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薄层砌筑砂浆对B04级蒸压加气混凝土砌体力学性能影响的研究


摘要:对比研究薄层砌筑砂浆和普通砌筑砂浆对B04级蒸压加气混凝土砌体力学性能的影响,并分析其作用机理。结果表明:与普通砌筑砂浆相比,薄层砌筑砂浆保水性能好,水泥浆体在砌块孔隙内形成水化产物,提升灰缝与砌块的粘结能力,从而提高砌体的轴心抗压强度和通缝抗剪强度。
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关键词:薄层砌筑砂浆;蒸压加气混凝土砌块;轴心抗压强度;通缝抗剪强度

0前言

蒸压加气混凝土砌块具有轻质高强、耐火性好、保温隔热性能佳等优点,是一种具有广泛应用市场的新型墙体材料[1]。
目前,市场上常用的蒸压加气混凝土砌块主要是B05、B06和B07等密度等级的产品,国内外学者针对此类砌块产品与砌筑砂浆的匹配性开展了不少研究工作,取得了显著的研究成果[2-5]。B04级蒸压加气混凝土砌块由于生产技术难度大、应用技术要求高,针对其砌体性能的研究相对较少。
随着绿色、节能需求不断提升,B04级蒸压加气混凝土砌块将得到更广泛的应用。但由于其质量更轻、强度更低、导热系数更小等特征,亟需开展砌筑砂浆对B04级蒸压加气混凝土砌块砌体性能影响的研究工作。本文通过对比分析薄层砌筑砂浆和普通砌筑砂浆砌筑砌体的轴心抗压强度、通缝抗剪强度、砌体破坏形态以及微观作用机理,研究薄层砌筑砂浆对B04级蒸压加气混凝土砌体力学性能的影响,为B04级蒸压加气混凝土砌块的推广应用提供技术支撑。

1试验

1.1原材料

(1)蒸压加气混凝土砌块:长兴产,强度等级A2.5,干密度等级B04,尺寸规格为600mm×250mm×200mm,基本性能见表1。

(2)砌筑砂浆:设计配制普通砂浆、薄层砂浆和保温砂浆3种不同类型的砌筑砂浆,砂浆抗压强度试验分别采用钢模底和蒸压加气混凝土砌块底模2种方式成型,脱模后在标准基金项目“十三五”科技计划(专项、基金)-国家重点研发计划项目条件下养护28d普通砂浆7788.7203020.118.1薄层砂浆81100.0158022.515.6保温砂浆7899.285013.411.2
蒸压加气混凝土砌块 轻质砖 轻质隔墙板 加气块 加气砌块 加气混凝土砌块 宁波蒸压加气混凝土砌块 宁波轻质砖 宁波轻质隔墙板 宁波加气块 宁波加气砌块 宁波加气混凝土砌块
1.2试验方法

(1)蒸压加气混凝土砌块性能依据GB/T11969—2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》进行测试。

(2)砌筑砂浆性能依据JGJ/T70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法》进行测试。

(3)砌体轴心抗压强度和通缝抗剪强度依据JGJ/T17—2008《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》进行测试。(4)砌体试件处于室内,由于试验时间为冬季,温度和湿度偏低,因此在前14d采取了升温和加湿措施,使房间温度不低于10℃、相对湿度不低于60%。余下龄期采取室内自然养护。

2结果与讨论

2.1砌体的轴心抗压强度

分别采用普通砌筑砂浆和薄层砌筑砂浆砌筑,每组6片砌体试件,试件如图1所示,砌体轴心抗压强度试验结果如图2和表3所示。

表3砌体轴心抗压强度测试结果

项目平均值标准差变异系数标准值设计值

/MPa/MPa/%/MPa/MPa

普通砌筑砂浆砌体1.590.1911.71.280.80薄层砌筑砂浆砌体1.960.178.861.671.04

图2及表3试验结果表明:

(1)普通砌筑砂浆和薄层砌筑砂浆砌筑的B04级蒸压加气混凝土砌体轴心抗压强度设计值均符合JGJ/T17—2008中≥0.73MPa的要求。

(2)同种砂浆砌筑的6组砌体轴心抗压强度标准差、变异系数相对较小,表明2种砌筑砂浆砌筑砌体抗压性能较为稳定。

(3)砌筑砂浆抗压强度和砌体轴心抗压强度无正相关关系,普通砌筑砂浆抗压强度高,但其砌筑砌体的轴心抗压强度低。薄层砌筑砌体与普通砂浆砌筑相比,轴心抗压强度设计值提高了30%。

2.2砌体的通缝抗剪强度

分别采用普通砌筑砂浆和薄层砌筑砂浆砌筑,每组6片砌体试件,试件如图3所示,砌体通缝抗剪强度试验结果如图4和表4所示。

Ⅱ类破坏,砌块自身、灰缝和砌块界面处均发生剪切破坏(如图6所示)。

试验结果表明:
蒸压加气混凝土砌块 轻质砖 轻质隔墙板 加气块 加气砌块 加气混凝土砌块 宁波蒸压加气混凝土砌块 宁波轻质砖 宁波轻质隔墙板 宁波加气块 宁波加气砌块 宁波加气混凝土砌块
(1)薄层砌筑砂浆砌筑的B04级蒸压加气混凝土砌体通缝抗剪强度设计值符合JGJ/T17—2008中≥0.05MPa的要求;普通砌筑砂浆砌筑的砌体通缝抗剪强度不符合JGJ/T17—2008的要求。

(2)在同等砌筑和养护条件下,普通砌筑砂浆砌体通缝抗剪强度值异系数较大,薄层砌筑砂浆砌体通缝抗剪强度变异系数相对较小,表明薄层砌筑砂浆砌筑的同组砌体抗剪性能波动性更小。

(3)薄层砌筑砂浆砌体与普通砌筑砂浆砌体相比,可显著提高B04级蒸压加气混凝土砌体的通缝抗剪强度。2.3砌体破坏形态分析

分析砌体通缝抗剪加载破坏过程,可将破坏形态分为2种主要类型:Ⅰ类破坏,主要发生在灰缝和砌块的界面处,砌普通砌筑砂浆砌体主要发生Ⅰ类破坏,由于工作性、保水性能较差,其灰缝和砌块界面为薄弱区,受剪切力时界面先分离,而砌块自身无破坏;薄层砌筑砂浆砌体主要发生Ⅱ类破坏,由于保水率高,砂浆在界面处水化产物与砌块紧密粘结,当砂浆与砌块粘结力高于砌块自身的抗剪切强度时,界面处砌块表面剥离或砌块自身发生剪切破坏。

2.4砌体微观界面分析

利用扫描电镜对B04级蒸压加气混凝土、普通砌筑砂浆砌体界面、薄层砌筑砂浆砌体界面进行微观分析,如图7所示。图7B04级蒸压加气混凝土、普通砌筑砂浆砌体界面、薄层砌筑砂浆砌体界面的SEM照片由图7可见,普通砌筑砂浆砌体界面处灰缝剥离后,可清晰观察到蒸压加气混凝土的片状结构,仅少量位置有水泥浆体残留;薄层砌筑砂浆砌体界面处可观察到大量水泥水化产物附着在砌块表面,与砌块缝隙紧密结合。分析认为,由于普通砌筑砂浆保水性能差,水分子向砌块内部迁移,界面处砂浆中的其他组分滞留原位,水化严重不足,与砌块表面粘结较弱,从而产生界面薄弱区,砌体整体性差,受到外力时,水泥浆体极易从砌块表面整体剥离,因而降低了砌体的抗压和抗剪切强度;而薄层砌筑砂浆保水性好,水分子和砂浆其它组分形成均匀、稳定的整体,在砌块毛细孔应力作用下,水泥浆体向砌块内部整体迁移,进而在砌块孔隙内形成水化产物,与砌块紧密粘结,有效提升砌体的整体性,从而提高了砌体的抗压和抗剪强度。

3结论

(1)普通砌筑砂浆和薄层砌筑砂浆砌筑的B04级蒸压加气混凝土砌块砌体轴心抗压强度设计值均符合JGJ/T17—2008的要求。与普通砌筑砂浆相比,薄层砌筑砂浆砌体轴心抗压强度设计值提高30%。

(2)薄层砌筑砂浆砌筑的B04级蒸压加气混凝土砌体通缝抗剪强度设计值符合JGJ/T17—2008的要求;普通砌筑砂浆砌筑的砌体通缝抗剪强度不符合JGJ/T17—2008的要求。薄层砌筑砂浆显著提高了砌体的通缝抗剪强度。

(3)普通砌筑砂浆砌体其灰缝和砌块界面为薄弱区,受剪切力时界面先分离,而砌块自身无破坏;薄层砌筑砂浆砌体由于保水率高,砂浆在界面处水化产物与砌块紧密粘结,当砂浆与砌块粘结力高于砌块自身的抗剪切强度时,界面处砌块表面剥离或砌块自身发生剪切破坏。

(4)砂浆保水性能是影响砌体力学性能的重要因素。砌筑砂浆保水性能好,在砌块毛细孔应力作用下,水泥浆体向砌块内部整体迁移,进而在砌块孔隙内形成水化产物,与砌块紧密粘结,有效提升砌体的整体性,从而提高砌体的抗压和抗剪强度。