第2章砌体材料及其力学性能(1)1 - ZCY - 6.4

合集下载

砌体材料及其力学性能砌筑材料及砌体种类

第一节砌体材料种类和强度等级
一、块体材料 —— 3.烧结多孔砖

按其孔洞方向，粘土空心砖分为竖孔和水平孔两大类，前者用于承重，现在称为烧结多孔砖，后者用于框架填充墙或非承重隔墙，现在称为烧结空心砖。烧结多孔砖的外形尺寸，按GB13544—2000规定，长度 (L) 可为 290 、 240 、 190mm ，宽度 (B) 可为 240 、 190、180、175、140、115mm，高度(H)可为90mm，不同组合而成。产品还可以有 1/2 长度或 1/2 宽度的配砖，配套使用。有的多孔砖可与普通砖搭配使用。 (P7图2.1)
一、块体材料 —— 2.非烧结硅酸盐砖矿渣砖矿渣砖是以未经过水淬处理的高炉矿渣为主要原料，掺配一定比例的石灰、粉煤灰或煤渣，经过原料制备、搅拌、消化、轮碾、半干压成型以及蒸汽养护等工序制成的。

第一节砌体材料种类和强度等级
一、块体材料 —— 2.非烧结硅酸盐砖混凝土砖制成标准砖尺寸的混凝土砖也属于硅酸盐砖。目前南方一些地方，如湖北、贵州等地，常以这种砖代替强度等级大于MU7.5的烧结普通砖。
第一节砌体材料种类和强度等级
一、块体材料二、块体的强度等级三、砂浆的种类和强度等级四、混凝土砌块灌孔混凝土五、块体及砂浆的选择
第一节砌体材料种类和强度等级
一、块体材料

砌体结构用的块体材料一般分为天然石材和人工砖石两大类。人工砖石有经过焙烧的烧结普通砖、烧结多孔砖，以及不经过焙烧的硅酸盐砖、混凝土小型空心砌块、轻集料混凝土砌块等。但是也不是包括所有的各种块体，对于新规范未包括的、或今后新增加的一些材料制作的块体，应在确保其材料性能指标并通过构件试验确定有关计算指标、满足使用功能和保证耐久性的情况下，可以参考应用新规范。

砌体结构的材料力学性能(1)

烧结普通砖标准尺寸：240*115*53
P型砖：240*115*90
烧结多孔砖尺寸：
密度：11～14 kN／m3
M型砖：190*190*90
取消，改为290、240、190、180、140等
§2-1 块体
强度：按毛截面计算
§2-1 块体
烧结多孔砖强度等级指标(MPa)
２. 砌块
§2-1 块体
§2-2 砂浆
将砖、石、砌块等块体材料粘结成砌体的砂浆即砌筑砂浆，它由胶结料、细集料和水配制而成，为改善其性能，常在其中添加掺入料和外加剂。
砂浆的作用
➢单个块体连成整体。
➢抹平块体表面，从而促使其表面均匀受力。
➢填满块体间的缝隙，减少砌体的透气性，提高砌体的保温性能和抗冻性能符合要求的。
§2-3 砌体
2. 砌块砌体
由砌块和砂浆砌筑而成的整体材料称为砌块砌体，目前国内外常用的砌块砌体以混凝土空心砌块砌体为主，其中包括以普通混凝土为块体材料的普通混凝土空心砌块砌体和以轻骨料混凝土为块体材料的轻骨料混凝土空心砌块砌体。
砌块按尺寸大小的不同分为小型、中型和大型三种。小型砌块尺寸较小，型号多，尺寸灵活，施工时可不借助吊装设备而用手工砌筑，适用面广，但劳动量大。中型砌块尺寸较大，适于机械化施工，便于提高劳动生产率，但其型号少，使用不够灵活。大型砌块尺寸大，有利于生产工厂化，施工机械化，可大幅提高劳动生产率，加快施工进度，但需要有相当的生产设备和施工能力。
按照是否配筋，砌体可分为无筋砌体、配筋砌体。
无筋砌体
1. 砖砌体
由砖和砂浆砌筑而成的整体材料称为砖砌体。在房屋建筑中，砖砌体常用作一般单层和多层工业与民用建筑的内外墙、柱、基础等承重结构以及多高层建筑的围护墙与隔墙等自承重结构等。

chap02砌体材料及砌体的力学性能20130909(第2讲)资料.

温州大学本科生课程教学
No.37/81
2019/7/9
组合砖砌体是由砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层构成的整体材料。工程应用上有两种形式，一种是采用钢筋混凝土或钢筋砂浆作面层的砌体，这种砌体可以用作承受偏心距较大的偏心压力的墙、柱；另一种是在砖砌体的转角、交接处以及每隔一定距离设置钢筋混凝土构造柱，并在各层楼盖处设置钢筋混凝土圈梁，使砖砌体墙与钢筋混凝土构造柱、圈梁组成一个共同受力的整体结构。组合砖砌体建造的多层砖混结构房屋的抗震性能较无筋砌体砖混结构房屋的抗震性能有显著改善，同时它的抗压和抗剪强度亦有一定程度的提高。
、0
规范：
讨论：砂浆的强度如何测定？
温州大学本科生课程教学
No.26/81
2019/7/9
2.2 砌体种类
砌体
–由块体用砂浆砌筑而成，可分为承重和非承重墙。
砌体可按照所用材料、砌法以及在结构中所起作用等方面的不同进行分类。按照所用材料不同砌体可分为砖砌体、砌块砌体及石砌体。
温州大学本科生课程教学
第2章砌体材料及砌体的力学性能
温州大学本科生课程教学
No.1/81
2019/7/9
本次课所阐述的问题
砌体的强度等级如何定义？有哪些等级划分？砂浆的强度等级如何定义？有哪些等级划分？砌体所用砂浆的基本要求？如何根据耐久性要求选择块体和砂浆？砌体的种类有哪些？各类砌体的应用特点是什么？砖砌体受压后其应力状态如何？影响砖砌体抗压强
烧结普通砖重力密度在 16~18 kN/m3之间，具有较高的强度，良好的耐久性和保温隔热性能，且生产工艺简单，砌筑方便，故生产应用最为普遍，但因为占用和毁坏农田，在一些大中城市现已逐渐被禁止使用。

2砌体材料及其力学性能

M10
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。
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
《混凝土小型空心砌块灌孔混凝土》 JC8612000，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
烧结普通砖、烧结多 MU30、MU25、MU20、MU15和MU10 孔砖
蒸压灰砂砖、蒸压粉 MU25、MU20、MU15和MU10 块煤灰砖体砌块 MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5 石材 MU100、MU80、MU60、MU50、 MU40、MU30和MU20
表2-3 混凝土小型空心砌块强度等级指标(MPa)
强度等级 MU20 MU15 MU10 MU7.5 MU5 MU3.5
砌块抗压强度单块最小值不平均值不小于小于 20.0 16.0 15.0 12.0 10.0 8.0 7.5 6.0 5.0 4.0 3.5 2.8
表2-4 轻集料混凝土小型空心砌块强度等级指标(MPa)
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。

砌体结构第二章2.1

2.混凝土小型空心砌块
由普通混凝土或利用浮石、火山渣和陶粒等轻骨料混凝土制成的，空心率25%~50%。主要规格：390×190×190mm；
3.材料强度等级：按标准试验方法，按毛截面面积计算的极限抗压强度 Mpa值来划分。砼小型空心砌块强度等级： MU20、MU15、MU10、MU7.5、 MU5、MU3.5，见P9表2.3。注意：上述块材的强度等级是由抗压强度的平均值来确定的。
（2）天然石材又可分为料石和毛石两种。料石按其加工后外形的规则程度分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石。
2.强度等级及变形性能
（1）划分方法：石材的强度等级，可用边长为70mm的立方体试块的抗压强度表示。抗压强度取三个试件破坏强度的平均值。（2）石材的强度等级为： MU20 、 MU30 、 MU40 、 MU50 、 MU60 、 MU80 、 MU100。（ 3 ）石材的应力应变关系曲线接近于一条斜直线，属脆性材料。它的弹性模量为(2～3)×103N/mm2，泊松比在 0.03～0.10之间。
②多孔砖：既要考虑抗压强度，又要考虑抗折荷重。（GB/T13544—92）烧结多孔砖的强度等级分为五级：
MU30、MU25、MU20、MU15、 MU10。见P8表2.2
二、砌块（砼空心砌块、加气砼砌块、硅酸盐实心砌块） 1.砌块类型按砌块高度大小分为：小型、中型、大型三种。小型：180~350mm；（目前我国主要使用此种砌块）中型：360~900mm；大型：>900mm。采用砌块代替砖，可减轻劳动量并加快施工进度，是墙体材料改革的一个重要方向。
五、砌体材料的选择
（1）砌体材料的选择应符合“因地制宜，就地取材”的原则，要选用当地性能良好的块体材料和砂浆。（2）除考虑承载力要求外，还应根据耐久性、抗冻性要求来选择砌体材料。

第二章(2)砌体材料及强度等级要点

砌体的受压性能
一、砌体的受压破坏特征
第Ⅰ阶段
特点：荷载不增加，裂缝也不会继续扩展，裂缝仅仅是单砖裂缝。
砌体的受压性能
一、砌体的受压破坏特征
第Ⅱ阶段
特点：若不继续
加载，裂缝也会
缓慢发展。
砌体的受压性能
一、砌体的受压破坏特征
第Ⅲ阶段
特点：荷载增加
不多，裂缝也会迅速发展。
砌体的受压性能
二、砌体的受压应力状态
4. 砌筑质量
砌筑质量的影响因素是多方面的，砌体砌筑时水平灰缝的饱满度，水平灰缝厚度，块体材料的含水
率以及组砌方法等关系着砌体质量的优劣。

砂浆铺砌饱满、均匀改善块体在砌体中的受力性能，使之较均匀地受
压而提高砌体抗压强度；反之，则降低砌体强度。
砌体的受压性能

砌体在砌筑前，应先将块体材料充分湿润
f m k1 f 1 0.07 f
1

2
k
2
式中： f m ──砌体轴心抗压强度平均值(MPa)。 f1 ──块体的抗压强度平均值(MPa)。 f 2 ──砂浆的抗压强度平均值(MPa)。 k1 ──与块体类别及砌体类别有关的参数，见表2-7。 k2 ──砂浆强度影响的修正参数，见表2-7。 ──与块体类别及砌体类别有关的参数，见表2-7。
砌体的抗压强度将随块体材料砌筑时的含水率
的增大而提高，而采用干燥的块体砌筑的砌体比
采用饱和含水率块体砌筑的砌体的抗压强度约下
降15%。
砌体的受压性能

组砌要求：块体排列应横平竖直、上下错缝、内外相互搭接。
砌体的受压性能
四、砌体抗压强度的计算
根据大量的试验数据表明，各类砌体轴心抗压强度平均值主要取决于块体的抗压强度平均值f1，其次为砂浆的抗压强度平均值f2，新的《砌体结构设计规范》提出了如下的计算公式：

砌体结构第二章

(无塑性掺料)
砂浆混合砂浆
(有塑性掺料)
Hale Waihona Puke 性较好，但其和易性较差一般用于要求高石灰砂浆强度砂浆的砌体和砌筑处于潮湿条件下的砂浆的和易性是石膏砂浆砌体，如基础、挡土指砂浆的流动性价格低，但其强度很低、有较高和易性，还可粘土砂浆墙等。（也称可塑性）抗水性很差，一般用于以节约水泥，但其抗和保水性。砌筑临时围墙、临时房水性能较差，一般可屋的砌体等。用于砌筑基础以上的水泥石灰混合砂浆砌体。水泥粘土混合砂浆
常用砌块类型
砌块
砌块加工
2.1 砌体材料及其强度等级
天然石材（stone）：
毛石
天然石材料石细料石
半细料石
粗料石毛料石
◎ 石材的强度等级为：MU100，MU80，MU40，MU30，MU20。 ◎ 新疆人习惯把毛石称为片石。
有较高的强度，抗水 2.1 砌体材料及其强度等级
二、砂浆
非水泥砂浆纯水泥砂浆
烧结普通砖 ◎ 烧结普通砖—是由粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成的实心或空洞率不大于15%且外形尺寸符合规定的砖。 ◎ 烧结普通砖的规格尺寸为:240mm×115mm×53mm 砖砌构件（如墙、柱）的尺寸应符合砖的模数。 684块/m3(不加砌筑灰缝厚度)， 514块/m3（加上砌筑灰缝厚度） ◎ 烧结普通粘土砖的密度机器制：19kN/m3 手工制：18kN/m3
而成的材料。
一、块体
土坯砖（adobe brick）砖（brick）：
密度：12～15kN/m3
烧结粘土砖烧结煤矸石砖烧结页岩砖烧结粉煤灰砖
烧结普通砖，空洞率＜15% 烧结砖烧结多孔砖，空洞率15% ～35% 烧结空心砖，空洞率＞35%

2-1 砌体材料及其力学性能(砌筑材料及砌体种类)

第一节砌体材料种类和强度等级
二、块体的强度等级:4.粉煤灰砖块体的强度等级粉煤灰砖
采用的国家标准：《粉煤灰砖》(JC239---1996) (1)强度等级强度等级分为四级：MU20，MU15，MU10，MU7.5。但新规范强度等级不用MU7.5。 (2)强度等级的评定强度等级的评定：规定了尺寸偏差和外观要求，并由抗压强度与强度等级的评定抗压强度与抗折强度指标评定砖的强度等级。抗折强度 (3)抗冻性抗冻性：经15次冻融循环，要求抗压强度损失不大于20％，干质抗冻性量损失不大于2％。干燥收缩值，优等品不大于0.60mm/m；一等品不大于0.75mm/m；合格品不大于0.85mm/m； (4) 可用于工业和民用建筑，但用于基础或易受冻融和干湿交替作用的建筑部位时，必须使用优等砖与一等砖。不得用于长期受热(200℃ 以上)、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位。 (5)为提高耐久性，有冻融循环作用的部位用砖，应选择抗冻性合格的，并用水泥砂浆抹面，或采取其他防护措施。
第一节砌体材料种类和强度等级
一、块体材料 —— 2.非烧结硅酸盐砖非烧结硅酸盐砖炉渣砖炉渣砖又称煤渣砖，是以炉渣炉渣为主要原料，炉渣掺配适量的石灰、石膏或其他碱性激发剂碱性激发剂，经加碱性激发剂水搅拌、消化、轮碾、蒸压养护而成的砖。这种砖的耐热温度可达300℃，能基本满足一般建筑的使用要求。
f i — —单块砖试件抗压强度测定值，精确至0.01MPa f — —10块砖试件的抗压强度平均值，精确至0.1MPa
续3：烧结普通砖和烧结多孔砖：
强度等级的评定---- 强度检验方法强度等级的评定
c) 结果的评定 I ) 按平均值 — —标准值的评定方法当δ ≤ 0.21时，按抗压强度平均值( f )、抗压强度标准值( f k )指标评定砖的强度等级。 f k = f − 1.8 × S 式中：f k − − − 抗压强度标准值，精确至0.1MPa II ) 按平均值 — —最小值的评定方法当δ > 0.21时，按抗压强度平均值( f )、单块砖最小抗压强度值( f min ) 指标评定砖的强度等级。f min 精确至0.1MPa。

第2章砌体材料及其力学性能

JC860-2008混凝土小型空心砌块和混凝土砖砌筑砂浆-替代JC860-2000
1. 混凝土小型空心砌块砌筑砂浆： ⑴组成成分：由水泥、砂、水以及根据需要掺人的掺合料和外加剂等组分，按一定比例，采用机械拌合制成。其掺合料主要采用粉煤灰，外加剂包括减水剂、早强剂、促凝剂、缓凝剂、防冻剂、颜料等。 ⑵强度划分：强度划分为Mb30、Mb25、Mb20、Mb15、 Mb10、Mb7.5和Mb5七个等级。
④ 由于砖是一种脆性材料，它的抗弯、抗剪和抗拉强度很低。因而砌体受压时，首先是单块砖在复杂应力作用下开裂，破坏时砌体内砖的抗压强度得不到充分发挥。
开始加载到出现个别裂缝
个别裂缝发展成连续裂缝
连续裂缝发展成贯通裂缝
2020/5/13
一、砌体受压破坏特征
1. 普通砖砌体第一阶段：从砌体开始受压，到出现第一批裂缝
特点：仅在单块砖内产生细小裂缝，若不增加压力，裂缝也不发展。
砌体处于弹性受力阶段。此时压力为破坏压力的
50%~70%。
2020/5/13
2020/5/13
2.混凝土小型空心砌块灌孔混凝土 ⑴组成：由水泥、集料、水以及根据需要掺入的掺合料和外加剂等组分，按一定比例，采用机械搅拌后，用于浇筑混凝土小型空砌块砌体芯柱或其他需要填实孔洞部位的混凝土。其掺合料主要采用粉煤灰，外加剂包括减水剂、早强剂、促凝剂、缓凝剂、膨胀剂等。 ⑵强度等级：Cb40、Cb35、Cb30、Cb25和Cb20五个等级。
2020/5/13
材料最低强度等级的选择
五层及五层以上房屋的墙，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：
1．砖采用MU10； 2．砌块采用MU7.5； 3．石材采用MU30； 4．砂浆采用M5。对安全等级为一级或设计使用年限大于50 年的房屋，墙、柱所用材料的最低强度等级应提高一级。

第二章砌体材料及砌体的物理力学性能

砌体强度指标：
按《砌体基本力学性能试验方法标准》操作 GBJ 129-90
龄期为28d的以毛截面计算的各类砌体抗压强度设计值，当施工质量控制等级为B级时，应根据块体和砂浆的强度等级分别按下列规定采用：
砖砌体结构 :由砖砌体制成的结构。分烧结普通砖，非烧结硅酸盐砖和承重粘土空心砖砌体结构。石砌体结构 :由石砌体制成的结构。分料石砌体和毛石砌体结构。
砌筑砂浆砂浆作用：（1）将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀；（2）填实块体之间的缝隙，提高砌体的保温和防水性能，增强墙体抗冻性能
1. 砂浆分类 (1)水泥砂浆;(2)混合砂浆;(3)砌筑专用砂浆, (4)非水泥砂浆（石灰、粘土砂浆） 2. 砂浆性能砂浆性能对照表 (1) 强度;(2) 流动性 (可塑性);(3) 保水性
第二章砌体材料及砌体的物理力学性能
《砌体结构设计规范》GB50003－2001中可作为承重砌体的块体材料主要有： 1.烧结砖 (1)烧结普通砖 (图例1、2) 原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰标准砖尺寸：240×115×53 mm 墙体尺寸：（120）、 240、 370、490、620… mm 适用范围：房屋上部及地下基础等部位 2.烧结多孔砖原料同烧结砖但孔洞率不小于25% 承重多孔砖目前主要采用P型砖（240×115×90）和M型砖（190×190×90）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）
提高力分析：
一、砌体的受压性能 1. 砖砌体的受压破坏过程受压破坏三阶段受压应力－应变曲线 (图例) 2. 砖砌体受压状态分析 (图例1、2、3) (1) 砌体中的砖处于复合受力状态； (2) 砌体中的砖受有附加水平拉应力； (3) 竖向灰缝处存在应力集中。 ―― 砌体抗压强度低于块体材料强度

第2章砌体材料及其力学性能(4)1

2.2 砌体的类型
第2章砌体材料及其力学性能
补充:配筋砌体、约束砌体、集中配筋砌体
1）配筋砌体: 严格意义上的配筋砌体为所配钢筋在砌体破坏时其应力达到屈服强度的砌体。有缘学习更多驾卫星ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）
2）约束砌体: 通过设置垂直和水平钢筋混凝土构件来约束砌体，使砌体在破坏时的极限水平变形(变位)能力和延性性能有效提高，但钢筋在受力过程中可能达不到屈服，故砌体的承载力一般提高很少(10~15%)，且不会改变砌体的破坏特征。
2.2 砌体的类型
第2章砌体材料及其力学性能
3 配筋混凝土空心砌块砌体
指在混凝土空心砌块的砌筑中，上下孔洞对齐，在竖向孔中配置钢筋，浇注灌孔混凝土，在横肋凹槽中配置水平钢筋并浇灌混凝土或在水平灰缝配置水平所形成的砌体。如下图所示：
配筋混凝土空心砌块砌体的特点：自重轻，抗震性能好,受力性能类似于钢筋混凝土结构，但造价相对比较低。
提高轴心抗压、抗剪承载提高偏心抗压(即抗压弯)、提高砖墙的(抗压、弯、剪)
力
抗剪承载力
承载力及抗震(抗倒塌)性能
2.2 砌体的类型
第2章砌体材料及其力学性能
横向配筋砖砌体实例：
横向配筋砖砌体
2.2 砌体的类型
第2章砌体材料及其力学性能
砖砌体与钢筋混凝土构造柱组合墙施工要求：
先砌墙，后浇注钢筋混凝土构造柱。砌体与构造柱连接面应按构造要求砌成马牙槎，以保证二者的共同工作性能。
组合砖砌体是由砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层构成的整体材料。工程应用上有两种形式，一种是采用钢筋混凝土或钢筋砂浆作面层的砌体（外包式组合砖砌体），这种砌体可以用作承受偏心距较大的偏心压力的墙、柱；另一种是在砖砌体的转角、交接处以及每隔一定距离设置钢筋混凝土构造柱，并在各层楼盖处设置钢筋混凝土圈梁，使砖砌体墙与钢筋混凝土构造柱、圈梁组成一个共同受力的整体结构（内嵌式组合砖砌体）。组合砖砌体建造的多层砖混结构房屋的抗震性能较无筋砌体砖混结构房屋的抗震性能有显著改善，同时它的抗压和抗剪强度亦有一定程度的提高。