蒸压硅酸盐企口砌块砌体抗压性能研究

徐春一，商阳，高连玉

（1.沈阳建筑大学 土木工程学院，辽宁 沈阳 110168；2.清华大学 土木水利学院，北京 100084；3.中国建筑东北设计研究院，辽宁 沈阳 110003）

蒸压硅酸盐企口砌块砌体抗压性能研究

徐春一1，2，商阳1，高连玉3

（1.沈阳建筑大学 土木工程学院，辽宁 沈阳 110168；2.清华大学 土木水利学院，北京 100084；3.中国建筑东北设计研究院，辽宁 沈阳 110003）

蒸压硅酸盐企口砌块是新型墙体材料，研究其砌体受压性能，为编制《蒸压硅酸盐企口小型砌块应用技术规程》提供理论依据。按照GB/T 50129—2011《砌体基本力学性能试验方法标准》进行抗压试验，分析蒸压硅酸盐企口砌块砌体受压破坏现象、受压承载力及变形性能，并与现行规范中混凝土多孔砖的抗压强度进行对比。结果表明，试验测得蒸压硅酸盐企口砌块的抗压强度设计值大于GB 50003—2011中混凝土多孔砖砌体的抗压强度设计值。将试验数据回归，得到蒸压硅酸盐砌体抗压平均强度建议公式、弹性模量建议公式，蒸压硅酸盐企口砌块砌体具有良好的抗压性能。

砌体结构；蒸压硅酸盐企口砌块；抗压强度；本构关系；设计值

蒸压硅酸盐企口砌块是以尾矿、建筑垃圾等工业废渣为主要原料的硅酸盐混凝土制品，具有块型合理、自重轻、强度高、便于施工并有利于施工质量的保证，更主要的特点在于这种砌块通过设置企口可以很自然地保证砌筑时的对穿孔，具有节能减排、固废治理、节约资源、连锁抗震等优异性能。该砌块采用高吨位且能够多次排气的压砖机压制成型，可将坯体内的空气排出干净，确保了砖体的质地密实，提高了砖的耐久性。同时该砌块肋部设有凹槽，有利于放置钢筋做到薄灰缝，薄灰缝有利于建筑节能，适应现代建筑的需要。由于蒸压硅酸盐企口砌块属于新型建筑材料，尚无任何标准可依，为此对蒸压硅酸盐企口小型砌块进行抗压试验，对其破坏形态、弹性模量、抗压承载力进行探索研究，为编制《蒸压硅酸盐企口小型砌块应用技术规程》提供理论依据。

1 试验

1.1 试件设计和试验方法

试验采用强度等级MU15的蒸压硅酸盐企口砌块和强度等级为MS10的专用砂浆砌筑6个抗压试件，砌块如图1所示。试件由1名中等技术水平的瓦工砌筑[1]，试件的外轮廊尺寸为610 mm×197 mm×650 mm。在砌筑时应用橡皮锤敲打砌块，使砂浆和砌块接触更加密实，以减小砌筑对试件质量的影响。砌筑完，过养护期后进行试验，试件尺寸如图2所示。

图1 砌块实物

图2 试件尺寸

1.2 试验加载方法

在沈阳建筑大学结构实验室进行试验，加载装置采用5000 kN的压力试验机[2]。为了研究试件在竖向压力下的横向变形和竖向变形[3]，在试件的2个宽侧面的横竖向中心线上各布置2个千分表。此外，在压力机的上下底板上安装量程为50 mm的位移计来监测试件的荷载与纵向变形关系曲线。试验前，先将试验机下压板上的杂质清除干净，然后在底板上铺1层高强石膏，由于高强石膏加水搅拌后具有很好的流动性，成型快等优点以使试件受力更为均匀[2]，避免由于受不均匀压力而破坏，造成的试件力学性能差异无法分析的现象[4]。将试件就位到压力机底板指定位置，使其几何对中；在试件的顶部抹1层石膏，厚度为10 mm，用水平尺进行找平。待石膏硬化后缓缓将压力机上压板降下预压3次，加载值为预估破坏荷载的15%，其目的是消除石膏层的压缩变形及检查仪表是否正常工作[4]。如果两侧面的仪表读数相对误差大于10%，则应重新调节试件水平度。待一切准备就绪，开始均匀连续施加荷载，每级荷载级差为50 kN且持荷1～2 min后进行仪表读数。当仪表指针有明显回落的现象时宣告试件处于破坏状态，停止试验[5]。

1.3 试验现象

蒸压硅酸盐企口小型砌块受压破坏一般可大致分为3个过程：

（1）随着逐级加载，砌体窄面单砖首先出现第1条微裂缝，位置在试件高度的2/3处，如不断加载，有不断向上下蔓延的趋势，试件内部并伴有吱吱的响声，是因为个别试件靠上部的砖有压碎的现象和砖与砂浆相互挤压而产生，并且试件顶角部有石膏往下脱落，当试件处于持荷状态时，千分表指针基本上处于持荷前刻度位置。

（2）当第1条裂缝出现后，随竖向压力的增加，窄侧面的砌体裂缝不断向上下发展。并由单砖裂缝发展成贯通几皮砖，宽侧面呈现出上密下疏的一段段裂缝的现象。当试件处于持荷状态时，千分表指针略微出现晃动的现象，但读数不受较大影响。

（3）随着继续加载，裂缝不断加长、加宽，顶部的1皮或者2皮砌块被压溃并且在试件中部有外鼓现象，当竖向裂缝贯通时砌体被分割成独立的几个部分而破坏。当试件处于持荷状态时，千分表指针不断在晃动，造成读数困难[6]，试件破坏形态如图3、图4所示。

图3 试件宽侧面破坏

图4 试件窄侧面破坏

2 试验结果及分析

2.1 抗压强度蒸压硅酸盐企口砌块抗压试验结果见表1。

表1 蒸压硅酸盐企口砌块砌体抗压试验结果

对表1的试验数据进行分析整理得到，蒸压硅酸盐企口砌块砌体抗压强度平均值为6.35 MPa，标准差为1.053，变异系数为16.58%，由试验平均值计算得到砌体抗压强度设计值为2.89 MPa，高于GB 50003—2011《砌体结构设计规范》中混凝土多孔砖的砌体抗压强度设计值2.79 MPa，偏于安全考虑，建议《蒸压硅酸盐企口砌块应用技术规程》仍按GB 50003—2011中混凝土多孔砖取值。

2.2 蒸压硅酸盐企口砌块抗压强度建议公式

根据GB 50003—2011的规定，砌体抗压强度平均值的计算公式为：

式中：f1、f2——分别为砌块、砂浆的抗压强度，MPa；

k1、α——与砌块有关的系数；

k2——与砂浆有关的系数，取k2=1。

由于蒸压硅酸盐企口砌块属于新型材料，尚无任何标准可依，在计算其抗压强度时，如按GB50003—2011中混凝土多孔砖砌体取值，k1=0.78、α=0.5，得到试验实测值与公式计算值的比值平均值为1.21，具有20%左右的安全储备[6]，从而会造成一定程度上的材料浪费。因此针对本次试验数据对式（1）的系数进行修正，在不改变式（1）基本形式的基础上，得到适用于蒸压硅酸盐企口小型砌块砌体抗压强度平均值建议公式，见式（2）：

实测抗压强度与建议公式的对比见表2。

表2 实测抗压强度与建议公式的对比

从表2可知，实测值与式（2）计算值的比值平均值为1.065，实测值略高于式（2）计算值，说明式（2）计算值与实测值具有较好的吻合度，避免了材料的浪费，建议将式（2）作为蒸压硅酸盐企口砌块平均强度计算公式，可供设计使用。

2.3 应力-应变曲线

试验结果绘制出蒸压硅酸盐企口砌块砌体应力-应变曲线，如图5所示。

图5 实测试件应力-应变曲线

在砌体开裂之前，各试件应力-应变曲线基本重合且呈现出线性关系[7]。随着压力逐渐增大，不断有新裂缝产生与发展，致使砌体应力-应变曲线在开裂荷载附近有明显的弧度，其原因是出现裂缝后时砌体应变增加的速度大于应力增加的速度。

2.4 弹性模量

根据应力-应变曲线计算蒸压硅酸盐企口砌块的弹性模量，取应力等于0.4时的割线模量为砌体的弹性模量[8]，并按式（3）计算：

式中：E——试件的弹性模量，MPa；

ε0.4——对应于0.4ft，m时的轴向应变值。

根据式（3）计算出各试件的弹性模量平均值为6880MPa，并将其与规范中混凝土多孔砖砌体弹性模量（4624 MPa）进行对比可知，前者明显高于后者，说明按照混凝土多孔砖弹性模量公式不能较好地反映出蒸压硅酸盐企口砌块砌体的性质，故而根据试验数据进行回归分析提出了蒸压硅酸盐企口砌块砌体弹性模量的建议公式，见式（4）：

式中：f——砌体抗压强度设计值，MPa。

试验测得各试件的弹性模量与式（4）计算值的对比见表3。

从表3可知，弹性模量的实测值与按式（4）计算值的比值在0.84～1.21，平均值为1.077，变异系数为0.113。说明按式（4）计算出的砌体弹性模量接近试验实测值[9]，式（4）能较好地表达出蒸压硅酸盐企口砌块砌体的性能。同时试验所得砌体弹性模量平均值要比现行砌体规范中混凝土多孔砖砌体弹性模量要大，这也说明蒸压硅酸盐企口砌块具有良好的抵抗变形能力。

表3 试验测得弹性模量与建议公式计算值的对比

3 结论

（1）蒸压硅酸盐企口砌块的轴心受压破坏从开始加载到试件破坏，按照裂缝的发展情况可以分为3个阶段，与混凝土多孔砖砌体受压破坏现象一致。

（2）试验所得砌体弹性模量平均值比现行砌体规范中混凝土多孔砖砌体弹性模量要大，这也说明蒸压硅酸盐企口砌块具有良好的抵抗变形能力。根据试验数据提出蒸压硅酸盐企口砌块砌体的弹性模量的建议取值。

（3）试验数据表明，蒸压硅酸盐企口砌块砌体抗压强度设计值大于GB 50003—2011中混凝土多孔砖的设计值，通过对试验数据的回归分析，提出蒸压硅酸盐企口砌块砌体抗压强度平均值的建议计算公式，其与试验结果吻合较好。

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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

国家自然科学基金项目（51408373）

2016-05-04

徐春一，女，1983年生，辽宁铁岭人，博士，副教授，主要从事新型混凝土结构研究。