第七章砌體材料及砌體的力學(xué)性能

1、第七章第七章 砌體材料及砌體的力學(xué)性能砌體材料及砌體的力學(xué)性能學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo): 了解砌體材料的種類了解砌體材料的種類,砌體的種類砌體的種類;掌握塊掌握塊材及砂漿的強(qiáng)度等級(jí)材及砂漿的強(qiáng)度等級(jí),砌體受壓破壞特點(diǎn)砌體受壓破壞特點(diǎn),影響影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素。砌體抗壓強(qiáng)度的因素。混凝土實(shí)心磚 混凝土多孔磚 石材 砌塊 砂漿砌筑塊材 砌體結(jié)構(gòu)是指各種塊材（包括磚、石材、砌塊等）通過砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)。 砌體結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是：取材方便、施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、性能優(yōu)良；主要缺點(diǎn)是：強(qiáng)度較低、自重較大、砌筑工作量大、抗震性能差?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，砌體結(jié)構(gòu)主要用作七層以下的住宅樓、旅館，五層以下的辦公樓、教學(xué)樓等民

2、用建筑的承重結(jié)構(gòu)；在中、小型工業(yè)廠房及框架結(jié)構(gòu)中常用砌體作圍護(hù)結(jié)構(gòu)。v第一節(jié)第一節(jié) 砌體材料砌體材料 砌體由塊材和砌筑砂漿構(gòu)成，對(duì)塊材和砂漿性能的進(jìn)一步了解，將有助于理解和掌握各類砌體的性能。 一、塊材塊材分為：磚、砌塊及石材三種，其強(qiáng)度等級(jí)符號(hào)是MU。 磚磚燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚燒結(jié)普通磚 由黏土、頁(yè)巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)過焙燒而成的實(shí)心或孔洞率不大于規(guī)定值且外形尺寸符合規(guī)定的磚。分燒結(jié)黏土磚（已被許多城市禁止使用）、燒結(jié)頁(yè)巖磚、燒結(jié)煤矸石磚、燒結(jié)粉煤灰磚等，其尺寸為240mm115mm53mm（圖7-1a）。(a)燒結(jié)普通磚 (b)P型多孔磚 (c)M型多孔磚圖7-1 磚的規(guī)格燒

3、結(jié)多孔磚 以黏土、頁(yè)巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)過焙燒而成、孔洞率不小于25%，孔的尺寸小而數(shù)量多，主要用于承重部位的磚，簡(jiǎn)稱多孔磚。目前多孔磚分為P型磚和M型磚，P型磚的尺寸為240mm115mm90mm，M型磚的尺寸為190mm190mm90mm。 燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚的強(qiáng)度等級(jí)有MU10、MU15、MU20、MU25、MU30五級(jí)。v蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚 v蒸壓灰砂磚 以石灰和砂為主要原料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)而成的實(shí)心磚，簡(jiǎn)稱灰砂磚。v蒸壓粉煤灰磚 以粉煤灰、石灰為主要原料，摻加適量石膏和集料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的實(shí)心磚，簡(jiǎn)稱粉煤灰磚?；疑按u與粉

4、煤灰磚的規(guī)格尺寸與燒結(jié)普通磚相同。v蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚的強(qiáng)度等級(jí)有MU15、MU20、MU25三級(jí)。v施工時(shí)注意采取措施防止墻體開裂。v（3)混凝土普通磚和多孔磚 以水泥為膠結(jié)材料，以砂、石等為主要集料，加水?dāng)嚢?、成型、養(yǎng)護(hù)制成的一種多孔的的混凝土半盲孔磚或?qū)嵭拇u。多孔磚的主規(guī)格尺寸為240mm115mm90mm、240mm190mm90mm、190mm190mm90mm等；實(shí)心磚的主規(guī)格尺寸為240mm115mm53mm、240mm115mm90mm等。強(qiáng)度等級(jí)有MU30、MU25、MU20、MU15四個(gè)等級(jí). v2、砌塊v砌塊由普通混凝土或輕骨料混凝土制成，其規(guī)格尺寸為390mm19

5、0mm190mm、空心率在25%50%的空心砌塊，稱為混凝土小型空心砌塊，簡(jiǎn)稱混凝土砌塊或砌塊。采用較大尺寸的砌塊代替小塊磚砌筑砌體，可減輕勞動(dòng)量并可加快施工進(jìn)度，是墻體材料改革的一個(gè)重要方向。v砌塊的強(qiáng)度等級(jí)有MU5、MU7.5、MU10、MU15、MU20五級(jí)。 v3、石材v石材按加工后的外形規(guī)則程度分為料石和毛石，料石又分為細(xì)料石、半細(xì)料石、粗料石和毛料石。石材的強(qiáng)度等級(jí)有MU20、MU30、MU40、MU50、MU60、MU80、MU100七級(jí)。混凝土小型空心砌塊v二、砂漿v砂漿的強(qiáng)度等級(jí)符號(hào)為M，混凝土砌塊砌筑砂漿（即砌塊專用砂漿）的強(qiáng)度等級(jí)符號(hào)為Mb。v砂漿的作用是將塊材粘結(jié)成整體

6、并使砌體受力均勻，同時(shí)因砂漿填滿塊材間的縫隙，還能減少砌體的透氣性，提高其保溫性和抗凍性。砌體中常用的砂漿有以下四類：v1.水泥砂漿由水泥、水和砂拌合而成。這類砂漿具有較高的強(qiáng)度和較好的耐久性，但其和易性差，在砌筑前會(huì)游離出較多的水分，砂漿攤鋪在塊材表面后這部分水分將很快被吸走，使鋪砌發(fā)生困難，因而降低砌筑質(zhì)量。水泥砂漿一般用于砌筑潮濕環(huán)境中的砌體（如基礎(chǔ)等）。v2、混合砂漿混合砂漿包括水泥石灰砂漿、水泥黏土砂漿等。水泥石灰砂漿由水泥、水、砂、石灰拌合而成；水泥黏土砂漿由水泥、水、砂、黏土拌合而成。這類砂漿具有一定的強(qiáng)度和耐久性，和易性和保水性較好，便于施工，質(zhì)量容易保證。建筑中的一般墻體、磚

7、柱等常用水泥石灰砂漿砌筑，它是建筑工程中應(yīng)用最為廣泛的一種砂漿。 v3.石灰砂漿由石灰、砂和水拌合而成。這類砂漿的保水性和流動(dòng)性較好，但其強(qiáng)度低，耐久性差，適用于簡(jiǎn)易建筑或臨時(shí)建筑的砌筑。v4.砌塊專用砂漿由水泥、水、砂以及根據(jù)需要摻入一定比例的摻和料和外加劑等組分，采用機(jī)械拌合而成，專門用于砌筑混凝土砌塊的砌筑砂漿。v砂漿的強(qiáng)度等級(jí)是用70.7mm70.7mm70.7mm的立方體試塊，經(jīng)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)而得。 v對(duì)燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂普通磚和蒸壓粉煤灰普通磚砌體采用的普通砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M15、M10、M7.5、M5和M2.5。v對(duì)蒸壓灰砂普通磚和蒸壓粉煤灰普通磚砌體采用的專用砌筑砂漿

8、強(qiáng)度等級(jí)為Ms15、Ms10、Ms7.5和Ms5.0。v對(duì)混凝土普通磚、混凝土多孔磚、單排孔混凝土砌塊和煤矸石混凝土砌塊砌體采用的砂漿強(qiáng)度等級(jí)為Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5和Mb5。v對(duì)雙排孔或多排孔輕集料混凝土砌塊采用的砂漿的強(qiáng)度等級(jí)為Mb10、Mb7.5和Mb5。v對(duì)毛料石、毛石砌體采用的砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M7.5、M5和M2.5。v在驗(yàn)算施工階段尚未硬化的新砌體強(qiáng)度時(shí)或在凍結(jié)法施工解凍時(shí)，可按砂漿強(qiáng)度為零來確定。 v第二節(jié)第二節(jié) 砌體的種類及力學(xué)性能砌體的種類及力學(xué)性能v砌體是由不同尺寸和形狀的塊材用砂漿砌成的整體。砌體中的塊材在砌筑時(shí)都必須上下錯(cuò)縫，才能使砌體較均勻地承受外力，

9、否則重合的灰縫將砌體分割成彼此間無聯(lián)系的幾個(gè)部分，因而不能很好地承受外力，同時(shí)也削弱甚至破壞建筑物的整體性。v一、砌體的種類v1.磚砌體v由磚和砂漿砌筑成的砌體稱為磚砌體，它是采用最普遍的一種砌體，大量用作內(nèi)外承重墻及隔墻。磚砌體可用一順一丁、三順一丁、五順一丁等多種砌法。 v墻體常用厚度有：120（半磚）、180（七分墻）、240（1磚）、300（ 磚）、370（ 磚）、490（2磚）、620（ 磚）、740（3磚）等。 411211212（a）一順一丁 （b）三順一丁 （c）五順一丁磚砌體v2.砌塊砌體v由砌塊和砂漿砌成的砌體稱為砌塊砌體。其特點(diǎn)是能減輕結(jié)構(gòu)自重，減輕體力勞動(dòng)。砌塊砌體包括

10、混凝土、輕骨料混凝土砌塊砌體。砌塊砌體的采用是墻體改革的一項(xiàng)重要措施。v3.石砌體v由石材和砂漿砌筑的砌體為石砌體。其優(yōu)點(diǎn)是能就地取材、造價(jià)低，其缺點(diǎn)是自重較大，隔熱性能較差。常用的石砌體有料石砌體、毛石砌體、毛石混凝土砌體。v4.配筋砌體v為了提高砌體的受壓承載力和減小構(gòu)件的截面尺寸，可在砌體內(nèi)配置適量的鋼筋形成配筋砌體。配筋砌體分為以下四類：v網(wǎng)狀配筋磚砌體 是在磚柱或墻體的水平灰縫內(nèi)配置一定數(shù)量的鋼筋網(wǎng)而形成的砌體。v組合磚砌體 由磚砌體和鋼筋混凝土面層或鋼筋砂漿面層組合的砌體。v磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻在磚砌體中每隔一定距離設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并在各層樓蓋處設(shè)置鋼筋混凝土圈梁，

11、構(gòu)造柱與圈梁形成“弱框架”，構(gòu)造柱分擔(dān)墻體上的荷載；砌體受到約束，從而提高了墻體的承載力。v 配筋砌塊砌體 在砌塊中配置一定數(shù)量的豎向和水平鋼筋就形成了配筋砌塊砌體。 v上述幾種砌體的共同特點(diǎn)是抗壓性能較好，而抗拉性能較差。因此，砌體大多用作建筑工程中的墻體、柱、剛性基礎(chǔ)(即無筋擴(kuò)展基礎(chǔ))等受壓構(gòu)件。 網(wǎng)狀配筋磚砌體 組合磚砌體磚砌體和構(gòu)造柱組合墻配筋砌塊砌體v二、砌體的抗壓強(qiáng)度v1.砌體軸心受壓破壞特點(diǎn)砌體軸心受壓時(shí)，其破壞過程大致經(jīng)歷三個(gè)階段：v第一階段：從砌體開始受壓到單塊磚開裂，這時(shí)荷載約為破壞荷載的0.50.7倍。其特點(diǎn)是：荷載如不增加，裂縫也不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展或增加。v第二階段：隨著荷載

12、的增加，原有裂縫不斷擴(kuò)展，形成穿過幾皮磚的連續(xù)裂縫（條縫），同時(shí)產(chǎn)生新的裂縫，這時(shí)的荷載約為破壞荷載的0.80.9倍。其特點(diǎn)是：即使荷載不增加，裂縫仍會(huì)繼續(xù)發(fā)展。v第三階段：繼續(xù)增加荷載，裂縫將迅速開展，其中幾條連續(xù)的豎向裂縫把砌體分割成若干半磚小柱，砌體表面產(chǎn)生明顯的外凸而處于松散狀態(tài)，砌體喪失承載能力。 磚柱軸心受壓破壞的三個(gè)階段 v2.砌體應(yīng)力狀態(tài)分析v表面看來，砌體在軸心荷載作用下，其受力應(yīng)是均勻受壓的，可實(shí)際情況是：砌體內(nèi)的塊材(磚)和砂漿都處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，原因主要有以下兩個(gè)方面：v灰縫中砂漿層的不均勻性 由于施工時(shí)砂漿鋪砌不均勻，有厚有薄，使得磚不能均勻地壓在砂漿層上；再有砂漿

13、本身的不均勻；同時(shí)磚的表面不平整，使得磚與砂漿之間不能全面接觸。因此，塊材（磚）實(shí)際支承在形狀不規(guī)則且表面凸凹不平的砂漿層上，使得磚在砌體中處于受彎、受剪和局部受壓的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)中。砌體中單塊磚受力狀態(tài)磚和砂漿橫向變形的不同 由于砌體受壓時(shí)要產(chǎn)生橫向變形，而砂漿的橫向變形比磚大，同時(shí)磚與砂漿之間存在著粘結(jié)力和摩擦力的影響，于是磚受到砂漿橫向拉伸力的作用。 由上分析可知，砌體中的塊材在受壓時(shí)，還承受彎、剪、拉、局部受壓等復(fù)雜應(yīng)力的作用，而磚的抗彎、抗拉強(qiáng)度很低(約為抗壓強(qiáng)度的1020%)，因而砌體在遠(yuǎn)小于磚的抗壓強(qiáng)度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)裂縫，磚塊的抗壓強(qiáng)度并沒有真正發(fā)揮出來。v3.影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因

14、素v塊材和砂漿的強(qiáng)度等級(jí) 塊材和砂漿的強(qiáng)度等級(jí)是影響砌體抗壓強(qiáng)度的重要因素。一般來說，塊材、砂漿的強(qiáng)度等級(jí)越高，砌體的抗壓強(qiáng)度則越高。v塊材的尺寸和形狀 增加塊材的厚度可提高砌體強(qiáng)度。塊材外形規(guī)則、表面平整會(huì)使砌體強(qiáng)度相對(duì)提高。v砂漿的和易性和保水性 砂漿的和易性和保水性越好，則砂漿越容易鋪砌均勻，灰縫就越飽滿，塊材受力就越均勻，則砌體的抗壓強(qiáng)度也就相應(yīng)越高。例如：用和易性較差的水泥砂漿砌筑的砌體，要比同強(qiáng)度等級(jí)的混合砂漿砌筑的砌體的抗壓強(qiáng)度低。v砌筑質(zhì)量和灰縫厚度 一般認(rèn)為，水平灰縫砂漿的飽滿度(即砂漿層實(shí)際覆蓋面積與磚水平面積之比)不得小于80%，灰縫厚度以812較好(標(biāo)準(zhǔn)厚度10)。因而，灰縫的不飽滿、太厚、過薄都將使砌體抗壓強(qiáng)度降低，同時(shí)，磚在砌筑前要提前澆水濕潤(rùn)。此外，熟練而認(rèn)真的技工砌筑的砌體，一般比不熟練、不認(rèn)真操作的工人砌筑的砌體強(qiáng)度高。v4、施工質(zhì)量控制等級(jí)v施工質(zhì)量控制等級(jí)對(duì)砌體的強(qiáng)度有較大的影響，我國(guó)砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50203）規(guī)定將施工質(zhì)量分為A、B、C三個(gè)控制等級(jí)。施工質(zhì)量控制等級(jí)的選擇由設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位商定，并在工程設(shè)計(jì)圖中注明。（配筋砌體不允許采用C級(jí)）。v5.砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv齡期為28天的各類砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f