张方

【摘要】本文对黄河泥沙烧结多孔砖砌体的抗压、抗剪强度结合力学性能试验的影响因素进行分析，提出了黄河泥沙烧结多孔砖砌体的抗压、抗剪强度设计值，供应用参考。

【关键词】黄河泥沙烧结多孔砖；初裂荷载；破坏荷载；工艺修正系数。

中图分类号： P332 文献标识码： A 文章编号：

1 概况

淄博市高青县临近黄河，有大量冲积泥沙可以制砖，节约土地，利国利民。但黄河泥沙烧结多孔砖砌体，尚缺少对应的规范标准依据，难于应用。为探讨黄河泥沙烧结多孔砖砌体的力学性质，于2004年11月16～18日，进行了部分砌体试件的抗压、抗剪强度试验。黄河泥沙烧结多孔砖比烧结粘土砖强度高，但在砌体力学试验中发现其抗压初裂荷载偏低，现对其影响因素进行分析，取得可靠数据以确定可应用的砌体抗压、抗剪强度设计值。

2 砌体抗压强度试验中的影响因素和取值

2.1轴心抗压是砖砌体最基本的力学性质。按国家标准《砌体基本力学性能试验方法标准》GBJ129-90，砌体抗压强度试件尺寸为240mm×370mm×720mm，本次试验的试件尺寸为240mm×370mm×700mm，高度仅差2.8%，试验值不作修正。

2.2 初裂荷载和破坏荷载的取值

砌体轴心受压，从加荷开始到破坏，一般经历三个阶段。初始阶段：开始加压，在荷载作用下积累的弹性应变能不足以使加荷前砌体内的局部微裂缝扩展，砌体处于弹性阶段，其应力——应变关系呈线性变化，直到砌体内单块砖出现第一条肉眼可见的受力裂缝。由于本次试验试件顶部无配筋混凝土加强层，上部的水泥砂浆抹面的平整度与试验机压板不能十分吻合接触，受力不够均匀，首先可能从上部第一、二皮砖块上出现裂纹，这不应认为是砌体正常受力裂缝，在试验中应注意观察区别。砌体第一条正常受力裂缝的荷载值即为初裂荷载。对烧结粘土砖、烧结煤矸石多孔砖砌体据已有文献记载，其初裂荷载为破坏荷载为50～70%，对黄河泥沙烧结多孔砖，其初裂荷载为破坏荷载的40～50%（其差别可能与砖的孔洞率有关）。这一阶段的特点是如停止加荷，则裂缝停止发展。

初裂荷载后，继续加荷，则砌体进入第二阶段工作，随着荷载的继续增大，砌体内微裂缝扩展，单块砖上可见裂缝逐渐增多，并不断发展延伸，砌体的应力——应变呈较大的非线性变化。这一阶段的荷载约为极限荷载的80～90%，其特点是荷载不增加，裂缝仍将继续发展。实际上工程中砌体多是在长期荷载作用下工作，应视这一阶段的后期就是砌体的破坏阶段。第三阶段，压力继续增加，砌体中裂缝迅速延伸、加宽，形成小柱体而失稳破坏。参照湖南大学施楚贤教授的论述，破坏荷载的取值，宜以试验极限荷载的90%作为破坏荷载。裂纹分布情况图1、图2。

图1 M10裂缝分布情况图

图2 M5裂缝分布情况图

2.3 施工工艺对砖砌体质量的影响是多方向的，如砖的湿度、砂浆稠度，砂浆的粘结性、空气湿度、温度、灰缝大小和技术熟练程度等，其中以水平灰缝的砂浆饱满度影响最大。国家标准《砌体工程施工质量验收规范》GB50203-2002规定水平灰缝砂浆饱满度不低于80%。四川省建筑科学研究院的试验资料表明，当水平灰缝砂浆饱满度为73%时，砌体的抗压强度就能达到设计规范中规定的数值。当水平灰缝砂浆饱满度不同时，其影响可按比例折算调整。

2.4 轴心抗压强度试验结果分析

⑴工艺影响修正，主要是操作水平对水平灰缝砂浆饱满度影响的修正。当砌筑砂浆的饱满度实测为87%时，工艺修正系数μ=1-（0.87-0.73）/0.73=0.808；当砌筑砂浆的饱满度实测为86%时，工艺修正系数 μ=1-（0.86-0.73）/0.73=0.822。

⑵按《砌体结构设计规范》GB50003-2001规定，砌体抗压强度标准值 ƒk=（1-1.645δƒ）ƒm，

式中 ：δƒ—砌体强度变异系数；

ƒm—砌体抗压强度平均值（MPa）。

规范规定抗压强度变异系数采用0.17，本试验中黄河泥沙烧结多孔砖砌体试验数据尚少，其抗压强度变异系数取0.20。据此，则黄河泥沙烧结多孔砖砌体的抗压强度标准值ƒk=（1-1.645δf）fm=0.67ƒm，当施工质量控制等级为B级时，砌体材料分项系数γf=1.6，则砌体抗压强度设计值 ƒ=0.42 ƒm。

⑶ 黄河泥沙烧结多孔砖砌体抗压强度试验值，经分析整理如下表。

黄河泥沙烧结多孔砖砌体抗压强度试验值（每组三个试件）

(2.5黄河泥沙烧结多孔砖砌体抗压强度设计值的取值，当砖的强度等级为MU30时，建议采用《砌体结构设计规范》GB50003-2001中MU30各砂浆强度对应的抗压强度设计值的70%取值。

砌 体 类 别 砂浆强度等级

3 抗剪强度试验和取值

3.1 砌体本身具有各向异性的性质，影响砌体抗剪强度的因素也很多。砌体抗剪强度试验中，主要影响因素也是砌筑工艺中砂浆饱满度和粘结强度。本次试件两级砂浆的饱满度平均为88%、84%，相应的工艺修正系数为0.90、0.95。

3.2 从试验过程观察，限于试件的制作条件，两个剪力面难于均衡受力，受砂浆饱满度的影响，比抗压试件表现的更为直观。应排除明显单剪受力破坏的试验值。

3.3 试验中M10砂浆试件的试验值，低于M5砂浆试件的试验值，其原因是M10砂浆龄期仅为18d，养护温度平均13.3℃，低于标准养护温度20℃±3，且试件湿度大，试件内部温度更低一些，因而强度值偏低，应予改正。砌体的抗剪强度，由砌体砂浆强度决定。经修正后的M10砂浆，可以达到预期要求。

3.4抗剪强度标准值、设计值与强度平均值的关系同抗压强度相同。《砌体结构设计规范》GB50003-2001采用的抗剪强度变异系数为0.20，本次试验数据较少，对黄河泥沙烧结多孔砖砌体抗剪强度的变异系数取0.22，材料分项系数亦取1.6（B级）。

砌体抗剪强度标准值fv,k=0.64fv,m, 抗剪强度设计值fv=0.40fv,m。

3.5 黄河泥沙烧结多孔砖砌体抗剪强度试验值，分析整理如下表。

黄河泥沙烧结多孔砖砌体抗剪强度试验值（每组三个试件）

3.5 黄河泥沙烧结多孔砖砌体的抗剪强度设计值取值，参照试验结果，可以采用国家标准《砌体结构设计规范》GB50003-2001所列抗剪强度设计值

4 结语

这次砌体力学性能试验，由淄博市墙体材料改革与建筑节能办公室组织。试验成果为淄博市建设委员会制定的《黄河泥沙烧结多孔砖砌体结构技术措施》提供了科学依据，该措施于2005年6月16日发布，同意黄河泥沙烧结多孔砖在全市建设工程中推广应用。

参考文献

[1]《砌体基本力学性能试验方法标准》GBJ129-90、GB/T129-2011；

[2]《砌体结构设计规范》GB50003-2001、GB50003-2011；

[3] 施楚贤等《砌体结构理论与设计》中国建筑工业出版社2003.11。