混凝土多排孔砖砌体抗剪性能试验研究.pdf

全国中文核 心期刊 杆 建巍 混 凝 土 多 排 孔 砖 砌 体 抗 剪 ，I 生能 试 验 研 究 胡 尚， 黄榜彪， 朱基珍 ， 杜云丹， 景嘉骅 ， 张向华， 汪涛 ( 广西工学院 土木建筑 工程系， 广 西 柳 州5 4 5 0 0 6 ) 摘要 ： 对不同强度等级砂浆砌筑的混凝土多排孔砖砌体进行抗剪性能试验。 结果表明， 混凝土多排孔砖砌体的抗剪强度明显高 于烧结普通砖、 烧结多孔砖和混凝土砌块砌体。提出了混凝土多排孔砖砌体的抗剪强度平均值计算公式 ，m = O 3 8 8 v： 及抗剪设计 值的建议取值 。 关键 词： 混凝土多排孔砖； 砌体； 砂浆强度： 抗剪强度 中图分类号： T U 5 0 2 6 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 2 8 0 3 Ex p e r i m e n t a l s t u d y o n s h e a r p r o p e r t y o f m a s o n r y ma d e o f c o n c r e t e m u l t i r O W h o l e b r i c k s HU S h a n g ， HU ANG Ba n g b i a o ， Z HU J i z h e n ， DU Y u n d a n ， J I NG J i a h u a ， Z HANG Xi a n g h u a， WANG T o o ( De p a r t me n t o f Ci v i l a n d Ar c h i t e c t u r e En g i n e e rin g ， Gu a n g x i Un i v e r s i t y o f T e c hn o l o g y， L i u z h o u 5 4 5 0 0 6， Gu a n g x i ， C hi n a ) Abs t r a c t ： S h e a r p r o p e r t i e s o f ma s o n r y ma d e o f c o n c r e t e mu l t i r o w h o l e b ric k s wi t h mo r t a r o f d i f f e r e n t s t r e n g t h g r a d e we r e t e s t e d Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s h e a r s t r e n gth o f t h e ma s o n r y ma d e o f c o n c r e t e mu l t i -r o w h o l e b ric k s i s o b v i o u s l y h i g h e r t h a n t h a t o f t h e ma s o mT ma de o f f i r e d c l a y b ric k ，f i r e d p o r o us b ric k a n d c o n c r e t e b l o c kTh e c a l c u l a t i o n f o r mu l a f o r a v e r a g e s he a r s t r e n gth v a l u e o f t h e ma s o n r y ma d e o f c o n c r e t e mu l t i - r o w h o l e b ri c k s ， i ， = O 3 8 8 X fi i s p u t f o r w a r d a n d t h e s u g g e s t e d s h e a r s t r e n g t b d e s i g n v a u e i s g i v e n Ke y wor ds： c o n c r e t e mu l t i r o w h o l e b r i c k ： ma s o n r y； mo rta r s t r e n g t h； s h e a r s t r e n g t h O 引言 混凝土多排孔砖能大量节约土地， 并避免因生产烧结砖 带来的环境污染问题， 具有明显的社会和环境效益I 1 】。然而， 在工程实践中， 由于砌体的抗剪强度相对较低， 因而抗震性能 较差， 在使用上受到一定限制， 其较大的抗压强度也得不到充 分发挥。因此， 一种新型砌体结构材料的推广应用， 必须以比 同类材料相同或更高的抗剪性能为前提。对于混凝土多排孔 砖， 提高其砌体的抗剪性能使其不低于黏土砖砌体， 并通过试 验研究取得可靠数据，是混凝土多排孔砖能够在广西乃至更 大范围应用的关键之一【2 _ 3 1 。 在混凝土多排孔砖研制过程中，采取一些措施增大砖表 面与砌筑砂浆咬合来提高砌体的抗剪强度1 4 ， 如： 4排半盲孔 基金项 目： 广西科技厅项 目 ( 桂科产 0 5 7 4 0 1 1 、 桂科攻 0 3 3 1 0 0 7 、 桂科攻 0 6 9 7 0 0 6 ) 收稿 日期： 2 0 1 1 0 3 1 6 作者简介： 胡尚， 男， 1 9 8 5年生 ， 湖南宁乡人 ， 硕士研 究生， 主要研究方 向： 新材料在结构中的应用。电话： 1 3 5 5 8 2 2 8 2 8 5 ， E n m i l ： h u s h a n g qq co rn 。 2 8 新型建筑材料 2 0 1 1 6 的外形、 上表面上压制出沿4 排孔轴线的槽等( 见图 I ) 。 混凝 土多排孔砖砌体的受剪性能测试结果表明其抗剪强度高于黏 土砖砌体。 图 1 混凝 土多排孔砖主砖示意 1 试验 1 1 试验方案 砌体的抗剪强度是砌体进行抗震验算的基本性能指标， 可分为沿通缝截面的抗剪强度和沿阶梯形截面的抗剪强度。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 胡尚， 等： 混凝土多排孔砖砌体抗剪性能试验研究 研究表明例 ： 由于实际工程中竖向灰缝的砂浆很难饱满， 并且 由 于 砂浆硬化时的收 缩而大大削弱甚至完全破坏竖向 灰缝与 砖的粘结。因此， 对于竖向灰缝的粘结强度可以不予考虑， 砌 体沿通缝截面和沿阶梯形截面的抗剪强度相等。本文只对砌 体沿通缝截面的抗剪强度进行试验研究。 混凝土多I I T L 砖砌体的受剪试件分为 l 8 组( 每组3 个) ， 单砖尺寸为2 4 0 m m x l 9 0 m m x l 1 5 fi l m ， 砖强度等级为M U 1 5 ， 砂浆强度等级有M1 5 、 M I O 、 M 7 5 、 M 5 等4 种。 试件的制作和 试验方法参照文献【 6 】 的规定进行。 试件采用3 层共9 块砖组 成的双剪试件， 控制灰缝厚度为 1 0 m m 。 试件砌筑完成后， 立 即在试件顶部平压3 层同类别的混凝土多排孔砖， 平压2 1 d ， 然后将试件立放， 先后对承压面和加载面采用 1 ： 3 水泥砂浆 找平， 找平厚度为 1 0 m m。试件在自 然条件下养护2 8 d 后进 行抗剪试验， 加载设备为5 0 0 0 k N的压力试验机， 采用匀速 连续加载方法， 速度按试件在 1 3 m i n内破坏进行控制。 1 2 试验现象 抗剪试件从加载至破坏没有明显的预兆，试件表面也未 见明显的裂缝开展。 当试件加压至受剪承载力极限时， 沿受剪 面发生突然破坏， 多数试件的破坏发生在一个受剪面， 破坏呈 明显的脆性特征。 破坏现象与文献【 7 】 一致。 试验表明， 混凝土 多I I T L 砖砌体的剪切破坏形态取决于砂浆强度、 销键作用等 多方面因素。 2 试验结果和分析 根据G B 5 0 0 0 3 -2 0 0 1 砌体结构设计规范 ( 简称砌体规 范) 中的有关规定， 砌体抗剪强度平均值 计算公式为： ，m =k ( 1 ) 式中： 厂与块体类别有关的系数， 对烧结普通砖、 烧结多 孔砖k s = O 1 2 5 ， 对混凝土砌块砌体k s = O 0 6 9 ； 砂浆抗压强度平均值， M P a 。 混凝土多排孔砖砌体沿通缝抗剪强度试验结果见表 1 。 全部试件抗剪强度的平均值随砂浆抗压强度平均值变化 的情况见图2 。 图2中还给出了砌体规范规定的烧结普通砖、 烧结多孔砖和混凝土砌块砌体抗剪强度平均值随砂浆抗压强 度平均值变化的曲线。 从图2 可以看出， 随着砂浆强度的增大， 砌体的抗剪强度也 增大； 混凝土多排孔砖砌体抗剪强度平均值明显高于其它几种 砌体。所以，这种新型墙体材料套用砌体规范公式明显过于保 守。 根据本次试验数据进行回归， 建议取 = o 4 3 1 ， 代入式( 1 ) ， 得 到混凝土多排孔砖砌体抗剪强度平均值修正计算公式为： 表 1 混凝土多排子 L 砖砌体抗剪试验结果 M P a 矗 0 f 0 0 0 0 0 注 ： 为砂浆 抗压强度 平均 值 ； ， 为实测 每组 3个 试件 的抗剪 强度平均值； 为按砌体规范公式计算出的烧结普通砖和烧结多 孔砖砌体 抗剪强度 平均值 ； 为 按砌体规 范公式计 算出 的混 凝土 砌块砌体 抗剪 强度 平均值 ； ， 。 为按线性 回归修正 公式计算 出的混 凝土多排孔砖砌体抗剪强度平均值 。 营 露 慧 蛙 屠 砌块砌体 图 2 抗剪强度平均值 比较 混凝土多排孔砖砌体抗剪强度统计分析结果见表2 。 表 2 混凝土多排 孑 L 砖砌体抗剪强度统计分析 从表2 可看出， 试验值与式( 2 ) 计算值的比值， 其平均值 大于l ( 为1 0 8 4 ) ， 变异系数 = 0 1 7 7 。 实测的砌体强度明显高 于规范公式的计算结果， 安全储备过大； 而修正公式与试验结 NE W BUI L DI NG M ATE R I AL S 2 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 胡尚， 等： 混凝土多排孔砖砌体抗剪性能试验研究 果符合较好， 计算结果的离散性不大， 安全储备合适。 由于混凝土多排孔砖采用半盲孔、 表面压槽等设计， 使用 反砌、 座浆挤压等施工工艺， 不但增大了砌体的剪切面而且更 好的形成了砂浆销键作用。 因此， 混凝土多排孔砖砌体的抗剪 强度比烧结普通砖、 烧结多孔砖和混凝土砌块都高出较多。 但 考虑到抗剪强度的离散性大， 施工和试验时的差异， 取0 9的 折减系数， 即k s = O 9 x O 4 3 1 = 0 3 8 8 ， 故混凝土多排孔砖砌体的 抗剪强度平均值为： ， m= O 3 8 8 、 ( 3 ) 此时， 试验值与计算值比值的均值为 = 1 2 0 4 ， 变异系数 6 = 0 2 3 7 3 抗剪强度设计值 根据G B 5 0 0 0 3 -2 0 0 1 ， 砌体结构的抗剪设计值和标准值 分别按下式确定： ， ( 4 ) ， ， ( 1 一 1 6 4 5 ) ( 5 ) 式中： 砌体抗剪强度设计值， M P a ； ， 砌体抗剪强度标准值， M P a ： f v 砌体抗剪强度平均值， M P a ； y f 砌体材料强度的分项系数， 砌体规范规定当施工 控制等级为B级时， 取T f = 1 6 ； 一 砌体抗剪强度的变异系数。 根据试验结果， 取抗剪强度试验值与式( 3 ) 计算值比值的 均值 x = 1 2 0 4 ， 变异系数6 = 0 2 3 7 ， 代入式( 4 ) 和式( 5 ) ， 得到混 凝土多排孔砖砌体抗剪强度的标准值和设计值的建议取值见 表3 ， 其中砖强度等级为M U 1 5 。 表 3 混凝土多排孔砖砌体抗剪强度取值 M P a 混凝土 4 11# L 砖砌体建议设计值与规范规定砌体设计值 的比较见表 4 。 表 4 各种砌体抗剪强度设计值比较 MP a 3 0 新型建筑材料 2 0 1 1 6 从表4 可以看出，混凝土多排孔砖砌体的抗剪强度设计 值远高于烧结普通砖、 烧结多孔砖砌体和混凝土、 轻骨料混凝 土砌块砌体。 但考虑到试验数据有限， 以及工程施工质量一般 低于试验砌筑质量，在进行工程设计时可考虑以烧结普通砖 砌体抗剪设计值的1 2 倍作为混凝土多排孔砖砌体抗剪强度 设计值。 4 结语 ( 1 ) 混凝土多排孔砖半盲孔、 表面压槽等设计， 使用反 砌、 座浆挤压等施工工艺， 不但增大了砌体的剪切面， 而且 更好的形成了砂浆销键作用，明显提高了砌体的抗剪强 度。 ( 2 ) 混凝土多排孔砖砌体的抗剪强度明显高于烧结普通 砖、 烧结多孔砖和混凝土砌块砌体的规范计算值。因此， 采用 现行规范中烧结普通砖、烧结多孔砖和混凝土砌块砌体抗剪 强度平均值的计算公式系数进行混凝土多排孔砖砌体的抗剪 强度计算过于保守， 不宜采用。 ( 3 ) 通过试验数据的回归分析， 给出了混凝土多排孔砖 砌体抗剪强度平均值的建议公式和建议设计值。 混凝土多排 孔砖砌体抗剪强度平均值计算公式为 ， ： 0 。 3 8 8 ， 此公 式与试验结果符合较好， 计算结果的离散性不大， 安全储备 合适。 ( 4 ) 考虑到试验数据有限， 以及工程施工质量一般低于 试验砌筑质量， 在进行工程设计时可考虑烧结普通砖砌体抗 剪设计值的 1 2 倍作为混凝土多排孔砖砌体抗剪强度设计 值。 参考文献： 【 1 黄榜彪 ， 胡尚， 景嘉骅， 等 混凝土多排孔砖砌体抗 玉试验及 数值 模拟l J 1 广西工学院学报 ， 2 0 1 0 ， 2 1 ( 1 ) ： 5 3 5 6 【 2 黄 榜彪 混凝土 多排 孔砖的性能及 应用研究【 M 南 宁： 广 西 人民 出版社， 2 0 0 7 3 黄榜彪 ， 梁 立新， 朱基 珍， 等 混凝 土多排孔砖的力学性能分析 II 1 l 广 西工学院学报 ， 2 0 0 5 ， 1 6 ( 2 ) ： 7 3 7 6 【4 黄榜彪 混凝土多排孔砖砌体裂缝的控制措施 广西工学院学 报 ， 2 0 0 4 ， 1 5 ( 2 ) ： 6 2 6 5 f 5 刘立新 ， 田高燕 表 面带凸凹槽蒸压粉 煤灰砖砌体受力性能 的试 验研 究闭 建筑结构， 2 0 1 0 ， 4 0( 1 ) ： 7 9 8 1 6 G B J l 2 9 9 0 ， 砌体基本力学性 能试验方法标准 s 】 f 7 杨伟军， 禹慧 混凝 土空心砖砌 体抗 剪强度 试验 研究f J f l 沙 交通 学院学报 ， 2 0 0 4 ( 3 ) ： 4 3 4 7 A 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m