大孔洞率混凝土多孔砖砌体抗压性能试验研究.pdf

第 3 7卷第 6期 2 0 1 1年 1 2月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e l 8 7 大孔洞率混凝土多孔砖砌体抗压性能试验研究 甘立刚， 凌程建， 侯汝欣， 汪建兵 ( 四川省建筑科学研究院， 四川 成都6 1 0 0 8 1 ) 摘要： 以某实际工程为背景， 介绍了大孔洞率混凝土多孔砖砌体的抗压试验， 为结构设计计算提供技术依据。 关键词： 混凝土多孔砖； 抗压试验 ； 砌体应力一应变关系 中图分类号： T U 5 2 2 I 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 1 ) 0 61 8 7- 0 3 Ex p e r i m e n t a l s t u d y o n c o mpr e s s i v e p e r f o r ma nc e o f c o n c r e t e b r i c k s wi t h g r e a t q u a nt i t i e s o f h o l e s G A N L i g a n g ， L I N G C h e n g j i a n ， H O U R u x i n ， WA N G J i a n b i n g ( S i c h u a n I n s t i t u t e o f B u i l d i n g R e s e a r c h ， C h e n g d u 6 1 0 0 8 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e p r e s e n t w o r k i s b a s e d o n t h e c o n s t r u c t i o n p r o j e c t u s i n g c o n c r e t e b r i c k s w i t h g r e a t q u a n t i t i e s o f h o l e s T h e c o mp r e s s i v e p e r f o r ma n c e o f c o n c r e t e b r i c k s wi t h h o l e s wh i c h c a n b e b a s i s o f s t r u c t u r e d e s i g n c a l c u l a t i n g h a s b e e n i n t r o d u c e d K e y wo r d s ： c o n c r e t e b ri c k s w i t h h o l e s ； c o mp r e s s i o n t e s t ； ma s o n r y s t r e s s s t r a i n r e l a t i o n s h i p U 刖 吾 混凝土砖是近年来兴起替代粘土砖的新型墙体 材料之一。许多省 、 市 已广泛 推广应用混凝土砖和 混凝土多孔砖 ， 其产品规格较多。中国工程建设协 会标准 C E C S 2 5 7 ： 2 0 0 9 ( 混凝土砖建筑技术规范 明 确规定混凝土多孔砖的孔洞率不应大于 3 5 ， 其强 度等级分别为 MU 2 5 ， MU 2 0 ， MU 1 5 。四川省某企业 所生产的多排孔混凝土多孔砖设计T L N率为 4 7 ， 实际约为 4 3 ， 其强度等级分别 为 MU I 5 ， MU1 0 ， 其 主规格尺寸 为 2 9 0 m m x 2 4 0 mm x 1 1 5 mm和 2 9 0 m m x 1 9 0 mm1 1 5 mm， 如 图 1所示。某工程采用 了该企业生产的强度等级为 M U 1 0的混凝土多孔 砖， 但 G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 砌体结构设计规范 及其他 现行规范并未规定这种块材的砌体抗压强度设计指 标。为了探 明该块材的砌体抗压性能 ， 确保该工程 的结构安全性 ， 受建设方委托进行了本次试验研究。 1 试验方案 本次试验研究的 目的主要是确定这种块材的砌 体抗压强度计算指标。采用 3 种砂浆( 当地为特细 砂) 强度等级砌筑 3组标 准砌体抗 压试 件， 并 同时 制作混凝土砖底模砂浆试块， 各组对应的砖和砌筑 收稿 日期 ： 2 0 1 1 -O1 2 7 作者简介 ： 甘立 刚( 1 9 8 3一) ， 男 ， 四川广 安人 ， 硕士 ， 主要从事建筑 结 构检测及加 固。 E ma i l ： g a n l i g a n g 1 6 3 e o m 图 1 某企业所生产的混凝土多孔砖 Fi g 1 Co n c r e t e b r i c k s wi t h h o l e s p r o d u c e d b y a f a c t o r y 砂浆强度见表 1 。试件成型和试验严格执行现行国 家标准 G B J 1 2 9 9 0 砌体基本力学性能试验方法 标准 。 表 1 各组标准砌体 抗压试件数量 Ta bl e 1 The a mou nt of ma s onr y c o mpr e s s i v e s pe c i me ns 2 砌体抗压试验 混凝土多孑 L 砖砌体抗压试件截面尺寸为 2 4 0 m m x 4 6 0 m m， 高度为7皮砖加上下找平层， 总高约 为8 8 0 9 0 0 m m， 其高厚比|B 约为3 7 。试件宽侧面 及轴向变形测点布置状况如图2 所示。试件在室内 自然条件下养护 1 个月进行抗压试验。 1 8 8 四川建筑科学研究 第 3 7卷 口 二口 口 口 口 二 =二 图2 砌体宽侧面及轴向变形测点 F i g 2 Th e wi d e s i d e o f ma s o n r y a n d t e s t i n g p o i n t f o r a x i a l d e fl e c t i o n 试验设备为2 0 0 0 k N 压力试验机 ， 其试验结果 详见表 2 。试件宽面或窄面破坏基本一致 ， 个别试 件存在一边破坏重一边破坏轻的偏心受压状况； 试 验过程中， 部分块体边肋崩落， 如图3 所示。 图 3 试件块体边肋崩落 Fi g 3 The r i bs o f s pe c i m e n b r i c k av ala nc he 表2 混凝土多孔砖标准砌体抗压试验结果 Ta b l e 2 Th e c o mp r e s s i v e p e r f o r ma n c e o f c o n c r e t e b r i c k s wi t h h o l e s 现行国家标准 G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 砌体结构设计 规范 按下式计算烧结砖砌体的抗压强度平均值： f m=0 7 8 A ( 1+0 0 7 L) ( 1 ) 式中厂 m 砌体抗压强度平均值 ， MP a ； 块体( 砖) 抗压强度平均值， M P a ； 厂 2 砂浆抗压强度平均值 ， MP a 。 上述公式( 1 ) ， 主要是根据砖 的强度范围为 MU 7 5一MU 2 0和砂 浆的强度范 围为 M0 4一MI 5 经统计回归而得出的， 高强砖和高强砂浆的砌体抗 压统计数据较少 ， 该 回归公式应用于双高强情况时 ， 误差可能较大 。本次试验 中， 混凝土多孔砖的抗 压强度平均值为 l 3 2 M P a ， 高强砂浆为 1 6 6 M P a 。 本次试验仍参照上述公式 ( 1 ) 进行计算。混凝土多 孔砖砌体抗压试验结果满足规范要求。从试验结果 知 ， B组砖砌体砂浆强度低于 A组砖砌体， 而其抗压 强度却略高于 A组 ， 引起这一结果 的主要原 因是块 体强度的离散性和试验误差综合所致。 3 砌体抗压强度设计值 现行国家标准 G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 砌体结构设计 规范 关于砌体抗压强度平均值和设计值， 按下列 公式进行计算： -厂 k = ( 1 1 6 4 5 6 ) ( 2 ) ， = L y ( 3 ) 式中 j ( 砌体抗压强度平均值， M P a ； 砌体抗压强度标准值， M P a ； 厂 砌体抗压强度设计值 ， M P a ； 砌体结构的材料性能分项 系数 ， 一般 情况下， 宜按施工质量控 制等级为 B 级考虑 ， 取 f =1 6 ； 砌 体 抗 压 强 度 的变 异 系数 ， 取 6= 0 1 7。 上述公式中， 变异 系数 是根据全 国许多单位 按每组试件数量为 5 0件的试验结果 ， 综合分析统计 而确定的。本次试验 的每组试件仅有 6件 ， 组内变 异系数仅反映本次试验结果的离散性 ， 而不能作为 确定砌体抗压强度设计值厂 的依据。按照上述公式 对混凝土多孔砖砌体的抗压强度设计值进行计算表 明， A， B， c这 3组混凝土多孔砖砌体的抗压强度设 计值分别为 3 1 1 M P a ， 3 2 2 M P a ， 2 5 0 MP a 。 本次砌体抗压试件虽然是一般砖工在施工现场 制作的， 但试件尺寸较小， 且无砌筑速度要求， 其施 工质量优于一般工程墙体。为此， 建议对砌体抗压 强度设计值乘以 0 9的折减系数。某工程底层墙体 砌筑砂浆设计强度等级为 M1 0 ， 所 以， 以 C组试验 结果确定的砌体抗压强度设计值作为该工程底层墙 体受压承载力验算 的计算指标 ， 即该工程底层墙体 的抗压强度设计值取2 2 5 M P a 。 原国家标准G B J 3 7 3 砖石结构设计规范 规 定， 块体较大时， 砌体抗压强度可乘 以提高系数 C ， 甘立刚， 等： 大孔洞率混凝土多孔砖砌体抗压性能试验研究 l 8 9 提高系数按下式计算： c ： 2 ( 4 ) 1 式中 ， 砖的厚度， c m； f 砖的长度 ， e m。 本 次试验所采用 的大孔洞率混凝土多孔砖主规 格尺寸为 2 9 0 mm 2 4 0 mm1 1 5 mm， 按公式( 4 ) 计 算得砌体抗压强度提高系数 c 为 1 3 0 。 4 砌体受压时的 一 关 系及弹性 模量 进行混凝土多孔砖砌体抗压试验的同时， 测试 了部分试件在逐级荷载下的轴向变形值， 所测试件 的相对应力 f与轴向变形 8 值的关系如图4 6 所示。所测试件的弹性模量 E值见表 2 。 图4 A组砌体 g关系 F i g 4 Re l a t i o n s h i p b e t w e e n口 卜 o f A 图5 B组砌体 口 力L8关系 F i g 5 Re l a t i o nsh i p b e t w e e n ， 卜 e o f B 图 6 C组砌体 o f e关系 F i g 6 Re l a ti o n s h i p b e t w e e n 卜 8 o f C 现行国家标准 G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 砌体结构设计 规范 按下式计算烧结砖砌体的弹性模量( 砂浆强 度等级M 1 0 ) ： E =1 6 0 0 f ( 5 ) 式中 卜砌体的弹性模量， M P a ； 厂砌体抗压强度设计值 ， MP a 。 参照上述公式( 5 ) 对混凝土多孔砖砌体的弹性 模量进行计算表明， A， B两组混凝土多孔砖砌体的 弹性模量约为 5 0 0 0 MP a ， C组约为 4 0 0 0 MP a 。从试 验结果可知， 所测试件的弹性模量值远高于规范值。 与烧结普通砖砌体相 比， 混凝 土砖砌体水平灰缝减 少了5 0 ， 而砌体受压变形主要是灰缝受压变形， 因而混凝土砖砌体轴向变形小， 弹性模量大。高强 度砂浆的混凝土多孔砖砌体， 轴向变形值比低强度 砂浆砌体小， 即弹性模量 E值略高， 这一趋势与烧 结普通砖砌体是一致的。 5 结语和讨论 1 ) 根据试验结果 ， 某工程所采用的大孑 L 洞率混 凝土多孔砖底层墙体抗压强度设计值取 2 2 5 M P a 。 2 ) 大孔洞率混凝土多孔砖砌体抗压强度略高 于现行国家标准同强度等级的烧结普通砖砌体的设 计指标， 约提高 1 9 。按原国家标准 G B J 3 7 3 ( 砖 石结构设计规范 ， 砌体抗压强度提高系数 c 为 1 3 O 。实际采用的提高系数低于“ 7 3 ” 规范规定值。 这从另一角度论证 了采用 2 2 5 MP a 是可行 的。 3 ) 从砌体抗压试件试验破坏特征可见， 部分块 体边肋崩落， 同烧结普通砖砌体抗压试件相比， 破坏 后果更 为严重。建议块 体 边肋 厚度 不宜 小于 3 0 m m， 适当降低块体的空心率。无论是从提高砌体的 受力性能还是保证砌体工程耐久性， 这一建议是必 要的。 4 ) 由于条件限制， 本 次试验未进行大孑 L 洞率混 凝土多孔砖砌体抗剪试验。对于地震区采用大孑 L 洞 率混凝土多孔砖 ， 有待进一步试验研究 ， 以确定此种 砖砌体的抗剪性能。 5 ) 该工程所采用的大孔洞率 混凝土多孑 L 砖设 计不够合理 ， 主要是 四周边肋偏薄、 中部 3排孔 同尺 寸偏大。从工程现场可见， 砖的破碎率偏高。烧结 普通砖的断砖还可用于工程的次要受力部位， 这种 砖的断砖则不能再用。结合上述 ， 虽然这种砖的抗 压性能尚可 ， 但不宜进行大范围的推广应用。 参 考 文 献： 1 侯汝欣 大孔洞率条形孔多孔砖的砌体力学性能 J 四川建 筑科学研究， 2 0 0 2 ， 2 8 ( 4 ) ： 7 7 4 0 2 G B J 1 2 9 9 0砌体基本力学性能试验方法标准 s 北京： 中 国建筑工业出版社 ， 1 9 9 0 3 G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 砌体结构设计规范 s 北京： 中国建筑工业 出版社 。 2 0 0 2 4 G B J 3 7 3 砖石结构设计规范 s 北京： 中国建筑工业出版 社 ， 1 9 7 3