建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)備輔導(dǎo)--砌體材料及其力學(xué)性能

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(一)砌體分類(lèi)
     砌體是由各種塊材和砂漿按一定的砌筑方法砌筑而成的整體。它分為無(wú)筋砌體和配筋砌體兩大類(lèi)。無(wú)筋砌體又因所用塊材不同分為磚砌體、砌塊砌體和石砌體。在砌體水平灰縫中配有鋼筋或在砌體截面中配有鋼筋混凝土小柱者稱(chēng)為配筋砌體。
     1.磚砌體
     由磚與砂漿砌筑而成的砌體,其中磚包括實(shí)心黏土磚和黏土空心磚。
     (1)實(shí)心黏土磚(簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)心磚)
     實(shí)心黏土磚具有全國(guó)統(tǒng)一的規(guī)格,其尺寸為(mm):240x115x53,它以黏土為主要原料,經(jīng)過(guò)焙燒而成,其保溫隔熱及耐久性能良好,強(qiáng)度也較高,是最常見(jiàn)的砌體材料。由于黏土材料耗費(fèi)廣大耕地,從保護(hù)土地資源考慮,目前實(shí)心黏土磚的應(yīng)用受到政策上的限制。
     (2)黏土空心磚(簡(jiǎn)稱(chēng)空心磚)
     為了減輕砌體自重,保護(hù)農(nóng)田資源,近來(lái),我國(guó)部分地區(qū)生產(chǎn)了不同孔洞形狀和不同孔洞率的黏土空心磚。這種磚由于做成部分孔洞,因此自重較輕,保溫隔熱性能有了進(jìn)一步改善。
     由于孔洞方向不同.黏土空心磚分為豎孔空心磚和水平孔空心磚兩類(lèi)。豎孔空心磚孔洞率一般為15%-20%,以免強(qiáng)度降低過(guò)多影響使用。砌筑時(shí)由于孔洞垂直于受壓面,強(qiáng)度較高,可用于承重墻,其強(qiáng)度等級(jí)劃分同實(shí)心磚。水平孔空心磚可采用較大的孔洞率,一般為40%—60%,以取得更好的隔熱、隔聲性能。砌筑時(shí)孔洞平行于承壓面,故強(qiáng)度較低,一般只能用于外承重隔墻或框架填充墻。
     在豎孔空心磚型號(hào)中,字母K表示空心,M表示模數(shù),P表示普通。普通空心磚KPl重量較輕,可與標(biāo)準(zhǔn)磚配合使用,砍磚容易,不需配磚,因此在部分地區(qū)用得較多。普通空心磚KP2也能與標(biāo)準(zhǔn)磚配合使用,但砍磚較多,施工時(shí)尚需輔助規(guī)格的配磚。模數(shù)空心磚KMI不能與普通標(biāo)準(zhǔn)磚配合使用,同時(shí)在拐角、T字形接頭處,由于錯(cuò)縫要求,還需要輔助規(guī)格的配磚。
     目前,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空心磚的孔洞形狀、孔洞率及布置方式未作統(tǒng)一規(guī)定,因此各地區(qū)產(chǎn)品不盡相同。
     2.砌塊砌體
     由砌塊與砂漿砌筑而成,砌塊材料有混凝土、粉煤灰等。目前,我國(guó)常用的有混凝土中、小型空心砌塊和粉煤灰中型砌塊。小型砌塊高度為180~350mm,中型徹塊高度為360—900mm。小型砌塊可用手工砌筑,中型砌塊采用機(jī)械施工,大型砌塊由于起重設(shè)備的限制,很少應(yīng)用。
     3.配筋砌體
     在砌體中配置鋼筋或鋼筋混凝土?xí)r,稱(chēng)為配筋磚砌體。目前,我國(guó)采用的配筋砌體有:
     (1)網(wǎng)狀配筋磚砌體
     在砌體水平灰縫中配置雙向鋼筋網(wǎng),可加強(qiáng)軸心受壓或偏心受壓墻(或柱)的承載能力。
     (2)縱向配筋磚砌體
     在砌體的豎向灰縫中配置縱向鋼筋,施工麻煩。
     (3)組合砌體
     由砌體和鋼筋混凝土組成,鋼筋混凝土薄柱也可用鋼筋砂漿面層代替。主要用于偏心受壓墻、柱。
     此外,在砌體結(jié)構(gòu)拐角處或內(nèi)外墻交接處放置的鋼筋混凝土構(gòu)造柱,也是一種組合砌體,但其作用只是對(duì)墻體變形起約束作用,提高房屋抗震能力。
     4.石砌體
     由石材和砂漿或由石材和混凝土砌筑而成。石砌體可用作一般民用建筑的承重墻、柱和基礎(chǔ)。
     (二)砌體材料的強(qiáng)度等級(jí)
     塊材和砂漿的強(qiáng)度等級(jí),依據(jù)其抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分。它是確定砌體在各種受力情況下強(qiáng)度的基本數(shù)據(jù)。
     1.燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚的強(qiáng)度等級(jí)分為5級(jí),以MU表示,單位為MPa,即MU30、MU25、MU20、MUl5、MUIO。磚的抗壓強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度綜合評(píng)定。
     2.蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚的強(qiáng)度等級(jí)分為4級(jí),即MU25、MU20、MU l5、MU10。
     3.砌塊的強(qiáng)度等級(jí)分為5級(jí),即MU20、MUl5、MUIO、MU7.5、MU5。
     4.石材的強(qiáng)度等級(jí)由邊長(zhǎng)為70mm的立方體試塊的抗壓強(qiáng)度來(lái)表示,可分為7級(jí),即 MUl00、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。
     5.砂漿的強(qiáng)度等級(jí)由邊長(zhǎng)為70.7mm的立方體試塊,在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù),進(jìn)行抗壓試驗(yàn),取其抗壓強(qiáng)度平均值。砂漿強(qiáng)度等級(jí)分為5級(jí),以M表示,即M15、M10、M7.5、M5、M2.5,當(dāng)驗(yàn)算施工階段砌體承載力時(shí),砂漿強(qiáng)度取為0。
     (三)砌體的受力性能及影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素
     砌體受壓時(shí)單塊塊材處在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下工作,不僅受壓,并且還受彎、受剪和受拉,從而使塊材抗壓強(qiáng)度不能充分發(fā)揮,因此,砌體的抗壓強(qiáng)度低于所用塊材的抗壓強(qiáng)度。
     影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素有:
     1.塊材和砂漿強(qiáng)度的影響
     塊材和砂漿強(qiáng)度是影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素,砌體強(qiáng)度隨塊材和砂漿強(qiáng)度的提高而提高。對(duì)提高砌體強(qiáng)度而言,提高塊材強(qiáng)度比提高砂漿強(qiáng)度更有效。
     一般情況下,砌體強(qiáng)度低于塊材強(qiáng)度。當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級(jí)較低時(shí),砌體強(qiáng)度高于砂漿強(qiáng)度;當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí),砌體強(qiáng)度低于砂漿強(qiáng)度。
     2,塊材的表面平整度和幾何尺寸的影響
     塊材表面愈平整,灰縫厚薄愈均勻,砌體的抗壓強(qiáng)度可提高。當(dāng)塊材翹曲時(shí),砂漿層 嚴(yán)重不均勻,將產(chǎn)生較大的附加彎曲應(yīng)力使塊材過(guò)早破壞。
     塊材高度大時(shí),其抗彎、抗剪和抗拉能力增大;塊材較長(zhǎng)時(shí),在砌體中產(chǎn)生的彎剪應(yīng) 力也較大。
     3.砌筑質(zhì)量的影響
     砌體砌筑時(shí)水平灰縫的厚度、飽滿(mǎn)度、磚的含水率及砌筑方法,均影響到砌體的強(qiáng)度 和整體性。水平灰縫厚度應(yīng)為8-12mm(一般宜為l0mm);水平灰縫飽滿(mǎn)度應(yīng)不低于80%;砌體砌筑時(shí),應(yīng)提前將磚澆水濕潤(rùn),含水率不宜過(guò)大或過(guò)低(一般要求控制在10%-15%);砌筑時(shí)磚砌體應(yīng)上下錯(cuò)縫,內(nèi)外搭接。