蒸压灰渣页岩砖砌体抗剪性能试验研究

蒸压灰渣页岩砖砌体抗剪性能试验研究

灰质层岩石砖主要由粉煤灰、石灰、碱性渣和板岩组成，并与其他原料一起混合。它是由承受热量、制备、加热和精制的。生产蒸压灰渣页岩砖能大量利用工业废渣,节约土地。该砖外形尺寸与烧结黏土砖相同,组砌方法、规则相同,施工方便,强度较高,是黏土砖的较好替代品。为加快蒸压灰渣页岩砖的推广应用,为设计、施工提供相应的技术依据,有必要对蒸压灰渣页岩砖砌体的力学性能进行全面、系统的研究。本文通过对蒸压灰渣页岩砖砌体抗剪试验研究,提出了该砌体抗剪强度的建议计算公式。依据试验结果,给出蒸压灰渣页岩砖砌体抗剪强度标准值与设计值的建议取值。1试验总结1.1抗剪试验试件设计本试验采用天津某公司生产的蒸压灰渣页岩砖,平均抗压强度为15.0MPa,规格为240mm×115mm×53mm。砌体沿通缝截面的抗剪试验,采用由9块砖组成的双剪试件,参照《砌体基本力学性能试验方法标准》的规定进行试件制作。与抗压试验相似,设计抗剪试件3组12件,试验采用两种强度的混合砂浆与一种石膏砂浆砌筑。试件由中等技术工人砌筑,砌筑后,立即在其顶部平压4皮砖以保证砌筑砂浆平整、密实。试件在室内常温洒水养护,养护期28d。试验采用2000kN液压伺服压力试验机匀速连续加荷方法,在1～3min内均匀加完。1.2抗剪破坏特征试件从开始加载至破坏没有明显的征兆,试件表面没有明显的裂缝出现。当荷载加至极限荷载时,整个试件沿灰缝发生破坏。试件破坏形态均为单剪面破坏,该砖砌体的剪切破坏表现出明显的脆性破坏特征。通过对试验现象的观察与试验结果的分析可知,蒸压灰渣页岩砖砌体的抗剪破坏可以分为剪切破坏和黏结破坏两种形态。(1)剪切破坏。蒸压灰渣页岩砖砌体试件多数发生此类破坏,破坏发生在砂浆层,砂浆受剪破坏,典型破坏形态如图1所示。(2)黏结破坏。蒸压灰渣页岩砖砌体较少数试件发生此类破坏,荷载较小时砂浆与砖的黏结面便发生破坏,破坏面较光滑,典型破坏形态如图2所示。1.3抗剪强度验算依据《砌体基本力学性能试验方法标准》,各试件的实测抗剪强度:式中fv,m—试件沿通缝截面的抗剪强度(MPa);按照式(1)计算的试件抗剪强度见表1。M5-X表示试件采用强度等级为M5混合砂浆砌筑;M10-X表示试件采用强度等级为M10混合砂浆砌筑;E-X表示试件采用石膏砂浆砌筑。E-1与E-2两个试件均由于石膏砂浆强度过低,试验失败未获得准确数据。1.4实测结果与分析参照《砌体结构设计规范》,砌体抗剪强度平均值计算公式为:式中fv,m——试件沿通缝截面的抗剪强度平均值(MPa);f2——砂浆抗压强度平均值(MPa);k5——与砌块类型有关的系数,烧结普通砖k5=0.125。式(2)适用于烧结普通砖,实测的蒸压灰渣页岩砖砌体抗剪强度低于式(2)烧结普通砖的计算结果。对试验数据回归分析,将式(2)修改为:试验的实测结果和公式(2)、公式(3)的计算结果见表1。由试验过程与表1数据可以看出:(1)蒸压灰渣页岩砖砌体通缝抗剪破坏可分为黏结破坏与剪切破坏。灰缝砂浆饱满的条件下,多数发生剪切破坏,且均为单剪面破坏。(2)通过对试验数据分析得出,蒸压灰渣页岩砖砌体抗剪强度受砂浆强度影响,随砂浆强度的提高而提高。蒸压灰渣页岩砖砌体通缝抗剪强度低于黏土砖,主要原因是该砖表面比较光滑,与砂浆的粘接能力较差。(3)通过对试验数据回归分析提出了蒸压灰渣页岩砖砌体抗剪强度平均值计算公式,其计算结果与试验数据吻合较好,可供蒸压灰渣页岩砖砌体结构设计参考。2砌体强度变异系数mpa根据规范规定,砌体结构强度的标准值与设计值的确定方法如下:式中fk——砌体抗压强度标准值(MPa);δf——砌体强度变异系数;γf——砌体结构材料性能分项系数,通常结构设计按B级考虑,取γf=1.6。由试验结果可知,蒸压灰渣页岩砖抗剪试验取δf=0.044,分别代入式(4)、(5)计算出的蒸压灰渣页岩砖砌体抗剪强度的标准值与设计值的建议取值见表2。3抗剪强度计算公式的确定(1)蒸压灰渣页岩砖砌体通缝抗剪破坏过程与黏土砖相似,具有明显的脆性特征。砌体通缝抗剪破坏可分为黏结破坏与剪切破坏。灰缝砂浆饱满的条件下,多数发生剪切破坏,且均为单剪面脆性破坏。(2)蒸压灰渣页岩砖砌体抗剪强度受砂浆强度影响,随砂浆强度的提高而提高。蒸压灰渣页岩砖砌体通缝抗剪强度低于黏土砖,主要原因是该砖表面比较光滑,建议采用一些工艺方法提高该砖的抗剪能力,如在砖表面设置凹槽与盲孔