凸凹槽蒸壓粉煤灰磚砌體抗壓性能試驗(yàn)研究

□張東嶺 □張 霞 □耿攀攀

（河南方正水利工程咨詢有限公司）

一、前言

隨著我國(guó)可持續(xù)發(fā)展方針的實(shí)施，在建筑領(lǐng)域，國(guó)家提出了節(jié)能、節(jié)土的墻體改革政策。目前以粉煤灰為主要材料來(lái)制做的建材制品主要是非承重墻體材料，承重墻體材料較少。蒸壓粉煤灰實(shí)心磚是一種新型的建筑材料，以粉煤灰、石灰為主要原料，摻加適量石膏和集料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)而成，具有節(jié)約能源、防止污染、保護(hù)環(huán)境、變廢為寶的優(yōu)點(diǎn)。

通過(guò)對(duì)蒸壓粉煤灰實(shí)心磚砌體進(jìn)行受壓試驗(yàn)研究，可以全面認(rèn)識(shí)該類磚砌體的抗壓性能，促進(jìn)蒸壓粉煤灰實(shí)心磚的利用，還可以為進(jìn)一步的試驗(yàn)研究及編制相應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)規(guī)程提供依據(jù)[1]。

二、試驗(yàn)方案和試件制作

（一）試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)所采用的蒸壓粉煤灰磚規(guī)格尺寸為240mm×115mm×53mm，強(qiáng)度等級(jí)為MU15；試驗(yàn)所用砂漿為混合砂漿，砂為中砂，強(qiáng)度等級(jí)分別為M7.5、M10和M15。本文抗壓試驗(yàn)的試件根據(jù)混合砂漿的強(qiáng)度等級(jí)分為3組，每一組3個(gè)試件，共9個(gè)試件。

（二）試件制作

根據(jù)《砌墻磚試驗(yàn)方法》（GB/T2542-2003）和《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》（JGJ70-90），試件的尺寸為 240mm×370mm×720mm，高度為12皮磚，為了保證試件上下截面均勻受壓，其上下表面均采用10mm厚的1：3水泥砂漿抹面，高厚比為3。具體砌筑方式如圖1所示。

圖1 試件側(cè)面及橫截面

三、抗壓試驗(yàn)

（一）試驗(yàn)過(guò)程

本試驗(yàn)所有試件都在同一臺(tái)500t壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。在試件養(yǎng)護(hù)28d后將開(kāi)始試驗(yàn)，試件由帶吊鉤的鋼墊板吊至試驗(yàn)機(jī)上。試件就位時(shí)，在承壓臺(tái)上均勻撒上一層干砂，然后將試件移置于砂上，左右磨動(dòng)試件兩次，保證承壓臺(tái)與試件底部、干砂緊密接觸，起到墊平的作用。試件再用幾何對(duì)中，使試件四個(gè)側(cè)面的豎向中線對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)的軸線。為了避免應(yīng)力集中，在試件頂部與加荷設(shè)備之間放置塑性墊板，如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)裝置

根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)》中的砌體極限承載力公式可以計(jì)算得到各個(gè)試件的極限承載力。本試驗(yàn)正式加載前，首先進(jìn)行預(yù)加載校正，預(yù)加載采用分級(jí)加載，但不宜超過(guò)試件極限荷載的5%。當(dāng)試件開(kāi)裂后，以極限承載力的10%進(jìn)行加載，直到試件破壞。試件破壞形式如圖3所示。

圖3 試件破壞形態(tài)

（二）抗壓試驗(yàn)參數(shù)

蒸壓粉煤灰實(shí)心磚砌體的抗壓試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

表1 受壓構(gòu)件幾何特征參數(shù)

（三）抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

式中：fc,m-試件抗壓強(qiáng)度（MPa）；N-試件的抗壓破壞荷載（N）；A-試件的截面面積（mm2）。

按照式（1）對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，得到試件的實(shí)測(cè)開(kāi)裂荷載和破壞荷載如表2所示。

通過(guò)對(duì)砌筑試件時(shí)制作的各組砂漿試件的抗壓強(qiáng)度測(cè)定，得到各組砂漿實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度平均值分別為7.6、10.3、15.3MPa。

試驗(yàn)中各試件實(shí)際抗壓強(qiáng)度由式（1）求得，其計(jì)算結(jié)果取值應(yīng)精確至0.01 MPa。

表2 試件抗壓強(qiáng)度分析表

四、砌體抗壓強(qiáng)度取值

（一）抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

砌體的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是一種特征值。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)的要求，將各類砌體的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度統(tǒng)一取為其強(qiáng)度分布的95%下分位值 (相當(dāng)于強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)平均值減去1.645倍的標(biāo)準(zhǔn)差σf，即從概率的意義上說(shuō)，在符合規(guī)定質(zhì)量的砌體強(qiáng)度實(shí)測(cè)總體中，砌體的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95%的保證率，由此定義，砌體的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk可按式（2）、（3）計(jì)算：

式中：fm-砌體的強(qiáng)度平均值；σf-砌體強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差；δf-砌體強(qiáng)度的變異系數(shù)。

試驗(yàn)變異系數(shù)δf=0.02，代入式（2）得：

（二）抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f是砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件按照承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)所采用的砌體強(qiáng)度代表值，為砌體強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值除以材料性能分項(xiàng)系數(shù)，按下式計(jì)算。

式中rf為砌體材料性能分項(xiàng)系數(shù)，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量保證體系，砂漿和混凝土強(qiáng)度變異程度的大小，砌筑工人技術(shù)等級(jí)等方面的綜合水平，將施工質(zhì)量控制等級(jí)分為A、B、C三級(jí)。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，施工質(zhì)量控制等級(jí)為B級(jí)時(shí)，砌體的材料分項(xiàng)系數(shù)取為rf=1.6，則砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 蒸壓粉煤灰磚砌體抗壓強(qiáng)度指標(biāo)（單位：MPa）

圖4 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值與粘土磚砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值比較

圖示4表明，蒸壓粉煤灰磚砌體的抗壓強(qiáng)度均高于現(xiàn)行《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的燒結(jié)黏土磚砌體相應(yīng)的強(qiáng)度，為穩(wěn)步推廣該磚作為新型承重墻體材料并考慮一定的安全儲(chǔ)備，建議蒸壓粉煤灰磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取與《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003-2001）規(guī)定的粘土實(shí)心磚砌體強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值相同，如表4所示。

表4 蒸壓粉煤灰磚砌體抗壓強(qiáng)度取值（單位：MPa）

五、結(jié)論

與粘土磚（燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚）砌體相比，表面帶凸凹槽的蒸壓粉煤灰磚砌體的抗壓強(qiáng)度均高于《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的粘土磚砌體相應(yīng)的強(qiáng)度，則采用《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的粘土磚的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是可行的。

[1]謝俊瑩，張東嶺等.蒸壓粉煤灰盲孔磚砌體抗剪性能的試驗(yàn)研究[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（4）.