2砌体材料及其力学性能

第二章砌体材料及其力学性能块体砂浆和灌孔混凝土砌体的分类和应用砌体的受压性能砌体的轴弯拉、受剪性能砌体的弹性模量、摩擦系数与线膨胀系数2.1块材砖砌块石材一、砖实心砖空心砖烧结普通砖:是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为为主要原料，经过焙烧而成的砖。保温隔热、耐久性较好。重力密度为16-18kN/m3.它的标准尺寸为：240mm×115mm×53mm蒸压硅酸盐砖是以硅质材料和石灰为原料制坯经高压蒸汽养护而成的实心砖。不宜用于承受高温的砌体。混凝土砖属于这种砖，可代替强度等级大于MU7.5的烧结普通砖。常用的硅酸盐砖有：以石英砂与石灰为原料的灰砂砖；以煤灰、石灰及少量石膏为原料的粉煤灰砖；以矿渣、石英砂及石灰为原料的矿渣硅酸盐砖等烧结空心砖其孔洞率在15%-60%。自重轻、厚度大，其抗剪抗弯能力较强。承重烧结多孔砖：孔洞竖向设置，孔洞率不小于25%。非承重烧结空心砖：孔洞水平设置，孔洞率达40-60%，用于框架填充墙或非承重隔墙。承重烧结多孔砖常用规格：模数空心砖KM1(190*190*90，190*90*90配砖)；普通空心砖KP1(240*115*90)，KP2(240*180*115)（可与实心砖配合使用）有专门的中国人民共和国行业标准《多孔砖（KP1型）建筑抗震设计与施工规程》（JGJ68-90）非承重烧结空心砖多孔砖优点：可节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙体造价；可减轻块体自重、增强墙体抗震性能适用范围：房屋上部结构（不宜用于冻胀地区地下部位）二、砌块我国目前生产的砌块有：粉煤灰和混凝土中型（高度360~900mm）、小型空心砌块（高度180-350mm）。目前应用较多的有两种：普通混凝土小型空心砌块：有单排孔和多排孔，空心率在25~35%，主规格尺寸为390*190*190mm。轻骨料混凝土小型空心砌块：有单排孔和多排孔。粉煤灰小型空心砌块砌块的长度应满足建筑模数的要求，在竖向尺寸上结合层高与门窗来考虑。砌块的厚度及空心率应根据结构的承载力、稳定性、构造与热工要求决定。砌块是一种就地取材，充分利用工业废料，投资少、收益快的墙体材料。但其强度较低，仅适用于层数较少的房屋建筑中。三、石材应选无明显风化的天然石材。常用的有重质天然石：花岗岩、石灰石、砂岩。抗压强度高、抗冻性及耐久性好，常用于建筑物基础、挡土墙等，也可用于墙体贴面。根据加工后的外形规则程度，分为料石（细料石、半细料石、粗料石、毛料石）毛石：形状不规则，中部厚度不小于200mm，长度约300-400mm。石材类型规格尺寸料石细料石通过细加工，外表规则，叠砌面凹入深度不应大于10mm，截面的宽度、高度不应小于200mm，且不应小于长度的1/4半细料石规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于15mm粗料石规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于20mm毛料石外形大致方正，一般不加工或仅稍加修整，高度不应小于200mm，叠砌面凹入深度不应大于25mm毛石形状不规则，中部厚度不应小于200mm四、块体的强度等级是根据其抗压强度而划分的等级。块体强度等级符号为“MU”(masonryunit)，单位为“MPa”。烧结普通砖、非烧结普通砖和承重粘土空心砖等的强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10。砌块的强度等级：MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5和MU3.5。石材的强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。强度等级抗压强度平均值≥变异系数≤0.21变异系数≤0.21抗压强度标准值≥单块最小抗压强度值≥MU3030.022.025.0MU2525.018.022.0MU2020.014.016.0MU1515.010.012.0MU1010.06.57.5kfminf表2-1烧结普通砖强度等级指标(MPa)强度等级抗压强度(MPa)抗折荷重(kN)平均值不小于单块最小值不小于平均值不小于单块最小值不小于MU3030.022.013.59.0MU2525.018.011.57.5MU2020.014.09.56.0MU1515.010.07.54.5MU1010.06.55.53.0表2-2烧结多孔砖强度等级指标强度等级砌块抗压强度平均值不小于单块最小值不小于MU2020.016.0MU1515.012.0MU1010.08.0MU7.57.56.0MU55.04.0MU3.53.52.8表2-3混凝土小型空心砌块强度等级指标(MPa)强度等级砌块抗压强度密度等级范围(kg/m3)平均值不小于单块最小值不小于MU1010.08.0≤1400MU7.57.56.0MU55.04.0≤1200MU3.53.52.8MU2.52.52.0≤800MU1.51.51.2≤600表2-4轻集料混凝土小型空心砌块强度等级指标(MPa)对掺有粉煤灰15%以上的混凝土砌块，在确定其强度等级时，砌块抗压强度应乘以自然碳化系数，当无自然碳化系数时，可取人工碳化系数的1.15倍。2.2砂浆定义：由胶凝材料（石灰、水泥、石膏、黏土）和细骨料（砂）加水搅拌而成的混合材料。作用：将块材按一定的砌筑方法粘结成整体而共同工作。同时，因在铺砌时填满块材的间隙，使砌体受力均匀，提高砌体的保温性能、防水性能和防冻性能等。分类：水泥砂浆：由水泥与砂加水拌和而成，不加掺和料，也称纯水泥砂浆。可塑性和保水性差。适合于潮湿环境和强度要求较高的砌体。水泥混合砂浆：掺入塑性掺和料（石灰膏、粘土）的水泥砂浆。广泛使用，但不宜用于潮湿环境。非水泥砂浆：配合成分中不含水泥的砂浆。如石灰砂浆、石膏砂浆、石灰粘土砂浆。强度较低，耐久性较差。砂浆的强度等级：以28天龄期的边长为70.7mm的立方体试块，每组6块在标准环境和标准条件下进行抗压试验。用“M”表示，单位为MPa。砌筑砂浆分为M15、M10、M7.5、M5、M2.5。施工阶段的砂浆强度按零取。使用要求：足够强度。可塑性（或流动性）：否则不易均匀铺开，即应有合适的稠度。采用重3N、顶角30度的标准锥体沉入砂浆中的深度来测定。保水性：保持水份的能力。砂浆的质量很大程度上决定于保水性。以分层度表示，即将砂浆静止30分钟，上下层沉入量之差宜在10~20mm。纯水泥砂浆的流动性和保水性比混合砂浆差，因此混合砂浆砌筑的砌体强度比同等级水泥砂浆砌筑的砌体强度高。砂浆品种塑性掺合料和易保水性强度耐久性耐水性水泥砂浆无差较高好好混合砂浆有好高较好差专用砂浆有好高好差非水泥砂浆有好低差无混凝土小型空心砌块专用砂浆和灌孔混凝土《混凝土小型空心砌块砌筑砂浆》JC860-2000，强度分为Mb30、Mb25、Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5、Mb5。《混凝土小型空心砌块灌孔混凝土》JC861-2000，强度分为Cb40、Cb35、Cb30、Cb25、Cb20。灌浆方法（高位、低位法）砌体材料的强度等级单位砌体材料强度等级块体烧结普通砖、烧结多孔砖MU30、MU25、MU20、MU15和MU10蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖MU25、MU20、MU15和MU10砌块MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5石材MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20砂浆M15、M10、M7.5、M5和M2.5（M0）砌块灌孔混凝土Mb20、Mb25、Mb30、Mb35、Mb40、Mb45、Mb50、Mb55和Mb60块体及砂浆的选择首先应根据因地制宜、就地取材的原则，合理选择技术经济指标好，符合施工队伍技术条件，而且使用性能良好的块体和砂浆。选择适宜强度等级的块材和砂浆。例如在多层房屋的承重墙中，上面几层可选用强度等级较低的块体和砂浆，下面几层和基础则应选用强度等级较高的块体和砂浆。块体还必须有足够的耐久性以保证砌体在长期使用过程中有足够的强度和正常的使用性能。块体和砂浆的选择有最低强度等级规定：五层及五层以上房屋的外墙、潮湿房间的墙，以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级，应符合以下要求：1）砖采用MU10；2）砌块采用MU7.5；3）石材采用MU30；4）砂浆采用M5。在室内地面以下，室外散水坡顶面以上的砌体内，应铺设防潮层。防潮层材料一般情况下宜采用防水水泥砂浆。勒脚部位应采用水泥砂浆粉刷。地面以下或防潮层以下的砌体，所用材料的最低强度等级应符合[表]的要求基土的潮湿程度烧结普通砖、蒸压灰砂砖混凝土砌块石材水泥砂浆严寒地区一般地区稍湿的MU10MU10MU7.5MU30M5很湿的MU15MU10MU7.5MU30M7.5含水饱和的MU20MU15MU10MU40M10注：在冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体，当采用多孔砖时，其孔洞应用水泥砂浆灌实；当采用混凝土砌块时，其孔洞应采用强度等级不低于Cb20的混凝土灌实。地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间墙体所用材料的最低强度等级2.3砌体的分类和应用一、无筋砌体二、配筋砌体三、预应力砌体四、墙板四、砌体的选用原则一、无筋砌体抗震性能和抗不均匀沉降能力较差。砖砌体石砌体砌块砌体1、砖砌体：由砖和砂浆砌筑而成的整体材料。常用作内外承重墙、柱，也可用作填充墙和维护墙。承重墙的厚度要根据强度和稳定性的要求确定，对于房屋外墙还应满足保温、隔热等要求。(a)一顺一丁(b)梅花丁砖砌体的砌筑方法(c)三顺一丁砖的搭砌方式实砌砖砌体：我国烧结普通砖的规格为240mm×115mm×53mm。可砌成半砖(120mm)、一砖(240mm)、一砖半(370mm)、两砖(490mm)、两砖半(620mm)。三砖(740mm)，也可砌成1/4砖进位的180、300、420mm的墙，须侧砌，不利抗震。现开始推广采用空心砖砌体，墙厚一般为90、180、190、240、290、390mm.空斗墙：砌筑成空心时称为空斗墙，可节省砖和砂浆，一般为240mm厚。但其整体性和抗震性能较差，可用作1~3层。全顺法两平一侧法一顺一顶法每皮顶顺相间法（梅花顶）一斗一眠法两斗一眠法三斗一眠法无眠空斗法夹心墙砌体空斗墙砌体这种墙能减轻结构自重，可节省砖30%左右，节省砂浆50%左右，还可提高隔热保温性能，但空斗墙的施工十分不便，浪费人工，影响施工进度，而且抗剪、抗风抗震性能较差，同时外层砖、砂浆的腐蚀对空斗墙的受力性能影响极大。因此新修订的《砌体结构设计规范》取消了原规范(GBJ3—88)空斗墙的相关内容。2、砌块砌体：应用砌块和砂浆砌筑而成的整体材料。自重轻、保温隔热好、施工快。用小型砌块可砌成190、200、240、290mm等不同厚度的墙体。通常采用混凝土灌孔，则称为灌孔混凝土砌块砌体。搭接长度不得小于90mm，且保证孔对孔，肋对肋。3、石砌体：由石材和砂浆或石材和混凝土砌筑而成的整体结构。有料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体，如图。毛石混凝土砌体是在模板内交替铺置混凝土层及形状不规则的毛石构成。料石砌体可用作房屋墙、柱、石拱桥、石坝；毛石砌体一般用作挡土墙、基础，可用于建造五层以下的房屋，但不宜建造承受振动荷载的房屋。二、配筋砖砌体在砌体灰缝内配置适量的钢筋或钢筋混凝土。提高了强度和抗震性能，可作为10~20层房屋的承重墙体。网状配筋砖砌体（横向配筋砌体）组合砌体1、网状配筋砌体又称横向配筋砌体，是在砖柱或砖墙中每隔几皮砖在其水平灰缝中设置直径为3~4mm的方格网式钢筋网片，或直径为6~8mm的连弯式钢筋网片。在砌体受压时可约束横向变形，从而提高抗压强度。可用作承受轴心压力或偏心距离较小时的墙、柱。2、组合砖砌体：由砖砌体和钢筋混凝土或钢筋砂浆构成的砌体。可用作偏心距较大时的墙、柱。有：外包式组合砖砌体：在砌体外侧预留的竖向凹槽内配置纵向钢筋再浇灌混凝土面层或砂浆面层构成的。内嵌式组合砖砌体：砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙。在砖砌体中纵横墙交接处、洞口边或每隔一定距离设置钢筋混凝