蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)分析

趙波

引言

隨著近些年來(lái)我國(guó)建筑行業(yè)的火熱發(fā)展，蒸壓加氣混凝土砌塊因其自身具有高強(qiáng)度、重量輕以及良好的保溫和抗震等優(yōu)勢(shì)性能而在建筑行業(yè)中得到了大范圍的推廣使用。通過(guò)將蒸壓加氣混凝土砌塊與鋼筋、纖維等其他結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行配合使用，使得建筑工程自身質(zhì)量水平以及使用性能得到了極大提高。而為了能夠準(zhǔn)確評(píng)估蒸壓加氣混凝土砌塊的具體狀態(tài)，有必要對(duì)其進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，基于此，本文將著重圍繞蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)進(jìn)行初步探究，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究人員提供必要參考。

1 試件要求與試件制作

為了有效說(shuō)明蒸壓加氣混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，本文通過(guò)以某真實(shí)試驗(yàn)案例為例。其在試驗(yàn)當(dāng)中使用的全部蒸壓加氣混凝土砌塊均為統(tǒng)一公司生產(chǎn)的成品，材料強(qiáng)度等級(jí)相一致，均為5MPa，外觀尺寸則統(tǒng)一為60cm×20cm×20cm，通過(guò)在自然狀態(tài)下進(jìn)行為期一個(gè)月的養(yǎng)護(hù)之后，對(duì)試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。

首先在砌塊進(jìn)行鋪漿砌筑的制備試件的過(guò)程前，嚴(yán)格參照GB/T11969-2008蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法以及GB/T11968-2006蒸壓加氣混凝土評(píng)定方法進(jìn)行規(guī)范操作。針對(duì)其原本的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行先期測(cè)定，然后進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)步驟。在此次蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)當(dāng)中，總共制備了五組試件，按照A、B、C、D、E的順序進(jìn)行排列，其中每一組試件中各含有六個(gè)試樣，同樣按照該順序進(jìn)行排列。而除卻試件D的灰縫厚度范圍在4～6mm之間，其他所有試件的灰縫厚度均在9～12mm之間。為了有效保障試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性與科學(xué)性，全部試件砌筑均為同一技術(shù)人員，其在將殘留在砌塊表面的灰塵和雜物徹底清除干凈后進(jìn)行鋪漿砌筑，并使用橡皮錘敲擊砌塊使得灰縫得以更加飽滿密實(shí)，避免對(duì)試件后續(xù)的抗壓強(qiáng)度檢測(cè)產(chǎn)生不必要的干擾。在完成所有試件砌筑之后，工作人員在保障環(huán)境溫度為17～23℃之間下對(duì)其進(jìn)行為期一個(gè)月的養(yǎng)護(hù)。

2 蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)流程

在此次蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)當(dāng)中，檢測(cè)人員通過(guò)使用200t液壓試驗(yàn)機(jī)，在進(jìn)行檢測(cè)之前選取各組試件的3/4、2/4以及1/4位置處，對(duì)其厚度和寬度進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，保障測(cè)量精度誤差不超過(guò)±1mm。隨后通過(guò)利用機(jī)械千分表測(cè)量出每一組砌塊的橫向變形和縱向變形，在試件四個(gè)側(cè)面位置處畫(huà)出豎向中心線，在砌體之上運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)表示粘貼表座[1]?？紤]到在對(duì)各組砌體進(jìn)行切割的過(guò)程中難以避免地會(huì)出現(xiàn)各種各樣的缺陷情況，影響試件頂面的平整度，因此在試驗(yàn)機(jī)承壓板當(dāng)中放置試件前，還應(yīng)當(dāng)墊上標(biāo)準(zhǔn)細(xì)砂墊，通過(guò)反復(fù)移動(dòng)試件使其能夠緊密貼合壓力機(jī)加載面。當(dāng)確保試件四個(gè)側(cè)面的豎向中心線全部對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)軸線后，均勻地將標(biāo)準(zhǔn)細(xì)砂薄撒于試件頂部，為后續(xù)安裝機(jī)械千分表創(chuàng)造有利條件。

在開(kāi)始進(jìn)行蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)人員首先需要預(yù)估其破壞荷載，而后在不超過(guò)預(yù)估值15%的范疇中反復(fù)進(jìn)行預(yù)壓，一般預(yù)壓次數(shù)需要控制在3～5次，通過(guò)使用預(yù)加載的手段適當(dāng)調(diào)整試件，保障其受壓均勻后便可以采用等速分級(jí)加載的方式，使得各級(jí)荷載均可以在事先預(yù)估破壞荷載值的10%以內(nèi)，在進(jìn)行大約30～60s的加載之后，如果已經(jīng)達(dá)到預(yù)估破壞荷載值的80%即可拆除儀表，并依照預(yù)先設(shè)定的加載速度進(jìn)行二次加載，直至試件被完全破壞即可。鑒于試件的含水率與其抗壓強(qiáng)度有著直接的影響關(guān)系，因此為了保障蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)的精準(zhǔn)性，需要將試件含水量控制在8～12%的范圍內(nèi)，如果試件含水率超出這一標(biāo)準(zhǔn)范圍，則需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的烘干處理。

3 蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果分析

3.1 抗壓承載力

通過(guò)對(duì)五組蒸壓加氣混凝土砌塊試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)之后，得到如表1所示的抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果。

表1 抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)分析表1可知，在五組試件當(dāng)中，試件D擁有最大抗壓強(qiáng)度，而試件A、試件B和試件C之間雖然在抗壓強(qiáng)度上存在一定差異，但差異變化相對(duì)較小[2]。當(dāng)蒸壓加氣混凝土砌塊處于受壓狀態(tài)下，34～58%的破壞荷載即為開(kāi)裂荷載，這也意味著開(kāi)裂試件相對(duì)較早，而無(wú)論砌筑方式如何發(fā)生變化，在開(kāi)裂后蒸壓加氣混凝土砌塊依然具有一定的抗壓強(qiáng)度和延展性，能夠有效承受一定壓力。因此也說(shuō)明，蒸壓加氣混凝土砌塊在抗壓強(qiáng)度不斷降低下，其變形力將逐漸加大。雖然根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，砌筑方式并不會(huì)對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響，但如果使用專用的砂漿，則能夠明顯提高砌塊的抗壓強(qiáng)度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，通過(guò)將專用砂漿靈活運(yùn)用在水平灰縫當(dāng)中，直接影響著蒸壓加氣混凝土砌塊的開(kāi)裂荷載，試驗(yàn)中砌塊強(qiáng)度平均利用率大約為72%。根據(jù)何偉文（2017）的相關(guān)研究可知，這一砌塊抗壓強(qiáng)度基本等同于M5混合砂漿以及MU10黏土磚等砌塊的抗壓強(qiáng)度[3]。

3.2 破壞形態(tài)分析

在蒸壓加氣混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)當(dāng)中，砌塊在不斷受壓后會(huì)產(chǎn)生裂開(kāi)的現(xiàn)象并伴隨出現(xiàn)大量裂縫，而通過(guò)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行觀察我們不難發(fā)現(xiàn)，通常在豎向灰縫以及與之距離相對(duì)較近的砌塊位置處，會(huì)率先出現(xiàn)裂縫，且多為豎直裂縫和傾斜裂縫，在開(kāi)裂前后還會(huì)伴隨出現(xiàn)輕微的響聲。當(dāng)荷載壓力越來(lái)越大時(shí)，沿豎向灰縫，試件最初產(chǎn)生的裂縫將迅速向下延伸擴(kuò)展，并形成平行貫通于加載方向的明顯裂縫。但在檢測(cè)試驗(yàn)當(dāng)中，有少數(shù)試件出現(xiàn)了極小的橫向裂縫，且裂縫擴(kuò)展速度極慢。隨著檢測(cè)時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，在砌塊的側(cè)面位置處開(kāi)始出現(xiàn)了新的裂縫，隨著荷載的不斷增加，砌體將會(huì)出現(xiàn)明顯的變形，而裂縫也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)向上、下方向同時(shí)擴(kuò)展延伸，其寬度越來(lái)越長(zhǎng)并最終將完整的試驗(yàn)砌塊分割成眾多小柱體，其相對(duì)薄弱的位置處則會(huì)出現(xiàn)明顯破壞現(xiàn)象。在試件開(kāi)始出現(xiàn)開(kāi)裂情況之后，試驗(yàn)機(jī)測(cè)力曲線出現(xiàn)了回退現(xiàn)象直至砌塊被徹底破壞。筆者在對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊進(jìn)行觀察和分析的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在其最先出現(xiàn)開(kāi)裂的位置處往往并不是其最終遭受徹底破壞的位置，而這也意味著在蒸壓加氣混凝土砌塊當(dāng)中，個(gè)別部分的細(xì)小裂縫并不一定會(huì)直接影響其最終抗壓強(qiáng)度和承載能力。而林珍奇（2014）也在其對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)的研究當(dāng)中指出，如果灰縫本身不平整或是厚度不均勻，均有可能導(dǎo)致在蒸壓加氣混凝土砌塊當(dāng)中出現(xiàn)水平裂縫[4]。

3.3 應(yīng)力應(yīng)變曲線

在此次對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中，可以直觀地了解到隨著砌塊受壓越來(lái)越大，其應(yīng)變也愈發(fā)變大。如圖1和圖2分別展示的就是試件A與試件B中應(yīng)力和應(yīng)變的變化關(guān)系。

通過(guò)對(duì)圖1～2給出的試件應(yīng)力和應(yīng)變曲線關(guān)系圖，可以分析出在蒸壓加氣混凝土砌塊在尚未出現(xiàn)裂縫前，其應(yīng)力和應(yīng)變曲線基本呈現(xiàn)為直線狀態(tài)。隨著承載力的持續(xù)增加，砌塊開(kāi)始逐漸出現(xiàn)裂縫，并使其應(yīng)變以及應(yīng)力曲線開(kāi)始向非線性方向發(fā)展。在開(kāi)裂荷載附近出現(xiàn)了明顯的曲線弧度，即表明當(dāng)蒸壓加氣混凝土砌塊出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象后，其彈性模量迅速減小，相比與砌塊的應(yīng)力速度，其應(yīng)變速度迅速加快，導(dǎo)致此時(shí)砌塊的應(yīng)力和應(yīng)變之間出現(xiàn)了非線性變化關(guān)系。

圖1 試件A應(yīng)力與應(yīng)變變化關(guān)系示意圖

圖2 試件B應(yīng)力與應(yīng)變變化關(guān)系示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度檢測(cè)進(jìn)行分析研究，在對(duì)試件要求與試件制備和抗壓強(qiáng)度檢測(cè)流程進(jìn)行準(zhǔn)確說(shuō)明下，以具體檢測(cè)試驗(yàn)案例指出在受壓狀態(tài)下，蒸壓加氣混凝土砌塊的開(kāi)裂荷載基本為34～58%的破壞荷載，雖然出現(xiàn)開(kāi)裂的時(shí)間相對(duì)較早，但砌塊即便出現(xiàn)開(kāi)裂后在一段時(shí)間內(nèi)也依然具備一定的抗壓強(qiáng)度和延展性。另外，試驗(yàn)中砌塊強(qiáng)度平均利用率大約為72%。且砌塊抗壓強(qiáng)度基本等同于M5混合砂漿以及MU10黏土磚等砌塊的抗壓強(qiáng)度，因此在建筑工程當(dāng)中運(yùn)用蒸壓加氣混凝土砌塊能夠有效幫助其提高承載能力，有助于保障建筑工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量。