薄灰缝砌筑加气混凝土砌体力学性能试验研究(上)

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薄灰缝砌筑加气混凝土砌体力学性能试验研究

杨伟军，郏思文

（长沙理工大学，湖南 长沙 410076）

目前我国加气混凝土砌块砌筑灰缝厚度大多为10～15mm，灰缝对导热系数的影响很大，大大降低了墙体的热工性能，此外，还加大了砂浆材料的用量，增加墙体的自重等。现行欧洲国家砌块建筑普遍提倡使用薄灰缝砌筑技术，灰缝厚度不大于5 mm，这不仅提高了砌体的热工性能，对力学性能也产生了一定的影响。我们通过对采用加气混凝土砌块专用砂浆砌筑的12 个轴心抗压试件、18 个抗剪试件的试验结果进行分析，研究灰缝厚度对加气混凝土砌块砌体力学性能的影响。

1 试件设计

1.1 抗压试件设计

试验中，加气混凝土砌块为B06 A3.5 粉煤灰砌块，砂浆采用加气混凝土专用砌筑砂浆。试件的设计见表1，高厚比为3.63～3.70。

表1 试件的设计

试验在长沙理工大学公路学院试验室的50 t 压力机上进行，砌体表面不够水平时在上承面上垫标准细砂。参照GBJ129—90《砌体基本力学性能试验方法标准》采用分级加载，为方便读数以及充分量测试件的变形，根据砌体的轴心抗压强度设计值每次加载5 kN，直至试件破坏，每级荷载持荷1～3 min，每级荷载记录试件测点标距内（见图1）的变形值，直到试件达到极限承载力无法读数为止。施加荷载时不得冲击试件，其最大荷载读数即为试件的破坏荷载。

图1 抗压试件测点示意

1.2 抗剪试件设计

加气混凝土砌块砌体沿通缝抗剪强度试验采用双剪试验，试件制作参照GBJ 129—90的规定进行。试件养护后，将试件翻转90°，使原水平灰缝处于竖直方向，用1∶3 水泥砂浆在试件上面2个受剪灰缝截面之间抹出1个240 mm×200 mm的受力面；在试件下面2 个受剪灰缝截面两边抹出1 个240mm×200 mm的支撑面，受力面与支撑面厚均为10 mm。试件采用的砌块、砂浆等材料与上述砌体轴压试件相同，分3组共18个试件组成。试件制作及加载方式见图2。试验采用匀速连续加荷，加荷时避免冲击，当有1个受剪面剪坏即认为试件破坏，记录试件的破坏荷载值和破坏特征。

图2 沿通缝抗剪试件示意

2 试验结果与分析

2.1 抗压强度试验结果及分析

影响加气混凝土砌块砌体抗压强度的因素很多且复杂，主要有砌块及砂浆强度、砌块尺寸、砌筑质量等。这些因素的改变对加气混凝土砌块砌体抗压强度的影响均已有不同程度的研究，而对砂浆灰缝厚度的影响目前研究较少，大多限于理论上的定性分析，并没有实际的试验数据来论证其观点。现结合试验结果，分析砂浆灰缝厚度对加气混凝土砌块砌体抗压强度的具体影响效果。

砌体受压后，砌体内产生拉、弯、剪等复杂应力状态。所谓砂浆水平灰缝厚度对砌体抗压强度的影响，实质上就是它对砌体内这种复杂应力综合作用不利影响的改善程度。灰缝越厚，灰缝内砂浆的横向变形则越大，加剧了砌体内的复杂应力状态，砌块内的拉应力也就随之增大。

表2 是不同灰缝厚度下加气混凝土砌块砌体破坏强度值。由表2 可以看出，加气混凝土砌块砌体在不同灰缝厚度情况下，其抗压强度有着明显的差异。C2 组砌体的抗压强度比C3 组砌体提高了8.4%，C1 组砌体更是比C3 组砌体的抗压强度提高了将近15%。由单个试件的抗压强度比较也容易看出，随着水平灰缝厚度的减小，其抗压强度呈上升趋势，这也从试验数据上验证了砌体抗压强度随着灰缝厚度的减小而增大的理论。

表2 砌块砌体抗压强度试验结果

根据回归统计，目前已经提出砂浆水平灰缝厚度c 对砖砌体抗压强度影响系数的计算公式：

；

灰缝厚度c 对空心率约为30%的空心砖砌体抗压强度的影响公式：

，

现作比较见表3。

由表3各影响系数可以明显看出，总体随着c 的增大，砌体抗压强度逐渐降低，但不同材料之间其变化量是有差别的。从抗压强度影响系数的比值也可看出，加气混凝土砌块砌体的灰缝影响系数ψ与普通砖砌体的影响系数ψ1十分接近，而与空心砖砌体的影响系数ψ2相差较大。这是因为空心砖内存在孔洞，砖与砂浆的接触面积小，因而承受砖内横向拉应力的面积减小，所以，随着灰缝厚度的增加，抗压强度下降得更快。而加气混凝土砌块与普通砖一样，砌筑面与灰缝砂浆完全接触，故两者的影响系数相近。

值得提出的是，从公式出发，灰缝越薄（c 越小），砌体强度越高，但有些块材砌筑面不完整或是灰缝过薄时，其砂浆不均匀性可能加大，砂中可能存在的小石子在灰缝中起刚性点的作用，此时会导致弯、剪应力加大，反而降低了砌体的抗压强度。而加气混凝土砌块切割面规则，加上专用砂浆中所含砂粒细小，没有小石子，所以，采用3～5 mm 厚薄灰缝砌筑仍不会影响其均匀性。正如在试验中所采用的薄层灰缝砌筑下，砌体的抗压强度有明显的提高。可见，采用薄层砌筑的专用砂浆对提高加气混凝土砌块砌体的抗压强度十分有利。

表3 砂浆灰缝厚度对砌体抗压强度的影响

（原载《加气混凝土》）