试验 结果见表4 。 表 4 加气混凝土砌块砌体抗剪强度值 注： 司疑数值 ， 舍 去。 试验中所有试件均采用加气混凝土专用砂浆砌筑， 厚度 为2 1 1 m m 。之前有人提出， 砌体的抗剪强度如抗压强度一 样， 随着砂浆灰缝厚度的增大而减小， 但此次试验却证明了 这个结论对采用专用砂浆砌筑的加气混凝土砌块砌体不适 用。 由表4 可知， 在砂浆强度相同的情况下， 灰缝厚度为9 1 1 m m这一组砌体的抗剪强度高于薄灰缝砌筑的砌体。 V 3 组 砌体的抗剪强度为0 2 8 8 M P a ， 比V 1 组砌体的抗剪强度提高 3 6 新型建筑材料 2 0 1 1 1 了8 3 ， 比V 2 组砌体的抗剪强度提高了5 3 ， 并且破坏形态 也有所不同。 砂浆厚度的不同造成试件破坏形态也不相同园 ： 砂浆较薄 时， 厚度几乎可以忽略， 破坏的主要原因是砂浆受到的剪应力 超过其抗剪强度， 砂浆被剪断而破坏； 而当砂浆较厚时， 造成 剪应力集中在砂浆与砌块的粘结面上，并且由于砂浆厚度造 成剪应力的偏心等不均匀影响都集中在粘结面上，试件由 于 砂浆与砌块的粘结破坏而破坏。因为砂浆与砌块的粘结强度 大于砂浆自身的剪切强度， 所以， 灰缝厚度大的砌体抗剪强度 要高于灰缝较薄砌体的抗剪强度。 另外， 灰缝砂浆饱满度是影 响砌体抗剪强度的重要因素， 所以， 砌筑质量对砌体抗剪强度 的影响不容忽视。 南京新型建材厂对多孔砖砌体进行试验得出， 当水平和 竖向灰缝的饱满度为8 0 时，与饱满度为 1 0 0 的砌体相 比， 砌体抗剪强度降低 2 6 ， 在砌筑方式一定时， 砌体的抗 剪强度是随水平灰缝和竖向灰缝的砂浆饱满度增大成增长 关系。 在灰缝厚度很小的情况下，如V 1 组试件，砌筑难度加 大， 很难保证砂浆的饱满度， 砌筑时灰缝不够均匀、 密实， 导致 砂浆没有和砌块有较好的粘结，抗剪强度当然就低于灰缝厚 度达到 1 0 m m的v 3 组试件。 3 结语 ( 1 ) 随着灰缝厚度的减小， 加气混凝土砌块砌体的抗压强 度随之增大， 并且加气混凝土砌块切割平整， 完全可以实现薄 灰缝砌筑。 ( 2 ) 砌体的抗剪强度随着砂浆灰缝厚度的增大而减小的 理论并不适用于采用专用砂浆砌筑的加气混凝土砌块砌体， 本实验研究表明， 随着灰缝厚度的减小， 其抗剪强度也随之减 小。 ( 3 ) 专用砂浆在保证粘结面积、 减小灰缝厚度的同时， 提 高了加气混凝土砌块与砂浆的协调工作能力，值得推广。另 外， 砌筑质量对砌体抗压、 抗剪强度有较大影响， 因此， 建议选 择专业施工队伍进行施工， 以保证施工质量。 参考文献 ： 1 田学春 ， 董 孟能， 陈乔 加气 混凝土在 外墙 自保温 体系 中的应用 分析 J J 新 型建筑材料 ， 2 0 0 9 ( 2 ) ： 3 6 - 3 9 2 】 施楚贤 砌体结构【 M 】 4 版 北京 ： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 4 3 刘雪梅 蒸压 加气混凝土 承重砌体 力学性 能试验 研究【 D 天津 ： 天津大学， 2 0 0 5 A 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m