蒸压加气混凝土砌块抗压强度试验分析

张云云

华北水利水电大学土木与交通学院（450000）

蒸压加气混凝土砌块抗压强度试验分析

张云云

华北水利水电大学土木与交通学院（450000）

对蒸压加气混凝土砌块的试件要求进行了分析，总结了立方体砌块和棱柱体砌块受压的试验现象和破坏特征，回归出了砌块抗压强度与尺寸高度的关系式，分析了影响蒸压加气混凝土砌块的因素。

蒸压加气混凝土砌块；抗压强度；试验分析

0 引言

蒸压加气混凝土是我国目前大力推广的新型环保建筑材料，是唯一一种可满足节能50%要求的单一材料[1]。加气混凝土砌块是以硅质和钙质为基础，其主要的生产工艺环节为：备料、配料、搅拌、浇注、静停、切割、蒸养等。近年来，随着高层建筑的不断开发，蒸压加气混凝土砌块因其自重轻、强度高、保温性能好等特点被广泛应用，这为蒸压加气混凝土砌块的推广开辟了新天地。

目前，我国使用的蒸压加气混凝土砌块试验方法标准为GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》,此方法将砌块抗压强度的含水率调整为8%～10%，主要是为了符合实际墙体的含水率状况。

1 蒸压加气混凝土砌块的抗压强度试验

强度是砌体最重要的力学性能，和其他的性能之间有着密切的关系。蒸压加气混凝土砌块的强度受到原材料、配合比、空隙结构、生产工艺以及含湿状态等众多因素的影响。蒸压加气混凝土砌块的破坏与普通混凝土砌块的破坏有所不同，普通混凝土砌块的破坏中部呈X型，裂缝与承压面夹角为45°，而砌块裂缝为高度方向中部的竖向裂缝。对蒸压加气混凝土砌块抗压强度的要求及试验现象做出如下总结。

1.1 试件要求

试件应按GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》沿制品发气方向中心，按上、中、下顺序据取。试件据取部位如图1所示。

由图1可知，砌块进行受压试验时，应使砌块受力方向与发气方向垂直。在生产过程中蒸压加气混凝土料浆向上发气，气孔沿发气方向略呈椭圆形，使得试件平行于发气方向受力时的抗压强度与垂直于发气方向受力时的抗压强度有所不同。文献研究了膨胀方向对抗压强度的影响，结果表明：试件受压方向垂直于发气方向时的抗压强度约为平行于发气方向时抗压强度的1.2倍。所以，在蒸压加气混凝土砌体的砌筑过程中，要特别注意砌块砌筑的摆放方式,使砌块的强度得到更好的利用。

图1 蒸压加气混凝土砌块的据取部位及抗压试验示意图

砌块的表面要平整,不得有裂缝及明显缺陷。外观满足要求的砌块受压时整个面为受压面，所得的砌块抗压强度高。反之，试件表面不平整时，砌块会出现点受力，使得抗压强度大大降低。

进行抗压强度试验时，砌块的含水率要满足规范的要求。一般情况下，砌块的抗压强度随着含水率的增大而减小。按照规范要求，试件的含水率应控制在8%～12%，如果含水率超过规定的范围，则将砌块放置在60±5℃环境下烘至所要求的含水率。文献[3]研究了试件在含水率为8%与12%时抗压强度的差异。结果表明：含水率为8%时，试件的抗压强度为4.1 MPa，含水率为12%时，试件的抗压强度为3.9 MPa。所以建议将含水率控制在（10±1）%范围内，可提高抗压强度的稳定性。

1.2 试验现象分析

综观国内外的文献，蒸压加气混凝土砌块受压破坏的现象相似，现总结如下：

1）立方体砌块抗压强度破坏现象

试验加载初期，砌块处于弹性受力阶段，砌块一般在承载力的50%左右时出现可见裂缝。当试件达到极限承载力时，由于裂缝间的咬合功能，可以使裂缝更充分地发展，裂缝也开始加深，此时若继续施加荷载，整个砌块将被粉碎。这是因为蒸压加气混凝土砌块是一种多孔材料，材料试验机压板和试样压缩轴承表面的摩擦阻力很小,环箍效应很弱，试件在竖向压力和水平摩擦力的共同作用下会首先沿斜向开裂,其与承压面的夹角大于45°。砌块最终被垂直裂缝分裂成几个小块，从而彻底失去承载能力。立方体砌块破坏形态如图2所示。

图2 立方体砌块破坏形态图

2）砌块轴心抗压强度破坏现象

砌块轴心抗压强度破坏形态主要有3种：劈裂破坏、斜面剪坏和其他破坏。

劈裂破坏：试件在开始时先出现一条纵向裂缝。随着荷载的增加，裂缝向两端延伸，延伸至某部分时，裂缝出现分支向两端发展，形成Y型破坏或只有一条贯通裂缝。

斜面剪坏：随着试件加载至破坏荷载，砌块出现斜裂缝。由于挤压和摩擦作用，试件最终被碾碎。

其他破坏：个别棱柱体砌块发生角部破坏或局部劈裂破坏现象。

大部分砌块发生劈裂破坏，小部分砌块发生斜面剪坏和其他破坏现象。破坏形态如图3。

图3 轴心抗压试件的破坏形态图

2 影响蒸压加气混凝土砌块抗压强度的因素

砌块的抗压强度对应用于工程中的砌体抗压强度有很大的影响，其主要的影响因素有原材料质量、试件的尺寸及含水率的大小等。

2.1 原材料质量对砌块抗压强度的影响

原材料是影响蒸压加气混凝土砌块抗压强度的内部因素，起决定性作用。文献[4]研究了配合比和孔结构对抗压强度的影响，结果表明：蒸压加气混凝土砌块受钙硅比、水料比和稳泡剂含量的影响,当钙硅比为0.75，水料比为0.60，稳泡剂含量为3%时，砌块抗压强度最大。因此，生产过程中应严格控制各部分材料的质量和配合比，以获得优质砌块。

2.2 砌块尺寸对抗压强度的影响

测量试件尺寸应严格按照GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》的要求精确为1 mm。如果没有统一的精确度，则计算的受力面积会不同，由此得出的抗压强度或偏大或偏小。对已有文献相同干密度等级的抗压强度与不同尺寸高度的关系总结见表1。

表1 文献中抗压强度与尺寸高度的研究结果

将表1中的数据绘制成下图所示,通过origin拟合出的抗压强度与尺寸高度之间的关系式如下：

图4 抗压强度与尺寸高度的关系

从公式（1）及图1可以看出，抗压强度与尺寸高度成反比，随着尺寸高度的增大，其抗压强度呈减小趋势。通过数据的拟合，试验值与计算值的平均比值为1.000，变异系数为0.068，吻合较好，说明公式（1）可作为蒸压加气混凝土砌块抗压强度与尺寸高度的关系式。

2.3 含水率对抗压强度的影响

蒸压加气混凝土砌块抗压强度一般随含水率的增高而降低。文献[7]表明，砌块在自然含水率下的抗压强度为绝干强度的80%，而堆放或使用时，被淋湿后的抗压强度下降明显。蒸压加气混凝土砌块应放置在设有防雨、防水的地方。不同地区由于气候不同，对砌块含水率的要求也不同，但是工程施工中都必须取平衡含水率下的抗压强度作为砌块抗压强度的设计值才能满足结构要求。

3 结论

砌块进行抗压试验时，应严格按照GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》的要求才能保证抗压强度的准确性。

蒸压加气混凝土砌块的抗压强度随着尺寸高度的增大而减小，砌块抗压强度与尺寸高度的关系式为：f=-0.0039h+4.402。

蒸压加气混凝土砌块抗压强度与原材料的质量、试件尺寸、含水率的大小有关。

[1]陶红森.武汉市洪山乡葛化电厂高钙粉煤灰研制加气混凝土砌块的研究[D].武汉理工大学,2004.

[2]唐磊,祝明桥,张勇波.含水率对蒸压加气混凝土力学的性能影响[J].墙材革新与建筑节能,2011(4)：20～22.

[3]林珍奇.蒸压加气混凝土砌块抗压强度检验方法及其判定规则探析[J].质量技术监督研究,2014(3)：4～5.

[4]姜洪义,王亚辉,海鸥.配合比对超轻蒸压加气混凝土抗压强度与孔结构的影响[J].建材世界,2016(1)：1～4.

[5]曾欢.蒸压粉煤灰——砂加气混凝土应力——应变本构关系及其砌体力学性能试验研究[D].长沙理工大学, 2013.

[6]徐利军,沈兴建,张永良.蒸压加气混凝土砌块质量含水率对抗压强度影响初探[J].建筑砌块与砌块建筑,2008,26(5)：48-49.

[7]程蓬.影响蒸压灰砂加气混凝土抗压强度的因素研究[J].新型建筑材料,2004(09).

表6 强度及减水率对比试验结果

3 结语

通过选择引发体系、反应温度、链转移剂和主要聚合单体的用量，在较低温度下合成了聚醚型聚羧酸高性能减水剂，其最佳引发体系为0.3%APS+ 0.2%H2O2，合成温度为40℃，巯基乙酸用量为单体总质量的1.2%。

合成的减水剂分散性能和分散保持性能较好，试验条件下砂浆减水率26.2%。

该减水剂合成工艺相对简单，较之传统工艺更环保节能，生产效率高，可用于工业化生产。

参考文献:

[1]刘益军,王万林.一种醚类聚羧酸系减水剂的低温合成工艺研究[C].混凝土外加剂生产技术和应用新进展学术交流会议论文集,2012.

[2]田应凤,朱霞萍,项念念,等.低温合成改性聚醚型聚羧酸减水剂的工艺研究[J].新型建筑材料2013,12：88-92.

[3]王子明.聚羧酸系高性能减水剂——制备·性能与应用[M].中国建筑工业出版社,2009：127-133.