第2章砌体材料种类和力学性能.docx
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第2章砌体材料种类和力学性能
第2章目录
2砌体材料、种类和力学性能
学习目标
了解砌体的材料、种类,熟悉砌体结构的受压、受拉、受弯、受剪性能和破坏特征,理解砌体结构的抗压、抗拉、抗弯和抗剪强度平均值计算公式,了解砌体结构的变形,砌体的弹性模量、剪切模量,以及砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦系数等性能。
2.1砌体材料
砌体是由块体和砂浆砌筑而成的整体材料。
块体和砂浆的强度等级是根据其抗压强度而划分的,是确定砌体在各种受力状态下强度的基础数据。
块体强度等级以符号“MU”(MasonryUnit)表示,砂浆强度等级以符合“M”(Mortar)表示,对于混凝土小型空心砌块砌体,砌筑砂浆的强度等级以符合“Mb”表示,灌孔混凝土的强度等级以符号“Cb”表示(其中的符号“b”指的是block)。
2.1.1块体
块体分为砖、砌块和石材三大类。
砖和砌块通常是按块体的高度尺寸划分的,块体高度小于180mm的称为砖,大于180mm的称为砌块。
1、砖
我国目前用作承重砌体结构的砖有烧结普通砖、烧结多孔砖和非烧结硅酸盐砖等。
(1)烧结普通砖
烧结普通砖又称粘土砖,是由粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰为主要原料,经过焙烧而成的实心或空洞率不大于15%且外形尺寸符合规定的砖。
目前,我国生产的烧结普通砖统一规格为240mm×115mm×53mm(长×宽×高),实心粘土砖的重力密度为16~18kN/m³,实心硅酸盐砖的重力密度为14~15kN/m³。
烧结普通砖的强度可以满足一般结构的要求,且耐久性、保温隔热性好,生产工艺简单,砌筑方便,故在建筑工程中被广泛应用。
多用作砌筑单层及多层房屋的承重墙、基础、隔墙和过梁,以及构筑物中的挡土墙、水池和烟囱等,同时还适用于作为潮湿环境及承受较高温度的砌体。
但是,由于生产粘土砖毁坏农田土地,浪费资源,我国许多省、市已禁止使用烧结普通粘土砖。
(2)烧结多孔砖
烧结多孔砖的外形尺寸,按《烧结多孔砖和多孔砌块》(GB13544—2011)规定,长度(L)可分为290mm、240mm、190mm,宽度(B)可分为240mm、190mm、180mm、175mm、140mm、115mm,高度(H)一般为90mm。
产品还可以有1/2长度或1/2宽度的配砖配套使用,有的多孔砖可与烧结普通砖搭配使用。
目前最常用的烧结多孔砖规格有(如图2-1所示):
KM1型:
190×190×90;其配砖尺寸:
190×90×90。
(图2-1(a)、(b))
KP1型:
240×115×90;(图2-1(c))
KP2型:
240×180×115;(图2-1(d))
KP1和KP2配砖尺寸:
240×115×115,或180×115×115;(图2-1(e)、(f))
图2-1常用的几种烧结多孔砖规格
(3)非烧结硅酸盐砖
以硅质材料和石灰为主要原料压制成坯并经高压蒸汽养护而成的实心砖统称为硅酸盐砖。
常用的有蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、炉渣砖、矿渣砖等,其规格尺寸同烧结普通砖。
蒸压灰砂砖是以石灰和砂为主要原料,经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的实心砖,简称灰砂砖。
用料中石英砂约占80%~90%,石灰约占10%~20%,色泽一般为灰白色。
这种砖不能用于温度长期超过200℃,受急冷、急热或有酸性介质侵蚀的建筑部位。
蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰为主要原料,掺加适量石膏和集料,经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖,简称粉煤灰砖。
这种砖的抗冻性、长期强度稳定性以及防水性能等均不及普通砖,可用于一般建筑结构的砌筑。
炉渣砖又称煤渣砖,是以炉渣为主要原料,掺配适量的石灰、石膏或其他碱性激发剂,经加水搅拌、消化、轮碾和蒸压养护而成。
这种砖的耐热温度可达300℃,能基本满足一般建筑的使用要求。
矿渣砖是以未经水淬处理的高炉矿渣为主要原料,掺配一定比例的石灰、粉煤灰或煤渣,经过原料制备、搅拌、消化、轮碾、半干压成型以及蒸汽养护等工序制成。
这种砖不能用于温度超过200℃,受急热、急冷或有酸性介质侵蚀的建筑部位,也不宜用于砌筑炉壁、烟囱之类承受高温的砌体。
2、砌块
砌块一般指混凝土空心砌块、加气混凝土砌块以及硅酸盐实心砌块,此外还有用粘土、煤矸石等为原料,经焙烧而制成的烧结空心砌块。
砌块按尺寸大小可分为小型、中型和大型三种,我国通常把砌块高度为180~350mm的称为小型砌块,高度为360~900mm的称为中型砌块,高度大于900mm的称为大型砌块,混凝土空心砌块的重力密度一般在在12~18kN/m³之间。
图2-2为常用的几种混凝土砌块。
我国目前在承重墙体材料中使用最为普遍的是混凝土小型空心砌块,它是由普通混凝土或轻集料混凝土制成,主要规格尺寸为390mm×190mm×190mm,空心率一般在25%~50%之间,一般简称为混凝土砌块或砌块。
小型砌块使用灵活,采用不同的砌筑方法可以在立面和平面上排列出不同的组合,使墙体符合使用要求,并能满足砌块的搭接要求。
但小型砌块比普通砖重,手工劳动强度大,中型和大型砌块则需要吊装机械。
采用较大尺寸的砌块代替小块砖砌筑砌体,可减轻劳动量并可加快施工进度,是墙体材料改革的一个重要方向。
由于砌块的尺寸比砖大,砌筑时能节约砂浆,但空心砌块孔洞率较大,使砂浆和块体的结合较差,因而砌块砌体的整体性和抗剪性能不如普通砖砌体。
当砌块使用不当时,也会因砌块干缩而产生干缩裂缝。
图2-2常用的几种混凝土砌块
3、石材
石材一般采用重质天然石,如花岗岩、砂岩、石灰岩等,具有强度高、抗冻性好、耐久性好等优点。
可作为承重墙体、基础、挡墙等。
石材导热系数大,在寒冷及炎热地区不宜作为建筑物外墙。
石材按其加工的外形规则程度分为料石和毛石两大类。
(1)料石
料石按照其加工的外形规则程度不同又可以划分为以下几种:
细料石:
通过细加工,外形规则,叠砌面凹入深度不大于10mm,截面的宽度、高度不小于200mm,且不小于长度的1/4。
半细料石:
规格尺寸同细料石,叠砌面凹入深度不大于15mm。
粗料石:
规格尺寸同上,叠砌面凹入深度不大于20mm。
毛料石:
外形大致方正,一般不需加工或稍加工修正,高度不小于200mm,叠砌面凹入深度不大于25mm的石材。
(2)毛石
毛石是形状不规则、中部厚度不小于200mm的块石。
4、混凝土小型空心砌块灌孔混凝土
混凝土小型空心砌块灌孔混凝土是砌块建筑灌注芯柱、孔洞的专用混凝土,是保证砌块建筑整体工作性能、抗震性能、承受局部荷载的施工配套材料。
它是由水泥、集料、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分,按一定比例采用机械搅拌后,用于浇筑混凝土小型空心砌块砌体芯柱或其他需要填实孔洞部位的混凝土。
其掺和料主要采用粉煤灰,外加剂包括减水剂、早强剂、促凝剂、缓凝剂、膨胀剂等。
混凝土小型空心砌块灌孔混凝土的强度划分为Cb40、Cb35、Cb30、Cb25和Cb20五个等级,相应于C40、C35、C30、C25和C20混凝土的抗压强度指标。
这种混凝土的拌和物应均匀、颜色一致,且不离析、不泌水,其坍落度不宜小于180mm。
5、块体材料的强度等级
根据标准试验方法得到的以“Mpa”表示的块体极限抗压强度按规定的评定方法确定的强度值称为该块体的强度等级,用符号“MU”表示。
(1)砖的强度等级
砖的强度等级按试验实测值来进行划分。
烧结普通砖、烧结多孔砖的强度等级有MU30、MU25、MU20、MUl5和MUl0,硅酸盐砖强度等级分为MU25、MU20、MUl5和MUl0,其中MU表示砌体中的块体(MasonryUnit),其后数字表示块体的抗压强度值,单位为MPa。
表2-1为烧结普通砖、烧结多孔砖强度等级指标。
表2-1烧结普通砖、烧结多孔砖强度等级指标(Mpa)
等级强度
抗压强度平均值
变异系数
抗压强度标准值
k
单块最小抗压强度值
MU30
30.O
30.O
25.O
MU25
25.O
18.O
22.O
MU20
20.O
14.O
16.O
MU15
15.O
10.O
12.O
MU10
10.O
6.5
7.5
(2)砌块的强度等级
混凝土空心砌块的强度等级是根据标准试验方法,按毛截面面积计算的极限抗压强度值来划分的。
混凝土小型空心砌块的强度等级为MU20、MUl5、MUl0、MU7.5和MU5五个等级。
(3)石材的强度等级
由于石材的大小和规格不一,石材的强度等级通常用3个边长为70mm的立方体试块进行抗压试验,按其破坏强度的平均值而确定。
石材的强度划分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20七个等级。
试件也可采用表2-2所列边长尺寸的立方体,但考虑尺寸效应的影响,应将破坏强度的平均值乘以表内相应的换算系数,以此确定石材的强度等级。
表2-2石材强度等级的换算系数
立方体边长
(mm)
200
150
100
70
50
换算系数
1.43
1.28
1.14
1
0.86
2.1.2砂浆
将砖、石、砌块等块体材料粘结成砌体的砂浆即砌筑砂浆,它由胶结料、细集料和水配制而成,为改善其性能,常在其中添加掺入料和外加剂。
砂浆的作用是将砌体中的单个块体连成整体,并抹平块体表面,从而促使其表面均匀受力,同时填满块体间的缝隙,减少砌体的透气性,提高砌体的保温性能和抗冻性能。
1、砂浆的种类
砌体中常用的砂浆可分为水泥砂浆、混合砂浆和石灰砂浆三种。
水泥砂浆是由水泥、砂和水按一定配合比拌制而成,混合砂浆是在水泥砂浆中加入一定量的熟化石灰膏拌制成的砂浆,而石灰砂浆是用石灰与砂和水按一定配合比拌制而成的砂浆。
工程上常用的砂浆为水泥砂浆和混合砂浆,临时性砌体结构砌筑时多采用石灰砂浆。
对于混凝土小型空心砌块砌体,应采用由胶结料、细集料、水及根据需要掺入的掺合料及外加剂等组分,按照一定比例,采用机械搅拌的专门用于砌筑混凝土砌块的砌筑砂浆。
砂浆稠度、分层度和强度均需达到规定的要求。
砂浆稠度是评判砂浆施工时和易性(流动性)的主要指标,砂浆的分层度是评判砂浆施工时保水性的主要指标。
为改善砂浆的和易性,可加入石灰膏、电石膏、粉煤灰及粘土膏等无机材料作为掺和料,为提高和改善砂浆的力学性能或物理性能,还可以掺入外加剂。
2、砂浆的强度等级
砂浆的强度等级用边长为70.7mm的立方体试块进行抗压试验,每组为6块,按其破坏强度的平均值而确定。
砌筑砂浆的强度等级为M15、M10、M7、M5和M2.5。
其中M表示砂浆(Mortar),其后数字表示砂浆的强度大小(单位为Mpa)。
混凝土小型空心砌块砌筑砂浆的强度等级用Mb标记,以区别于其他砌筑砂浆,其强度等级有Mb30、Mb25、Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5和Mb5,其后数字同样表示砂浆的强度大小(单位为Mpa)。
当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌体强度时,可按砂浆强度为零来确定其砌体强度。
3、对砂浆的质量要求
总体而言,对砌体所用砂浆的基本要求为:
(1)在强度及抵抗风雨侵蚀方面,砂浆应符合砌体强度及建筑物耐久性要求;
(2)砂浆的可塑性应保证砂浆在砌筑时能很容易且较均匀地铺开,以提高砌体强度和施工劳动效率;
(3)砂浆应具有足够的保水性。
2.2砌体的种类
砌体结构是指用砖砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构。
砌体可按照所用材料、砌法以及在结构中所起作用等方面的不同进行分类。
根据配筋情况,砌体结构可分为无筋砌体和配筋砌体两大类。
2.2.1无筋砌体
按照所用材料不同无筋砌体可分为砖砌体、砌块砌体和石砌体。
1、砖砌体
由砖和砂浆砌筑而成的整体材料称为砖砌体。
在房屋建筑中,砖砌体常用作一般单层和多层工业与民用建筑的内外墙、柱、基础等承重结构以及多高层建筑的围护墙与隔墙等自承重结构等。
实心砖砌体墙常用的砌筑方法有一顺一丁、梅花丁、三顺一丁等组合方式,如图2-3所示。
标准尺寸的普通砖砌体可以砌成厚度为120mm(半砖)、240mm(一砖)、370mm(一砖半)、490mm(两砖)及620mm(两砖半)等的墙体。
为了节约材料,墙厚也可以按1/4砖进位。
此时,部分砖侧砌,以构成厚度为180mm、300mm和420mm等厚度的墙体。
采用目前国内常用几种规格的多孔砖可以砌成厚度为90mm、180mm、240mm、290mm及390mm等的墙体,试验表明,这些厚度的墙体的强度是符合要求的。
(a)一顺一丁(b)梅花丁(c)三顺一丁
图2-3砖的组砌方式
2、砌块砌体
砌块砌体是由砌块和砂浆砌筑而成的整体,目前国内外常用的砌块砌体以混凝土空心砌块砌体为主,其中包括以普通混凝土为块体材料的混凝土空心砌块砌体和以轻骨料混凝土为块体材料的轻骨料混凝土空心砌块砌体。
砌块砌根据块体尺寸可分为小型砌块砌体、中型砌块砌体和大型砌块砌体,按砌块体料可分为混凝土砌块砌体、轻骨料混凝土砌块砌体、加气混凝土砌块砌体和粉煤灰砌块砌体。
3、石砌体
由天然石材和砂浆砌筑而成的整体材料称为石砌体。
石砌体分为料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。
在产石区,采用石砌体比较经济。
在工程中,石砌体主要用作受压构件,如一般民用建筑的承重墙、柱和基础。
料石砌体和毛石砌体用砂浆砌筑,毛石混凝土砌体由混凝土和毛石交替铺砌而成。
毛石混凝土砌体砌筑方便,在基础工程中应用较多,也常用于建造挡土墙等。
石砌体中石材的强度利用率很低,这是由于石材加工困难,即使是料石,其表面也难以平整。
石砌体的抗剪强度也较低,抗震性能较差。
但是用石材建造的砌体结构物具有很高的抗压强度,良好的耐磨性和耐久性,且石砌体表面经加工后美观且富于装饰性。
利用石砌体具有永久保存的可能性,人们用它来建造重要的建筑物和纪念性的构筑物。
另外,石砌体中的石材资源分布广,蕴藏量丰富,便于就地取材,生产成本低,故古今中外在修建城垣、桥梁、房屋、道路和水利等工程中多有应用。
2.2.2配筋砌体
为提高砌体强度、减少其截面尺寸、增加砌体结构(或构件)的整体性,可采用配筋砌体。
配筋砌体可分为配筋砖砌体和配筋砌块砌体。
配筋砖砌体又可分为网状配筋砖砌体、组合砖砌体、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙。
配筋砌块砌体又可分为约束配筋砌块砌体和均匀配筋砌块砌体。
1、网状配筋砌体
网状配筋砌体又称横向配筋砌体,在砖砌体的水平灰缝内配置钢筋网片,主要用以提高砌体的抗压承载力,一般在轴心受压和偏心距较小的受压构件中应用,如图2-4(a)所示。
横向配筋砌体的另一种形式是在墙体的水平灰缝内配置水平钢筋,用以提高砌体的抗剪承载力,但为了充分发挥水平钢筋的作用,它们往往与竖向配筋同时使用而构成复合配筋砌体。
(a)网状配筋砌体(b)组合砌体柱(c)组合砌体剪力墙
图2-4网状配筋砌体、组合砌体
2、组合砌体
组合砌体是由砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组成的砌体。
钢筋混凝土或砂浆面层设置在垂直于弯矩作用方向的两侧,用以提高构件的抗弯能力,其主要用于偏心距较大的受压构件,如图2-4(b)所示。
在国外,组合砌体还用作抗侧力剪力墙,先在两侧砌筑墙体作为模板,然后在中间的空腔内灌注配有竖向和横向钢筋的混凝土墙片,其受力性能与钢筋混凝土剪力墙相近,如图2-4(c)所示。
3、复合配筋砌体
复合配筋砌体是指在块体的竖向孔洞内设置钢筋混凝土芯柱,在水平灰缝内配置水平钢筋所形成的砌体。
这类砌体可有效地提高墙体的抗弯和抗剪能力,图2-5所示为几种复合配筋形式。
4、约束配筋砌体和均匀配筋砌块砌体
约束配筋砌块砌体(如图2-6)是仅在砌块砌体的转角、接头部位及较大洞口的边缘设置竖向钢筋,并在这些部位设置一定数量的钢筋网片,主要用于中、低层建筑。
均匀配筋砌块砌体是在砌块墙体上下贯通的竖向孔洞中插入竖向钢筋,并用灌孔混凝土灌实,使竖向和水平钢筋与砌体形成一个共同工作的整体,故又称配筋砌块剪力墙,可用于大开间建筑和中高层建筑。
图2-5复合配筋砌体图2-6约束配筋砌体
2.3砌体的受压
2.3.1砌体受压破坏特征
1、砌体受压破坏情况
经试验研究表明,砌体轴心受压从加载直到破坏,按照裂缝的出现、发展和最终破坏,大致经历三个阶段,如图2-7所示。
第一阶段:
从砌体开始受压,到出现第一条(批)裂缝(图2-7(a))。
在此阶段,随着压力的增大,单块砖内产生细小裂缝,但就砌体而言,多数情况没有裂缝。
如不再增加压力,单块砖内的裂缝亦不发展。
根据国内外的试验结果,砖砌体内产生第一批裂缝时的压力约为破坏时压力的50%~70%。
第二阶段:
随着压力的增加,单块砖内裂缝不断发展,并沿竖向通过若干皮砖,在砖体内逐渐连接成一段段的裂缝(图2-7(b))。
此时,即使压力不再增加,裂缝仍会继续发展,砌体已临近破坏,处于十分危险的状态。
其压力约为破坏时压力的80%~90%。
第三阶段:
压力继续增加,砌体内裂缝迅速加长加宽,最后使砌体形成小柱体(个别砖可能被压碎)而失稳,整个砌体亦随之破坏(图2-7(c))。
以破坏时压力除以砌体横截面面积所得的应力称为该砌体的极限强度。
图2-7所示的试验砌体,砌体的标准试件尺寸为240mm×370mm×720mm,砖的强度为10Mpa,砂浆强度为2.5MPa,实测砌体抗压强度为2.4MPa。
在砌体试验时,测得的砌体强度是远低于块体的抗压强度,这是因为其砌体中单个块体所处的复杂应力状态所造成的。
图2-7砖砌体轴心受压破坏情况
2、砌体受压时应力状态分析
(1)单块砖处于复杂应力状态。
由于砌体中的块体材料本身的形状不完全规则平整、灰缝的厚度不一定均匀饱满密实,故使得单个块体材料在砌体内受压不均匀,且在受压的同时还处于受弯和受剪状态(图2-8)。
由于砌体中的块体的抗弯和抗剪的能力一般都较差,故砌体内第一批裂缝首先出现在单个块体材料内。
图2-8砌体内砖的复杂应力状态示意
(2)砌体横向变形时砖和砂浆的交互作用。
当砌体受压时,由于砌块与砂浆的弹性模量及横向变形系数并不同,砌体中块体材料的弹性模量一般均比强度等级低的砂浆的弹性模量大。
在砌体受压时块体的横向变形将小于砂浆的横向变形,但由于砌体中砂浆的硬化粘结,块体材料和砂浆间存在切向粘结力,在此粘结力作用下,块体将约束砂浆的横向变形,而砂浆则有使块体横向变形增加的趋势,并由此在块体内产生拉应力,故而单个块体在砌体中处于压、弯、剪及拉的复合应力状态,其抗压强度降低。
相反砂浆的横向变形由于块体的约束而减小,因而砂浆处于三向受压状态,抗压强度提高。
由于块体与砂浆的这种交互作用,使得砌体的抗压强度比相应块体材料的强度要低很多。
(3)弹性地基梁的作用。
砖内受弯剪应力的大小不仅与灰缝厚度和密实性的不均匀有关,而且还与砂浆的弹性性质有关。
每块砖可视为作用在弹性地基上的梁,其下面的砖体即为弹性“地基”。
地基的弹性模量愈小,砖的弯曲变形愈大,砖内发生的弯剪应力愈高。
(4)竖向灰缝上的应力集中。
砌体的竖向灰缝不饱满、不密实,易在竖向灰缝上产生应力集中,同时竖向灰缝内的砂浆和砌块的粘结力也不能保证砌体的整体性。
因此,在竖向灰缝上的单个块体内将产生拉应力和剪应力的集中,从而加快块体的开裂,引起砌体强度的降低。
混凝土小型空心砌块砌体轴心受压时,按照裂缝的出现、发展和破坏特点,也如普通砖砌体那样,可划分为三个受力阶段。
但对于空心砌块砌体来说,由于孔洞率大,砌体各壁较薄,对于灌孔的砌块砌体,还涉及块体与芯柱的共同作用,使其砌体的破坏特征较普通砖砌体破坏特征仍有所区别,主要表现在以下几方面。
(1)在受力的第一阶段,砌体内往往只产生一条裂缝,且裂缝较细。
由于砌块的高度较普通砖的高度大,第一条裂缝通常在一块砌体的高度内贯通。
(2)对于空心砌块砌体,第一条竖向裂缝常在砌体宽面上沿砌块孔边产生,即砌块孔洞角部肋厚度减小处产生裂缝。
随着压力的增加,沿砌块孔边或沿砂浆竖缝产生裂缝,并在砌体窄面上产生裂缝,此裂缝大多位于砌块孔洞中部,也有的发生在孔边。
砌块砌体最终往往因裂缝骤然加宽而破坏,砌块砌体破坏时裂缝数量较普通砖砌体破坏时的裂缝数量要少得多,砌块砌体内产生第一批裂缝时的压力约为破坏时压力的50%。
(3)对于灌孔砌块砌体,随着压力的增加,砌块周边的肋对混凝土芯体有一定的横向约束。
这种约束作用与砌块和芯体混凝土的强度有关,当砌块抗压强度远低于芯体混凝土的抗压强度时,第一条竖向裂缝常在砌块孔洞中部的肋上产生,随后各肋均有裂缝出现,砌块先于芯体开裂。
当砌块抗压强度与芯体混凝土抗压强度接近时,砌块与芯体均产生竖向裂缝,表明砌块与芯体共同工作较好。
随着芯体混凝土横向变形的增大,砌块孔洞中部肋上的竖向裂缝加宽,砌块的肋向外崩出,导致砌体完全破坏。
破坏时芯体混凝土有多条明显的纵向裂缝,灌孔砌块砌体内产生第一批裂缝时的压力约为破坏时压力的60%。
在毛石砌体中,毛石和灰缝的形状不规则,砌体的匀质性较差,出现第一批裂缝时压力的相对比值更小,它约为破坏时压力的30%,且砌体内产生的裂缝不如砖砌体那样有规律地分布。
2.3.2影响砌体抗压强度的因素
通过对砖砌体在轴心受压时的受力分析及试验结果表明,影响砌休抗压强度的主要因素有:
(1)块体和砂浆强度的影响。
块体和砂浆强度是影响砌体抗压强度的主要因素,砌体强度随块体和砂浆强度的提高而提高。
对提高砌体强度而言,提高块体强度比提高砂浆强度更有效。
一般情况下,砌体强度低于块体强度。
当砂浆强度等级较低时,砌体强度高于砂浆强度;当砂浆强度等级较高时,砌体强度低于砂浆强度。
(2)块体的表面平整度和几何尺寸的影响。
块体表面愈平整,灰缝厚薄愈均匀,砌体的抗压强度可提高。
当块体翘曲时,砂浆层严重不均匀,将产生较大的附加弯曲应力使块体过早破坏。
块体高度大时,其抗弯、抗剪和抗拉能力增大;块体较长时,在砌体中产生的弯剪应力也较大。
(3)砂浆的流动性、保水性及弹性模量的影响。
砂浆的流动性大与保水性好时,容易铺成厚度和密实性较均匀的灰缝,因而可减少单块砖内的弯剪应力而提高砌体强度。
纯水泥砂浆的流动性较差,所以同一强度等级的混合砂浆砌筑的砌体强度要比相应纯水泥砂浆砌体高。
砂浆弹性模量的大小对砌体强度也具有决定性的作用,当砖强度不变时,砂浆的弹件模量决定其变形率,而砖与砂浆的相对变形大小影响单块砖的弯剪应力及横向变形的大小,因此砂浆的弹性模量越大,相应砌体的抗压强度越高。
(4)砌筑质量的影响。
砌体砌筑时水平灰缝的厚度、饱满度、砖的含水率及砌筑方法,均影响到砌体的强度和整体性。
水平灰缝厚度应为8~12mm(一般宜为10mm),水平灰缝饱满度应不低于80%;砌体砌筑时,应提前将砖浇水湿润,含水率不宜过大或过低(一般要求控制在10%~15%);砌筑时砖砌体应上下错缝,内外搭接。
此外,对砌体抗压强度的影响因素还有龄期、竖向灰缝的填满程度、试验方法等,在此不再详述。
2.3.3砌体的抗压强度计算
长期以来经过对大量砌体抗压强度的试验研究,从中总结出了适用于各类砌体结构的抗压强度平均值计算公式:
(2-1)
式中:
fm----砌体抗压强度平均值(MPa);
f1----块材抗压强度平均值(MPa);
f2----砂浆抗压强度平均值(MPa);
k1----与块体类别有关的参数;
k2----砂浆强度影响参数;
α----与块体厚度有关的参数。
式中各计算参数的取值见表2-4。
表2-4各类砌体轴心抗压强度平均值的计算参数
砌体种类
k1
α
k2
烧结普通砖、烧结多孔砖、
蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖
0.78
0.5
当f2<1时,k2=0.6+0.4f2
混凝土砌块
0.46
0.9
当f2=0时,k2=0.8
毛料石
0.79
0.5
当f2<1时,k2=0.6+0.4f
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