高壓成型多排孔砌塊砌體力學(xué)性能試驗(yàn)研究★

高公略 王 巖 張若冰

(淮海工學(xué)院土木與港海工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005)

1 概述

高壓成型混凝土多排孔砌塊是一種新型節(jié)能墻材，可用于滿足夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能50%標(biāo)準(zhǔn)的自保溫外墻。在原材料的選擇上較為豐富，可充分利用尾礦廢料等地方資源，逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)粘土磚。其高壓成型工藝可確保水泥與粉煤灰等小顆粒材料界面間結(jié)構(gòu)致密均勻，產(chǎn)品干縮率小于0.03%，強(qiáng)度可達(dá)5 MPa～15 MPa，克服了常規(guī)振動成型混凝土砌塊易收縮的缺點(diǎn)；而孔洞率可達(dá)45%以上，因此實(shí)現(xiàn)了砌體塊材的低空隙率、高強(qiáng)度、低收縮率和隔熱保溫的有機(jī)統(tǒng)一。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

作為一種新型墻材，有必要對其基本力學(xué)性能進(jìn)行研究。針對非承重和承重兩種類型，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，給出了該砌塊砌體的抗壓、抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值的建議取值，為該墻體的設(shè)計施工提供了依據(jù)，并對該砌塊的進(jìn)一步研發(fā)提出了改進(jìn)建議。

3 非承重型砌塊砌體的力學(xué)性能試驗(yàn)

非承重型多排孔砌塊砌體主要用作填充墻，采用MU5型多排孔砌塊(240 mm×240 mm×115 mm)和配套砌筑保溫砂漿組砌而成，并在砌塊排孔中插入保溫片材。砌筑保溫砂漿按水∶干粉料=1∶2.38的比例配制，經(jīng)檢測基本達(dá)到M5的強(qiáng)度等級，稠度、分層度檢測合格，保水性良好。

3.1 砌體的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

3.1.1試件制作及加載方案

砌體的抗壓試件尺寸采用240 mm×370 mm×740 mm(厚×寬×高)，高厚比β=3.08。抗壓試驗(yàn)加載裝置見圖1。

3.1.2試驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果

試驗(yàn)現(xiàn)象見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表1。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)砌體開裂一般始于側(cè)面，且多發(fā)生在砌塊的排孔處。

3.2 砌體的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)

3.2.1試件制作及加載方案

砌體的抗剪試件尺寸采用240 mm×240 mm×365 mm(厚×寬×高)?？辜粼囼?yàn)加載裝置見圖3。

表1 砌體抗壓強(qiáng)度(一)

極限破壞荷載/kN抗壓強(qiáng)度/MPa試件號試驗(yàn)值平均值平均值標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計值Y1234Y4251Y52202352.652.361.47

3.2.2試驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果

試驗(yàn)現(xiàn)象見圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表2。砌體的破壞大都發(fā)生在砂漿層與塊體的粘結(jié)面，其破壞面較為平整。

4 承重型砌塊砌體的力學(xué)性能試驗(yàn)

承重型多排孔砌塊砌體主要適用于砌體結(jié)構(gòu)的墻體。外墻采用370墻，可由40 mm×240 mm×115 mm和115 mm×240 mm×115 mm兩種規(guī)格的MU10型砌塊組砌而成，實(shí)際墻厚365 mm，內(nèi)墻仍采用240墻。砌體應(yīng)錯縫搭砌，上下皮搭砌長度不得小于60 mm。采用普通砌筑砂漿組砌，砌塊排孔中不插保溫片材(見圖5)。

表2 砌體沿通縫抗剪強(qiáng)度(一)

4.1 砌體的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

砌體的抗壓試件尺寸采用365 mm×490 mm×885 mm(厚×寬×高)，加載方案與非承重型相同。試驗(yàn)現(xiàn)象如圖6所示，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 砌體抗壓強(qiáng)度(二)

極限破壞荷載/kN抗壓強(qiáng)度/MPa試件號試驗(yàn)值平均值平均值標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計值YQ1375YQ2275YQ43023171.771.300.81

4.2 砌體的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)

砌體的抗剪試件尺寸采用365 mm×240 mm×365 mm(厚×寬×高)，加載方案與非承重型相同。試驗(yàn)現(xiàn)象如圖7所示，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

5 試驗(yàn)結(jié)論

1)非承重型多排孔砌塊砌體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值為2.36 MPa，設(shè)計值為1.47 MPa。與普通粘土磚墻(MU10+M5)的抗壓強(qiáng)度(設(shè)計值為1.5 MPa)相當(dāng)。

2)非承重型多排孔砌塊砌體沿通縫抗剪強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值為0.11 MPa，設(shè)計值為0.07 MPa。相當(dāng)于普通粘土磚墻采用普通砌筑砂漿(M2.5)的抗剪強(qiáng)度(設(shè)計值為0.08 MPa)。

3)承重型多排孔砌塊砌體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值為1.30 MPa，設(shè)計值為0.81 MPa。相當(dāng)于混凝土小砌塊砌體(MU3.5+M2.5)的抗壓強(qiáng)度(設(shè)計值為0.8 MPa)。

4)承重型多排孔砌塊砌體沿通縫抗剪強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值為0.18 MPa，設(shè)計值為0.11 MPa。與普通粘土磚墻采用普通砌筑砂漿(M5)的抗剪強(qiáng)度(設(shè)計值為0.11 MPa)相當(dāng)。

5)非承重型和承重型抗剪試驗(yàn)中，砌體的破壞大都發(fā)生在砂漿層與塊體的粘結(jié)面，其破壞面較為平整，這說明塊體強(qiáng)度高于砂漿強(qiáng)度。水平灰縫嵌入孔洞，受剪時存在一定的銷栓作用。

6 改進(jìn)建議

1)高壓成型混凝土多排孔砌塊的研發(fā)目標(biāo)不僅僅是高強(qiáng)度，還應(yīng)是高性能。

2)在非承重型和承重型抗壓試驗(yàn)中，普遍發(fā)現(xiàn)砌體開裂一般始于側(cè)面，且多發(fā)生在砌塊的排孔處，這表明砌塊的縱肋之間聯(lián)結(jié)有待加強(qiáng)，建議適當(dāng)增加短肋的壁厚。

3)水平及豎向灰縫的砂漿與砌塊粘結(jié)不良，建議將砌塊上下表面改為鋸齒狀。

4)加強(qiáng)砌塊內(nèi)部骨料之間的粘結(jié)，建議適當(dāng)增加水灰比。