蒸压粉煤灰砖砌体抗压强度的影响因素分析研究.docx
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蒸压粉煤灰砖砌体抗压强度的影响因素分析研究
第26卷增刊二2010年10月
建筑科学BUILDINGSCIENCE
Vol.26，Supplemental2
Oct.2010
［文章编号］
1002-8528（2010）增刊2-0039-03蒸压粉煤灰砖砌体
抗压强度的影响因素分析研究
乔建新，何晓雁（内蒙古工业大学土木工程学院，呼和浩特010051）
［摘要］蒸压粉煤灰砖是目前我国重点推广的墙体建筑材料之一，在内蒙古地区由于对蒸压粉煤灰砖砌体的研究较少，严重影响其在实践工程中的推广使用。
本文的主要目的是研究分析砂浆与块体的强度、砂浆的和易性、砖块是否湿润、灰
缝厚度、
加载速度等对蒸压粉煤灰砖砌体抗压强度的影响。
结果表明：
在诸多影响因素中，砂浆和块体强度、砂浆的和易性、水平灰缝饱满度、加载速度对抗压强度的影响最为显著。
［关键词］蒸压粉煤灰砖砌体；抗压强度；砂浆的和易性［中图分类号］TU522.3+5［文献标识码］A
InfluencingFactorsAnalysisonCompressiveStrengthofAutoclaveCoalAshBrickMasonry
QIAOJian-xin，HEXiao-yan（CollegeofCivilEngineering，InnerMongoliaUniversityofTechnology，Huhehot010051，China）
［Abstract］Currently，Autoclavecoalashbrickisoneofthekeypromotionbuildingwallmaterialsinourcountry.IntheInnerMongoliaregion，fewresearchofautoclavecoalashbrickmasonryiscarriedout，anditsapplicationisseriouslyinfluencedinthepracticeofengineering.Inthispaper，themortarcementmortarstrength，workability，brick’swet，greyseamthickness，loadingrateontheautoclavecoalashbrickmasonrycompressivestrengtharemainlystudied.Theresultsshowthatthemortarcementmortarstrength，workability，horizontalseamplumpness，andashloadingsignificantlyinfluencethecompressivestrengthinthevariousfactors.
［Keywords］autoclavecoalashbrickmasonry；compressivestrength；workability
［收稿日期］2010-06-22［作者简介］乔建新（1986-），男，硕士生
［联系方式］jhh188@sina.com
1引言
随着我国建筑业的快速发展，在墙体的砌筑过程中，
粘土砖的使用始终占据着主导地位，但使用粘土砖不仅浪费资源、毁坏大量耕田，还将造成大量的植被破坏和水土流失，
蒸压粉煤灰砖有着活性高、化学稳定性好、变废为宝等特点，是国家重点推广的墙体建筑材料之一。
“禁粘”以来，蒸压粉煤灰砖在我国许多地区的发展较快，逐渐成为一种新型的墙体材料。
许多文献也对蒸压粉煤灰砖砌体进行大量的研究，在中东部地区关于蒸压粉煤灰材料的研究就比较细致、全面，尽管各地区对蒸压粉煤灰砖的研究方向一致，
但制砖生产工艺和原材料的不同使得对各地区蒸压粉煤灰材料的研究结论有着较大的差异。
目前，内蒙古地区已经有数十家蒸压粉煤灰砖的生产企业，
由于对蒸压粉煤灰砖砌体力学性能方面的研究还不够成熟，
使得蒸压粉煤灰砖在实践工程中的应用受到了一定的限制。
本实验采用M5、M7.5、M10、M15四种强度等级的混合砂浆和MU10、MU15、MU20三种强度等级的蒸压粉煤灰砖分组砌筑各试件，用M7.5的水泥砂浆与MU15的砖砌筑一组试件。
通过实验研究，可细致、全面地认识到蒸压粉煤灰砖砌体的力学性能，为蒸压粉煤灰砖在内蒙古地区实际工程中的推广应用提供有用的参考价值。
2
试验概况
2.1
试件制作
根据《砌体基本力学性能试验方法标准》
建筑科学
第26卷
（GBJ129-90）［2］的规定，采用标准尺寸的砖（240mmˑ115mmˑ53mm）制作抗压试件，试件尺寸为240mmˑ370mmˑ720mm（厚度ˑ宽度ˑ高度）见图1a，各个试件均由一名中等技术的瓦工采用分层流水作业法砌筑。
试件编号中
“H”表示混合砂浆砌筑的蒸压粉煤灰砖砌体，“S”表示水泥砂浆砌筑的蒸压粉煤灰砖砌体，
例如“H15—7.5”表示块体强度等级为MU15，混合砂浆设计强度等级为M7.5的蒸压粉煤灰砖砌体轴心抗压试件。
2.2
试验方案
试验采用的加载设备是2000kN的液压式压力试验机，配合数显百分表量测试件的变形，见图1b。
按照力控方式分级进行加载，每级荷载为预估破坏荷载的10%，在11.5min内均匀加完。
每级荷载停留时间约12min后，施加下级荷载。
加载至预估破坏荷载值的80%后，按原定加荷速度连续加荷，直至试件破坏
。
图1试件尺寸及百分表布置图
3
试验结果分析
3.1
试验结果
试验结果分别列于表1表5。
表1
砖、砂浆、砌体抗压强度的实测值
砌体抗压强度（MPa）混合砂浆设计强度（实际强度）（MPa）砖设计强度（实际强度）
M5（7.3）M7.5（8.5）
M10（11.0）
MU10（12.9）4.104.715.31MU15（16.3）5.706.356.72MU20（20.5）
6.48
7.32
7.65
表2砌体抗压强度的增长率（砂浆等级的提高）
砌体抗压强度增长率砖块设计强度/MPaMU10MU5MU20平均
增长率砂浆等级M5.0→M7.514.9%11.4%12.9%13.1%的提高
M7.5→M10
11.3%
5.8%
4.5%
7.2%
表3
砌体抗压强度的增长率（砖块等级的提高）
砌体抗压强度增长率混合砂浆设计强度/MPaM5.0M7.5M10平均增长率砖强度等MU10→MU1539.0%34.8%26.6%33.5%级的提高
MU15→MU20
13.7%
15.3%
13.8%
14.3%
表4
砂浆种类对抗压强度的影响
试件
编号砖强度（MPa）砂浆
种类
砂浆实测强度（MPa）抗压强度
f*m
（MPa）
规范计算值fm（MPa）比值f
*m
/fm
H15—5.07.3
5.7024.7581.2H15—7.5混合8.56.355.0231.26H15—1016.3
砂浆11.06.725.5741.21S15—5.05.14.2454.2730.99S15—7.5水泥8.85.2055.0891.02S15—10
砂浆
10.9
5.966
5.552
1.07
表5砖块湿润、灰缝厚度、饱满度对砌体抗压强度的影响
（砖强度为16.3MPa；砂浆为混合砂浆）
试件编号
砌体抗压
强度f*
m
（MPa）
规范计算值fm（MPa）比值f
*m
/fm
H15—7.56.355.0231.26H15-7.5（未湿润）
6.225.0231.24H15-7.5灰缝厚度为10mm6.35.0231.25H15-7.5灰缝厚度为12mm6.125.0231.22H15-7.5灰缝饱满度接近100%6.615.0231.32H15-7.5加载速度（30s左右）
7.05
5.023
1.40
3.2砌体抗压强度影响因素分析⑴文献的实验数据表明
［3，4］
，块体和砂浆是影
响砌体抗压强度的主要因素，且采用强度较高的块体和砂浆砌筑的砌体，抗压强度高。
但对砂浆等级的提高或砖块等级的提高对整体砌体的强度贡献有多少，
没有给出过研究结论。
从本文试验结果中图2可以看到，对于每一等级的砖，
砌体的抗压强度都会随着砌筑砂浆的增大而提高，但增长的幅度不同。
表2、表3、图3及图4表明：
当砂浆的强度等级不变，砖的强度等级MU10→MU15，
砌体的平均抗压强度提高33.5%，当砖的强度等级MU15→MU20，砌体平均抗压强度提高14.3%。
而当砖的强度等级不变，砂浆的强度等级M5.0→M7.5，砌体平均抗压强度提高了13.1%，从表2看到当砂浆的强度等级M7.5→M10，砌体平均抗压强度可提高7.2%。
以上表明，当砖的强度等级一定时，过高的提高
4
增刊二乔建新，等：
蒸压粉煤灰砖砌体抗压强度的影响因素分析研究
砂浆强度等级是不适宜的，而且水泥用量随着等级的提高会增加较多，因此在实际工程中，要尽量采用提高砖强度等级的方式来提高蒸压粉煤灰砖砌体的抗压强度，
效果明显，节约水泥
。
图2
蒸压粉煤灰砖砌体抗压强度
图3砌体抗压强度的增长率（砖块等级的提高
）
图4砌体抗压强度的增长率（砂浆等级的提高）
（2）从表4的对比中可以看到，混合砂浆砌筑的试件的抗压强度，明显要高于水泥砂浆砌筑的试件，究其原因，水泥砂浆的流动性和保水性比同一等级的混合砂浆差，在砌筑的时候，灰缝得不到均匀的铺设，因此，建议在实际工程中，掺入适量的外加剂来改善砂浆的和易性，从而提高砖砌体的抗压强度。
（3）从表5中可以看到水平灰缝饱满度接近100%的试件比普通试件的抗压强度高，由此可见，水平灰缝厚度也影响着砌体的抗压强度，灰缝愈饱满，砌体的抗压强度愈高。
（4）表5中，有三个试件的水平灰缝厚度为12mm，三个试件的水平灰缝厚度为10mm。
从实验结果来看，灰缝厚度大的试件的抗压强度要比灰缝厚
度小的试件低，究其原因，砌体在受压时，灰缝较厚的试件在受压时砂浆的较大变形加剧了砖块的拉应力，
所以才造成砖砌体抗压强度降低。
（5）表5表明，用湿润后的砖块砌筑的砖砌体的抗压强度比未湿润砌筑的砌体抗压强度高，原因是当砖愈湿，
其表面的砂浆能得到充分的水化作用，相对的砂浆会被铺设均匀，有利于改善砖块复杂的应力条件，使砖块的强度得到充分的发挥，相应的砌体的抗压强度可得到提高。
（6）实验方法也对抗压强度结论有着影响作
用，如加载速度，在实验的过程，采用砖MU15混合砂浆M7.5砌筑的三个试件在30s左右加载完成。
从表5中得知，加载速度快的试件抗压强度偏高，所以，在加载的过程中要保持匀速。
以免砌体受到冲击荷载的作用，影响其强度的发挥。
当加载速度过快，实验的结果数据会偏高，速度过低，结果会偏低。
因此，每加一级荷载宜为破坏荷载的10%左右，并应在11.5min内加载完成。
（7）综上所述，砂浆的变形对砌体的抗压强度
的影响较显著；砌体是由砂浆和块体砌筑成的整体，其内部并不是一个完整的连续体。
砌体在受到均匀的压力作用下，其内部的砖并非均匀受压，而是处于受剪、
受弯、受拉破坏的复杂的应力状态。
由于砂浆和砖块的弹性模量和横向变形的不同，在砌体受压时，砖的变形比起砂浆的横向变形小，因此，砖块受到了横向拉应力，
前人的实验数据表明蒸压粉煤灰砖的抗拉强度和抗剪强度都较低
［5］
，因此在砌体受
压时出现了许多贯穿砖块的裂缝，这些原因导致了砌体的抗压强度降低。
4结论
在实际工程中，要尽量采用提高砖强度等级的方式来提高蒸压粉煤灰砖砌体的抗压强度，而且效果明显，节约水泥。
水泥砂浆的流动性和保水性比同一等级的混合砂浆差，
在砌筑的时候，灰缝得不到均匀的铺设，
建议在实际工程中，掺入适量的外加剂来改善砂浆的和易性，从而提高砖砌体的抗压强度。
水平灰缝愈饱满，砌体抗压强度愈高，在砌筑前，要让砖块湿润，
以确保砌体强度，此外，在加载的过程中要保持匀速，以免砌体受到冲击荷载的作用，影响其强度的发挥。
（下转第44页）
1
4
建筑科学第26卷
摩破坏公式（简称“剪摩公式”），计算结果与墙片实测抗剪强度的对比结果，见表4。
表3
墙体砂浆抗压强度平均值和砌体抗剪强度平均值
表4实验结果与理论计算结果对比
试件
编号
正应力σ0（MPa）极限承载力
（kN）实测
强度fv（MPa）计算强度（MPa）规范公式fv1剪摩公式fv2fvfv1fvfv2Q-10.1400.1390.1780.1800.780.81Q-70.1450.1560.1790.1810.870.89Q-20.3570.1980.2420.2460.820.84Q-40.3950.3300.2420.2461.361.39Q-50.3600.2080.2440.2470.850.87Q-30.5750.2600.2930.2960.890.91Q-6
0.5
80
0.278
0.294
0.296
0.95
0.97
从表4中看到：
按照《建筑抗震设计规范》公式（4-7）计算的抗剪强度理论值要大于实际墙片的抗剪强度，
变系数剪摩公式计算值也要高于实测抗剪强度值，通过以上数据可以看到按照理论计算的抗剪强度要高于实际当中墙片的抗剪强度，按理论计算结果安全储备不高。
4结论
（1）墙体随着竖向压应力的增加，初裂荷载的提高并不明显，
而对极限荷载的贡献较多；
（2）竖向压应力的增加对墙体延性性能的提高作用不明显；
（3）各墙片随着位移的增加，墙片的刚度整体
呈退化趋势，大部分墙片在顶部位移5mm之后刚度下降趋于平缓，且在临近极限荷载的情况下近乎不变；
（4）在墙体右端各等分点位移相同的情况下，竖向压应力大的墙片刚度大；
（5）在墙体右端同等位移的情形下，加设构造柱的墙片刚度大，
退化较慢；（6）理论计算的抗剪强度值大于墙片实际的抗剪强度，
按理论计算结果安全储备不高。
［参考文献］
［1］JGJ101-96建筑抗震试验方法规程［S］.［2］GB50011-2010建筑抗震设计规范［S］.
［3］骆万康，朱希诚，等.砌体规范抗剪与抗震抗剪强度公式的统
一计算模式［A］
.2000年全国砌体结构学术会议沦文集《现代砌体结构》
［C］.北京：
中国建筑工业出版社，2000.［4］施楚贤.砌体结构理论与设计［M］.2版.北京：
中国建筑工业
出版社，
2003.［5］魏威炜.蒸压粉煤灰砖砌体抗剪、抗拉性能试验研究［D］
.呼和浩特：
内蒙古工业大学土木工程学院硕士论文.2009：
12-
13.
（上接第41页）
［参考文献］
［1］JGJ98-2000，砌筑砂浆配合比设计规程［S］.［2］GBJ129-90，砌体基本力学性能试验方法标准［S］
.［3］施楚贤.砌体结构理论与设计［M］.2版.北京：
中国建筑工业
出版社，
2003.［4］钱义良，施楚贤.砌体结构研究论文集［M］
.长沙：
湖南大学出版社，
1989.［5］魏威炜.蒸压粉煤灰砖砌体抗剪、抗拉性能试验研究［D］
.呼和浩特.内蒙古工业大学土木工程学院硕士论文.2009：
12-13.
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