蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度試驗分析

張云云

華北水利水電大學土木與交通學院（450000）

蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度試驗分析

張云云

華北水利水電大學土木與交通學院（450000）

對蒸壓加氣混凝土砌塊的試件要求進行了分析，總結了立方體砌塊和棱柱體砌塊受壓的試驗現象和破壞特征，回歸出了砌塊抗壓強度與尺寸高度的關系式，分析了影響蒸壓加氣混凝土砌塊的因素。

蒸壓加氣混凝土砌塊；抗壓強度；試驗分析

0 引言

蒸壓加氣混凝土是我國目前大力推廣的新型環(huán)保建筑材料，是唯一一種可滿足節(jié)能50%要求的單一材料[1]。加氣混凝土砌塊是以硅質和鈣質為基礎，其主要的生產工藝環(huán)節(jié)為：備料、配料、攪拌、澆注、靜停、切割、蒸養(yǎng)等。近年來，隨著高層建筑的不斷開發(fā)，蒸壓加氣混凝土砌塊因其自重輕、強度高、保溫性能好等特點被廣泛應用，這為蒸壓加氣混凝土砌塊的推廣開辟了新天地。

目前，我國使用的蒸壓加氣混凝土砌塊試驗方法標準為GB/T 11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》,此方法將砌塊抗壓強度的含水率調整為8%～10%，主要是為了符合實際墻體的含水率狀況。

1 蒸壓加氣混凝土砌塊的抗壓強度試驗

強度是砌體最重要的力學性能，和其他的性能之間有著密切的關系。蒸壓加氣混凝土砌塊的強度受到原材料、配合比、空隙結構、生產工藝以及含濕狀態(tài)等眾多因素的影響。蒸壓加氣混凝土砌塊的破壞與普通混凝土砌塊的破壞有所不同，普通混凝土砌塊的破壞中部呈X型，裂縫與承壓面夾角為45°，而砌塊裂縫為高度方向中部的豎向裂縫。對蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度的要求及試驗現象做出如下總結。

1.1 試件要求

試件應按GB/T 11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》沿制品發(fā)氣方向中心，按上、中、下順序據取。試件據取部位如圖1所示。

由圖1可知，砌塊進行受壓試驗時，應使砌塊受力方向與發(fā)氣方向垂直。在生產過程中蒸壓加氣混凝土料漿向上發(fā)氣，氣孔沿發(fā)氣方向略呈橢圓形，使得試件平行于發(fā)氣方向受力時的抗壓強度與垂直于發(fā)氣方向受力時的抗壓強度有所不同。文獻研究了膨脹方向對抗壓強度的影響，結果表明：試件受壓方向垂直于發(fā)氣方向時的抗壓強度約為平行于發(fā)氣方向時抗壓強度的1.2倍。所以，在蒸壓加氣混凝土砌體的砌筑過程中，要特別注意砌塊砌筑的擺放方式,使砌塊的強度得到更好的利用。

圖1 蒸壓加氣混凝土砌塊的據取部位及抗壓試驗示意圖

砌塊的表面要平整,不得有裂縫及明顯缺陷。外觀滿足要求的砌塊受壓時整個面為受壓面，所得的砌塊抗壓強度高。反之，試件表面不平整時，砌塊會出現點受力，使得抗壓強度大大降低。

進行抗壓強度試驗時，砌塊的含水率要滿足規(guī)范的要求。一般情況下，砌塊的抗壓強度隨著含水率的增大而減小。按照規(guī)范要求，試件的含水率應控制在8%～12%，如果含水率超過規(guī)定的范圍，則將砌塊放置在60±5℃環(huán)境下烘至所要求的含水率。文獻[3]研究了試件在含水率為8%與12%時抗壓強度的差異。結果表明：含水率為8%時，試件的抗壓強度為4.1 MPa，含水率為12%時，試件的抗壓強度為3.9 MPa。所以建議將含水率控制在（10±1）%范圍內，可提高抗壓強度的穩(wěn)定性。

1.2 試驗現象分析

綜觀國內外的文獻，蒸壓加氣混凝土砌塊受壓破壞的現象相似，現總結如下：

1）立方體砌塊抗壓強度破壞現象

試驗加載初期，砌塊處于彈性受力階段，砌塊一般在承載力的50%左右時出現可見裂縫。當試件達到極限承載力時，由于裂縫間的咬合功能，可以使裂縫更充分地發(fā)展，裂縫也開始加深，此時若繼續(xù)施加荷載，整個砌塊將被粉碎。這是因為蒸壓加氣混凝土砌塊是一種多孔材料，材料試驗機壓板和試樣壓縮軸承表面的摩擦阻力很小,環(huán)箍效應很弱，試件在豎向壓力和水平摩擦力的共同作用下會首先沿斜向開裂,其與承壓面的夾角大于45°。砌塊最終被垂直裂縫分裂成幾個小塊，從而徹底失去承載能力。立方體砌塊破壞形態(tài)如圖2所示。

圖2 立方體砌塊破壞形態(tài)圖

2）砌塊軸心抗壓強度破壞現象

砌塊軸心抗壓強度破壞形態(tài)主要有3種：劈裂破壞、斜面剪壞和其他破壞。

劈裂破壞：試件在開始時先出現一條縱向裂縫。隨著荷載的增加，裂縫向兩端延伸，延伸至某部分時，裂縫出現分支向兩端發(fā)展，形成Y型破壞或只有一條貫通裂縫。

斜面剪壞：隨著試件加載至破壞荷載，砌塊出現斜裂縫。由于擠壓和摩擦作用，試件最終被碾碎。

其他破壞：個別棱柱體砌塊發(fā)生角部破壞或局部劈裂破壞現象。

大部分砌塊發(fā)生劈裂破壞，小部分砌塊發(fā)生斜面剪壞和其他破壞現象。破壞形態(tài)如圖3。

圖3 軸心抗壓試件的破壞形態(tài)圖

2 影響蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度的因素

砌塊的抗壓強度對應用于工程中的砌體抗壓強度有很大的影響，其主要的影響因素有原材料質量、試件的尺寸及含水率的大小等。

2.1 原材料質量對砌塊抗壓強度的影響

原材料是影響蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度的內部因素，起決定性作用。文獻[4]研究了配合比和孔結構對抗壓強度的影響，結果表明：蒸壓加氣混凝土砌塊受鈣硅比、水料比和穩(wěn)泡劑含量的影響,當鈣硅比為0.75，水料比為0.60，穩(wěn)泡劑含量為3%時，砌塊抗壓強度最大。因此，生產過程中應嚴格控制各部分材料的質量和配合比，以獲得優(yōu)質砌塊。

2.2 砌塊尺寸對抗壓強度的影響

測量試件尺寸應嚴格按照GB/T 11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》的要求精確為1 mm。如果沒有統(tǒng)一的精確度，則計算的受力面積會不同，由此得出的抗壓強度或偏大或偏小。對已有文獻相同干密度等級的抗壓強度與不同尺寸高度的關系總結見表1。

表1 文獻中抗壓強度與尺寸高度的研究結果

將表1中的數據繪制成下圖所示,通過origin擬合出的抗壓強度與尺寸高度之間的關系式如下：

圖4 抗壓強度與尺寸高度的關系

從公式（1）及圖1可以看出，抗壓強度與尺寸高度成反比，隨著尺寸高度的增大，其抗壓強度呈減小趨勢。通過數據的擬合，試驗值與計算值的平均比值為1.000，變異系數為0.068，吻合較好，說明公式（1）可作為蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度與尺寸高度的關系式。

2.3 含水率對抗壓強度的影響

蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度一般隨含水率的增高而降低。文獻[7]表明，砌塊在自然含水率下的抗壓強度為絕干強度的80%，而堆放或使用時，被淋濕后的抗壓強度下降明顯。蒸壓加氣混凝土砌塊應放置在設有防雨、防水的地方。不同地區(qū)由于氣候不同，對砌塊含水率的要求也不同，但是工程施工中都必須取平衡含水率下的抗壓強度作為砌塊抗壓強度的設計值才能滿足結構要求。

3 結論

砌塊進行抗壓試驗時，應嚴格按照GB/T 11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》的要求才能保證抗壓強度的準確性。

蒸壓加氣混凝土砌塊的抗壓強度隨著尺寸高度的增大而減小，砌塊抗壓強度與尺寸高度的關系式為：f=-0.0039h+4.402。

蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度與原材料的質量、試件尺寸、含水率的大小有關。

[1]陶紅森.武漢市洪山鄉(xiāng)葛化電廠高鈣粉煤灰研制加氣混凝土砌塊的研究[D].武漢理工大學,2004.

[2]唐磊,祝明橋,張勇波.含水率對蒸壓加氣混凝土力學的性能影響[J].墻材革新與建筑節(jié)能,2011(4)：20～22.

[3]林珍奇.蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度檢驗方法及其判定規(guī)則探析[J].質量技術監(jiān)督研究,2014(3)：4～5.

[4]姜洪義,王亞輝,海鷗.配合比對超輕蒸壓加氣混凝土抗壓強度與孔結構的影響[J].建材世界,2016(1)：1～4.

[5]曾歡.蒸壓粉煤灰——砂加氣混凝土應力——應變本構關系及其砌體力學性能試驗研究[D].長沙理工大學, 2013.

[6]徐利軍,沈興建,張永良.蒸壓加氣混凝土砌塊質量含水率對抗壓強度影響初探[J].建筑砌塊與砌塊建筑,2008,26(5)：48-49.

[7]程蓬.影響蒸壓灰砂加氣混凝土抗壓強度的因素研究[J].新型建筑材料,2004(09).

表6 強度及減水率對比試驗結果

3 結語

通過選擇引發(fā)體系、反應溫度、鏈轉移劑和主要聚合單體的用量，在較低溫度下合成了聚醚型聚羧酸高性能減水劑，其最佳引發(fā)體系為0.3%APS+ 0.2%H2O2，合成溫度為40℃，巰基乙酸用量為單體總質量的1.2%。

合成的減水劑分散性能和分散保持性能較好，試驗條件下砂漿減水率26.2%。

該減水劑合成工藝相對簡單，較之傳統(tǒng)工藝更環(huán)保節(jié)能，生產效率高，可用于工業(yè)化生產。

參考文獻:

[1]劉益軍,王萬林.一種醚類聚羧酸系減水劑的低溫合成工藝研究[C].混凝土外加劑生產技術和應用新進展學術交流會議論文集,2012.

[2]田應鳳,朱霞萍,項念念,等.低溫合成改性聚醚型聚羧酸減水劑的工藝研究[J].新型建筑材料2013,12：88-92.

[3]王子明.聚羧酸系高性能減水劑——制備·性能與應用[M].中國建筑工業(yè)出版社,2009：127-133.