徐春一，商陽，高連玉

（1.沈陽建筑大學 土木工程學院，遼寧 沈陽 110168；2.清華大學 土木水利學院，北京 100084；3.中國建筑東北設計研究院，遼寧 沈陽 110003）

蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體抗壓性能研究

徐春一1，2，商陽1，高連玉3

（1.沈陽建筑大學 土木工程學院，遼寧 沈陽 110168；2.清華大學 土木水利學院，北京 100084；3.中國建筑東北設計研究院，遼寧 沈陽 110003）

蒸壓硅酸鹽企口砌塊是新型墻體材料，研究其砌體受壓性能，為編制《蒸壓硅酸鹽企口小型砌塊應用技術規(guī)程》提供理論依據(jù)。按照GB/T 50129—2011《砌體基本力學性能試驗方法標準》進行抗壓試驗，分析蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體受壓破壞現(xiàn)象、受壓承載力及變形性能，并與現(xiàn)行規(guī)范中混凝土多孔磚的抗壓強度進行對比。結果表明，試驗測得蒸壓硅酸鹽企口砌塊的抗壓強度設計值大于GB 50003—2011中混凝土多孔磚砌體的抗壓強度設計值。將試驗數(shù)據(jù)回歸，得到蒸壓硅酸鹽砌體抗壓平均強度建議公式、彈性模量建議公式，蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體具有良好的抗壓性能。

砌體結構；蒸壓硅酸鹽企口砌塊；抗壓強度；本構關系；設計值

蒸壓硅酸鹽企口砌塊是以尾礦、建筑垃圾等工業(yè)廢渣為主要原料的硅酸鹽混凝土制品，具有塊型合理、自重輕、強度高、便于施工并有利于施工質量的保證，更主要的特點在于這種砌塊通過設置企口可以很自然地保證砌筑時的對穿孔，具有節(jié)能減排、固廢治理、節(jié)約資源、連鎖抗震等優(yōu)異性能。該砌塊采用高噸位且能夠多次排氣的壓磚機壓制成型，可將坯體內的空氣排出干凈，確保了磚體的質地密實，提高了磚的耐久性。同時該砌塊肋部設有凹槽，有利于放置鋼筋做到薄灰縫，薄灰縫有利于建筑節(jié)能，適應現(xiàn)代建筑的需要。由于蒸壓硅酸鹽企口砌塊屬于新型建筑材料，尚無任何標準可依，為此對蒸壓硅酸鹽企口小型砌塊進行抗壓試驗，對其破壞形態(tài)、彈性模量、抗壓承載力進行探索研究，為編制《蒸壓硅酸鹽企口小型砌塊應用技術規(guī)程》提供理論依據(jù)。

1 試驗

1.1 試件設計和試驗方法

試驗采用強度等級MU15的蒸壓硅酸鹽企口砌塊和強度等級為MS10的專用砂漿砌筑6個抗壓試件，砌塊如圖1所示。試件由1名中等技術水平的瓦工砌筑[1]，試件的外輪廊尺寸為610 mm×197 mm×650 mm。在砌筑時應用橡皮錘敲打砌塊，使砂漿和砌塊接觸更加密實，以減小砌筑對試件質量的影響。砌筑完，過養(yǎng)護期后進行試驗，試件尺寸如圖2所示。

圖1 砌塊實物

圖2 試件尺寸

1.2 試驗加載方法

在沈陽建筑大學結構實驗室進行試驗，加載裝置采用5000 kN的壓力試驗機[2]。為了研究試件在豎向壓力下的橫向變形和豎向變形[3]，在試件的2個寬側面的橫豎向中心線上各布置2個千分表。此外，在壓力機的上下底板上安裝量程為50 mm的位移計來監(jiān)測試件的荷載與縱向變形關系曲線。試驗前，先將試驗機下壓板上的雜質清除干凈，然后在底板上鋪1層高強石膏，由于高強石膏加水攪拌后具有很好的流動性，成型快等優(yōu)點以使試件受力更為均勻[2]，避免由于受不均勻壓力而破壞，造成的試件力學性能差異無法分析的現(xiàn)象[4]。將試件就位到壓力機底板指定位置，使其幾何對中；在試件的頂部抹1層石膏，厚度為10 mm，用水平尺進行找平。待石膏硬化后緩緩將壓力機上壓板降下預壓3次，加載值為預估破壞荷載的15%，其目的是消除石膏層的壓縮變形及檢查儀表是否正常工作[4]。如果兩側面的儀表讀數(shù)相對誤差大于10%，則應重新調節(jié)試件水平度。待一切準備就緒，開始均勻連續(xù)施加荷載，每級荷載級差為50 kN且持荷1～2 min后進行儀表讀數(shù)。當儀表指針有明顯回落的現(xiàn)象時宣告試件處于破壞狀態(tài)，停止試驗[5]。

1.3 試驗現(xiàn)象

蒸壓硅酸鹽企口小型砌塊受壓破壞一般可大致分為3個過程：

（1）隨著逐級加載，砌體窄面單磚首先出現(xiàn)第1條微裂縫，位置在試件高度的2/3處，如不斷加載，有不斷向上下蔓延的趨勢，試件內部并伴有吱吱的響聲，是因為個別試件靠上部的磚有壓碎的現(xiàn)象和磚與砂漿相互擠壓而產(chǎn)生，并且試件頂角部有石膏往下脫落，當試件處于持荷狀態(tài)時，千分表指針基本上處于持荷前刻度位置。

（2）當?shù)?條裂縫出現(xiàn)后，隨豎向壓力的增加，窄側面的砌體裂縫不斷向上下發(fā)展。并由單磚裂縫發(fā)展成貫通幾皮磚，寬側面呈現(xiàn)出上密下疏的一段段裂縫的現(xiàn)象。當試件處于持荷狀態(tài)時，千分表指針略微出現(xiàn)晃動的現(xiàn)象，但讀數(shù)不受較大影響。

（3）隨著繼續(xù)加載，裂縫不斷加長、加寬，頂部的1皮或者2皮砌塊被壓潰并且在試件中部有外鼓現(xiàn)象，當豎向裂縫貫通時砌體被分割成獨立的幾個部分而破壞。當試件處于持荷狀態(tài)時，千分表指針不斷在晃動，造成讀數(shù)困難[6]，試件破壞形態(tài)如圖3、圖4所示。

圖3 試件寬側面破壞

圖4 試件窄側面破壞

2 試驗結果及分析

2.1 抗壓強度蒸壓硅酸鹽企口砌塊抗壓試驗結果見表1。

表1 蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體抗壓試驗結果

對表1的試驗數(shù)據(jù)進行分析整理得到，蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體抗壓強度平均值為6.35 MPa，標準差為1.053，變異系數(shù)為16.58%，由試驗平均值計算得到砌體抗壓強度設計值為2.89 MPa，高于GB 50003—2011《砌體結構設計規(guī)范》中混凝土多孔磚的砌體抗壓強度設計值2.79 MPa，偏于安全考慮，建議《蒸壓硅酸鹽企口砌塊應用技術規(guī)程》仍按GB 50003—2011中混凝土多孔磚取值。

2.2 蒸壓硅酸鹽企口砌塊抗壓強度建議公式

根據(jù)GB 50003—2011的規(guī)定，砌體抗壓強度平均值的計算公式為：

式中：f1、f2——分別為砌塊、砂漿的抗壓強度，MPa；

k1、α——與砌塊有關的系數(shù)；

k2——與砂漿有關的系數(shù)，取k2=1。

由于蒸壓硅酸鹽企口砌塊屬于新型材料，尚無任何標準可依，在計算其抗壓強度時，如按GB50003—2011中混凝土多孔磚砌體取值，k1=0.78、α=0.5，得到試驗實測值與公式計算值的比值平均值為1.21，具有20%左右的安全儲備[6]，從而會造成一定程度上的材料浪費。因此針對本次試驗數(shù)據(jù)對式（1）的系數(shù)進行修正，在不改變式（1）基本形式的基礎上，得到適用于蒸壓硅酸鹽企口小型砌塊砌體抗壓強度平均值建議公式，見式（2）：

實測抗壓強度與建議公式的對比見表2。

表2 實測抗壓強度與建議公式的對比

從表2可知，實測值與式（2）計算值的比值平均值為1.065，實測值略高于式（2）計算值，說明式（2）計算值與實測值具有較好的吻合度，避免了材料的浪費，建議將式（2）作為蒸壓硅酸鹽企口砌塊平均強度計算公式，可供設計使用。

2.3 應力-應變曲線

試驗結果繪制出蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體應力-應變曲線，如圖5所示。

圖5 實測試件應力-應變曲線

在砌體開裂之前，各試件應力-應變曲線基本重合且呈現(xiàn)出線性關系[7]。隨著壓力逐漸增大，不斷有新裂縫產(chǎn)生與發(fā)展，致使砌體應力-應變曲線在開裂荷載附近有明顯的弧度，其原因是出現(xiàn)裂縫后時砌體應變增加的速度大于應力增加的速度。

2.4 彈性模量

根據(jù)應力-應變曲線計算蒸壓硅酸鹽企口砌塊的彈性模量，取應力等于0.4時的割線模量為砌體的彈性模量[8]，并按式（3）計算：

式中：E——試件的彈性模量，MPa；

ε0.4——對應于0.4ft，m時的軸向應變值。

根據(jù)式（3）計算出各試件的彈性模量平均值為6880MPa，并將其與規(guī)范中混凝土多孔磚砌體彈性模量（4624 MPa）進行對比可知，前者明顯高于后者，說明按照混凝土多孔磚彈性模量公式不能較好地反映出蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體的性質，故而根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析提出了蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體彈性模量的建議公式，見式（4）：

式中：f——砌體抗壓強度設計值，MPa。

試驗測得各試件的彈性模量與式（4）計算值的對比見表3。

從表3可知，彈性模量的實測值與按式（4）計算值的比值在0.84～1.21，平均值為1.077，變異系數(shù)為0.113。說明按式（4）計算出的砌體彈性模量接近試驗實測值[9]，式（4）能較好地表達出蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體的性能。同時試驗所得砌體彈性模量平均值要比現(xiàn)行砌體規(guī)范中混凝土多孔磚砌體彈性模量要大，這也說明蒸壓硅酸鹽企口砌塊具有良好的抵抗變形能力。

表3 試驗測得彈性模量與建議公式計算值的對比

3 結論

（1）蒸壓硅酸鹽企口砌塊的軸心受壓破壞從開始加載到試件破壞，按照裂縫的發(fā)展情況可以分為3個階段，與混凝土多孔磚砌體受壓破壞現(xiàn)象一致。

（2）試驗所得砌體彈性模量平均值比現(xiàn)行砌體規(guī)范中混凝土多孔磚砌體彈性模量要大，這也說明蒸壓硅酸鹽企口砌塊具有良好的抵抗變形能力。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)提出蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體的彈性模量的建議取值。

（3）試驗數(shù)據(jù)表明，蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體抗壓強度設計值大于GB 50003—2011中混凝土多孔磚的設計值，通過對試驗數(shù)據(jù)的回歸分析，提出蒸壓硅酸鹽企口砌塊砌體抗壓強度平均值的建議計算公式，其與試驗結果吻合較好。

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Study on the compressive strength of the tongue-and-groove block of steam pressure silicate masonry

XU Chunyi1，2，SHANG Yang1，GAO Lianyu3
（1.School of Civil Engineering，Shenyang Jianzhu University，Shenyang 110168，China；2.Department of Civil Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China；3.China Northeast Architectural Design Institute Co.Ltd.，Shenyang 110003，China）

Objective autoclaved silicate tongue-and-groove block is used as a new-type wall material.The research into compressive property of the block can provide theoretical basis for the Technical Regulation for the Application of Autoclaved Silicate Tongue-and-groove Block.According to the compression test in the Testing Method of the Fundamental Mechanical Property for the Block（GB/T 50129—2011），the compressive failurep henomenon，compressive bearing capacity and deformation property of the autoclaved silicate tongue-and-groove block will be analyzed.The comparison with the compressive strength of the concrete perforated brick in the existing specification will be also made.The result indicated that the design value of compressive strength for the autoclaved silicate tongue-and-groove block is higher than that of the concrete perforated brick in the standard GB 50003—2011.The regression of experimental data will lead to the formula for calculating the average compressive strength and elastic modulus of the autoclaved silicate tongue-and-groove block.It is also concluded that the autoclaved silicate tongue-and-groove block has the excellent compressive property.

masonry structure，the tongue-and-groove block of autoclaved silicate，compressive strength，constitutive relation，the design value

TU522.3

A

1001-702X（2016）08-0111-04

國家自然科學基金項目（51408373）

2016-05-04

徐春一，女，1983年生，遼寧鐵嶺人，博士，副教授，主要從事新型混凝土結構研究。