一種新型組砌方式的抗壓試驗研究

孟錦根

摘 要： 新型一順一丁組砌方式是在騎馬縫組砌方式的基礎上，每層的兩列順磚水平錯縫1/2磚長，可以增強砌體整體性。通過對這種砌體和普通一順一丁砌體做原位軸壓試驗，分析了新型砌體的軸心受壓變形過程，與普通砌體對比分析了新型砌體抗壓強度較低的原因。

關鍵詞： 順磚水平錯縫；原位軸壓法；抗壓強度

0 引言

本人發明的實用新型專利《一種砌體》CN 203891250 U，由砌塊按照一層丁磚與一層順磚組砌而成，丁磚的豎縫與順磚的豎縫均錯縫1/4磚長，每層順磚中其中一排的每個順磚與同層的另一排順磚的豎縫錯縫1/2磚長，每層順磚與其上隔層對應的順磚和下隔層對應的順磚的豎縫均錯縫1/2磚長。該實用新型專利認為該新型砌體能改善砌體因彎曲受拉破壞和受剪破壞造成的沿齒縫截面破壞。對新型砌筑進行抗壓強度試驗，檢驗這種新型砌體的抗壓強度，并從理論上分析新型組砌砌體的優劣。

1 試驗方法

根據《砌體工程現場檢測技術標準》GB/T50315-2011采用原位軸壓法可檢測砌體的抗壓強度。

原位軸壓法的特點；屬原位檢測，直接在墻體上測試，測試結果綜合反應材料質量和施工質量；直觀性、可比性強；檢測普通磚砌體的抗壓強度。原位軸壓法的限制條件：槽間砌體每側的墻體寬度應不小于1.5m；同一墻體上的測點數量不宜多于1個，測點總數不宜太多；限用于240mm磚墻。

試驗選用的原位軸壓法設備為SL-80型磚砌體原位壓力機。

2 試件制作

根據《砌體工程現場檢測技術標準》GB/T50315-2011采用原位軸壓法、扁頂法、切制抗壓試件法檢測，當選擇6個測區確有困難時，可選取3個測區測試，但宜結合其他非破損檢測方法綜合進行強度推定。本試驗采用每種砌體做一個墻體，每個墻體上做三個試驗用槽間砌體，槽間砌體距墻邊2米，間隔2米。相當于試驗取3個測區，每個測區一個測點。

普通一順一丁磚墻和新型一順一丁磚墻要求：240厚磚墻一順一丁砌筑，砌筑砂漿M10，磚采用MU15實心頁巖標準磚240*115*53mm，砂漿灰縫厚度為10mm。墻長8750mm，高800mm。墻體留槽口250mm*140mm三個，兩邊的距墻邊2米，地面210mm上，中間的槽口與兩邊槽口凈距2000mm，頂層磚采用丁磚。普通一順一丁磚墻如圖1（a）。新型一順一丁磚墻每層順磚中其中一排的每個順磚與同層的另一排順磚的豎縫錯縫1/2磚長；每層順磚與其上隔層對應的順磚和下隔層對應的順磚的豎縫均錯縫1/2磚長。如圖1（b）和圖2。

同時對砌筑用砂漿進行取樣做了一組砂漿試件3塊（試件尺寸為70.7*70.7*70.7），放置在砌體試件旁同條件養護。

3 試驗過程及結果

試件砌筑完成后養護7天，28天后進行原位軸壓試驗。原位軸壓試驗如圖3。根據兩組試件砌體的試驗表明， 磚砌體的破壞大致都經歷以下三個階段：

第一階段，從開始加荷到個別磚出現第一條（或第一批）裂縫，初裂荷載大致為60%-75%的破壞荷載；

第二階段，隨著荷載的增加，單塊磚內個別裂縫不斷開展并擴大，并沿豎向通過若干層磚形成連續裂縫，此時荷載大致為80%-90%的破壞荷載

第三階段，連續裂縫迅速延伸，形成貫通裂縫，繼續加壓，壓力表數值出現最大值（即破壞荷載）后卻減少，此時砌體完全破壞。

試驗數據如表1。

表1 原位試驗數據

砂漿試塊由壓力機檢測，壓力值分別為49.55KN， 48.25KN，48.71KN。對應的抗壓強度為9.9MPa，9.7 MPa，9.7 MPa。

4 試驗結果分析

4.1 根據試驗數據推定砌體抗壓強度設計值：

槽間砌體抗壓強度換算為標準砌體的抗壓強度，應按下列公式計算：

本試驗砌體上方沒有荷載，取 ，則

當測區數小于6時，可按下列公式推定：

fk=fmi，min（砌體抗壓強度標準值fk為所有測區砌體抗壓強度的最小值）

根據《砌體結構設計規范》規定：砌體強度設計值f為砌體強度標準值除以砌體結構的材料性能分項系數γf。砌體結構的材料性能分項系數γf，在一般情況下，宜按施工控制等級為B級考慮，取γf=1.6。

計算結果如下表2：

表2 試驗數據推定抗壓強度設計值

4.2 根據磚和砂漿強度等級推定砌體抗壓強度設計值

根據上述水泥砂漿試塊試驗數據得出該水泥砂漿立方體抗壓強度為12.7 MPa，達到M10的強度等級要求。

燒結頁巖磚由供應商提供抗壓強度試驗報告，抗壓強度為MU15。

燒結普通磚砌體的抗壓強度設計值可依據砂漿強度等級和磚強度等級查《砌體工程現場檢測技術標準》中表3.2.1-1得出磚砌體的抗壓強度設計值。從而查出砌體的抗壓強度設計值應該為2.31 MPa。

5 試驗結果總結

從試驗結果分析看，新型砌體的試驗推定抗壓強度設計值小于根據砂漿和磚強度等級推定的抗壓強度設計值，而普通砌體的試驗評定抗壓強度設計值大于根據砂漿和磚強度等級推定的抗壓強度設計值。

分析總結得到：

1、砌體的組砌方式是影響砌體抗壓強度的重要因素之一。

2、新型砌體的抗壓強度低于普通砌體的原因分析：

當砌體受壓時，磚承受的壓力是不均勻的，而處于受壓、受彎、受剪和受拉的復雜應力狀態下。由于磚的厚度小，又是脆性材料，其抗剪、抗彎、抗拉強度遠低于抗壓強度。砌體的第一批裂縫就是由于單塊磚的受彎、受剪和受拉破壞引起的。砌體受壓后磚和砂漿各自都變形，且砂漿的橫向變形系數較磚大，在壓力作用下砂漿的橫向變形大于磚的橫向變形，砂漿對磚形成了附加的拉應力，而磚對砂漿的橫向變形形成了阻礙作用，即砂漿受到來自磚的水平擠壓。并且砌體內的垂直灰縫往往不能很好地填滿，同時垂直灰縫內砂漿和磚的粘結力也不能保證砌體的整體性。因此，位于垂直灰縫上的磚內，將發生橫向拉力和剪應力的集中，加快磚的開裂。

一順一丁砌體中的順磚下的水平灰縫砂漿受到順磚的應力，但此處的水平灰縫砂漿也受到來自下面丁磚的應力，部分區域來自上下磚的應力方向相反而相互抵消，不易拉裂，而有部分來自上下磚的應力方向相同，加大了砂漿的應力。

從圖4（a）分析看，陰影區域為砂漿應力加大的區域，從而對順磚的反應力也是加大的，使磚橫向變形變大。普通砌體順磚的不同方向應力加大的區域是一一對應，完全對稱。從圖4（b）分析看，新型一順一丁砌體中順磚的不同方向應力加大的區域，在圖中豎線位置處沒有對稱，這樣每塊順磚除了受到豎向壓力、豎縫處的豎向剪力、立面彎矩和水平拉應力外，還受到了水平的剪力和水平彎矩，導致磚的橫向變形加大。所以新型砌體比普通砌體在軸心受壓下，初裂荷載要小，從而破壞荷載也小得多。

總的來說，普通的一順一丁組砌方式有益于提高砌體的抗壓強度。但新型砌體不僅上下錯縫，內外搭砌，還內外錯縫，有益于提高齒縫截面破壞形式的受拉和彎曲受拉強度，可以在不同受力情況下采用不同的組砌方式。