砌体结构工程施工 课件 第2章 砌体材料及其力学性能

第2章砌体材料及其力学性能1砌体材料基本知识砌体结构是由块体材料和砂浆组成的，块体与砂浆的力学性能决定了砌体的力学性能。块体是砌体结构的主要组成部分，占有砌体总体积的78%以上。砌体结构常用的块体主要有砖、砌块和石材。砂浆的流动性与砂浆的加水量、水泥用量、石灰膏用量、砂子的颗粒大小和形状、砂子的孔隙以及砂浆搅拌的时间等有关。对砂浆流动性的要求，可以因砌体种类、施工时大气温度和湿度等的不同而异。一般要求如表2-1所示。施工时，砂浆的稠度往往由操作者根据经验来掌握。

表2-1砌筑砂浆的施工稠度砌体种类砂浆施工稠度烧结普通砖砌体、粉煤灰砖砌体70-90混凝土砖砌体、普通混凝土小型空心砌块砌体、灰砂砖砌体50-70烧结多孔砖砌体、烧结空心砖砌体、轻集料混凝土小型空心砌块砌体、蒸压加气混凝土砌块砌体60-80石砌体30-50

1.1砂浆拌制及使用

砌筑砂浆应采用砂浆搅拌机进行拌制。砂浆搅拌机可选用活门卸料式、倾翻卸料式或立式，其出料容量常用200L。

搅拌时间从投料完算起，应符合下列规定：（1）水泥砂浆和水泥混合砂浆，不得少于2min。（2）水泥粉煤灰砂浆和掺用外加剂的砂浆，不得少于3min。（3）掺用有机塑化剂的砂浆，应为3～5min。

1.2预拌砂浆

1.湿拌砂浆

湿拌砂浆是指水泥、细集料、保水增稠材料、外加剂和水以及根据需要掺人的矿物掺合料等组分按一定比例，在搅拌站经计量、拌制后，采用搅拌运输车运送至使用地点，放人专用容器储存，并在规定时间内使用完毕的砂浆拌合物。2.干混砂浆

干混砂浆俗称干拌砂浆，又称干粉砂浆，是指经干燥筛分处理的细集料与水泥、保水增稠材料以及根据需要掺人的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例在专业生产厂混合而成的固态混合物，在使用地点按规定比例加水或配套液体拌和使用。

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砌体的种类

2.1

无筋砌体结构

无筋砌体不配置钢筋，仅由块材和砂浆组成，包括砖砌体、砌块砌体和石砌体。无筋砌体抗震性能和抵抗不均匀沉降的能力较差。2.1.1

砖砌体

（a）实心砖砌体（b）多孔砖砌体（c）空心砖砌体

（a）无眠空斗

（b）一眠一斗

（c）一眠二斗空斗墙砌体

2.1.2砌块砌体砌块砌体是用中小型混凝土砌块或硅酸盐砌块与砂浆砌筑而成的砌体，可用于定型设计的民用建筑房屋，如宿舍、学校、办公楼以及一般工业建筑的承重墙或围护墙。2.1.3

石材砌体

（a）料石砌体（b）毛石砌体

（c）毛石混凝土砌体

2.2

配筋砌体结构

配筋砌体是:在砌体中配置钢筋的砌体，以及砌体和钢筋砂浆或钢筋混凝土组合成的整体，可统称为配筋砌体。在对配筋砌体的研究基础上，人们用配筋小砌块兴建于地震区的建筑已高达28层。在配筋砌体中，又可分为配纵筋的、直接提高砌体抗压、抗弯强度的砌体和配横向钢筋网片的、间接提高砌体抗压强度的砌体。2.2.1配筋砖砌体

配筋砖砌体可以分为四种:（1）网状配筋砖砌体(柱、墙)，如下图；（2）砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的组合砌体(柱和墙)；（3）砖砌体和混凝土构造柱组合砌体(墙或柱)；

（a）用方格网配筋的砖柱（b）连弯式钢筋网

网状配筋砖砌体

网状配筋砖砌体的构造规定：（1）网状配筋砖砌体中的体积配筋率，不应小于0.1%，并不应大于1%。采月l方格钢筋网时.钢筋的直径宜采用3-4mm;当采用连弯钢筋网时，钢筋的直径不大于8mm。（2）钢筋网中钢筋的间距不应大于120mm，并不应小于30mm。（3）钢筋网的间距，不应大于5皮砖，并不应大于400mm。（4）网状配筋砖砌体所用的砂浆不应低于M7.5;钢筋网应设置在砌体的水平灰缝中灰缝厚度应保证钢筋上下至少各有2mm厚的砂浆层。（a）箍筋截面形式

（b）箍筋T型截面形式

（c）箍筋、拉结筋截面形式图2-6组合砖砌体构件截面

图2-7混凝土或砂浆面层组合墙

组合砖砌体的构造规定：（1）烧结普通砖砌体，所用砌筑砂浆强度等级不得低于M7.5，砖的强度等级不宜低于MU10。（2）混凝土面层，所用混凝土强度等级宜采用C20。混凝土面层厚度应大于45mm。（3）砂浆面层，所用水泥砂浆强度等级不得低于M7.5。砂浆面层厚度为30-45mm。（4）竖向受力钢筋宜采用HPB235级钢筋，对于混凝土面层，亦可采用HRB335级钢筋。受力钢筋的直径不应小于8mm。钢筋的净间距不应小于30mm。受拉钢筋的配筋率，不应小于0.1。受压钢筋一侧的配筋率，对砂浆面层，不宜小于0.1%;对混凝土面层，不宜小于0.2%。（5）箍筋的直径，不宜小于4mm及0.2倍的受压钢筋直径，并不宜大于6mm。箍筋的间距，不应大于20倍受压钢筋的直径及500mm，并不应小于120mm。（6）当组合砖砌体一侧受力钢筋多于4根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋。（7）对于组合砖墙，应采用穿通墙体的拉结钢筋作为箍筋，同时设置水平分布钢筋。水平分布钢筋竖向间距及拉结钢筋的水平间距，均不应大于500mm。（8）受力钢筋的保护层厚度，不应小于表2-2中的规定。受力钢筋距砖砌体表面的距离，不应小于5mm。

3

墙柱承载力计算

3.1

砌体的物理力学性能3.1.1砌体受压破坏机理受压是砌体的基本受力状态，砌体能承受的最大压应力，称为砌体的抗压强度。抗压强度是确定砌体及其构建受压破坏能力的一个重要指标。试验研究表明，砌体轴心受压从加载直到破坏，按照裂缝的出现、发展和最终破坏，大致经历三个阶段。（1）第一阶段从加载开始至第一条（批）裂缝出现的弹性阶段。单砖出现细小裂缝，若不继续加载，裂缝则不会发展，压力约为破坏压力的50-70%（如图2-8（a））。

（2）第二阶段为裂缝发展的弹塑性阶段。随着压力增大，砌体内裂缝增多，个别裂缝连成几皮砖通缝；即使不继续加载，裂缝仍会继续发展，压力约为破坏压力的80-90%（如图2-8（b））。

（3）第三阶段是破坏阶段。砌体中裂缝急剧加长增宽，砌体裂成相互不连接的小立柱，最终被压碎或丧失稳定而破坏，压力约为破坏压力的90%以上（如图2-8（c））。

（a）弹性阶段（b）弹塑性阶段

（c）破坏阶段图2-8砖柱轴心受压破坏的3个阶段3.1.2压强度与砖及砂浆强度的关系

试验结果上述砖、砂浆和砌体的受压试验中，当砖的抗压强度和弹性模量分别为16MPa、1.3×104MPa；砂浆的抗压强度和弹性模量分别为1.3-6MPa、（0.28-1.24）×104MP时；砌体体的抗压强度和弹性模量却分别为4.5-5.4MPa，（0.18-0.14）×104MPa。由此可见:砖的抗压强度和弹性模量值均大大高于砌体;砌体的抗压强度和弹性模量可能高于、也可能低于砂浆相应的数值。

原因分析造成上述试验结果的原因有:（1）由于砖的表面不平整、砂浆铺砌又不可能十分均匀，这就造成了砌体中每一块砖不是均匀受压，而同时受弯曲及剪切的作用[图2-9(a),(b)]，因为砖的抗剪、抗弯强度远低于抗压强度，所以在砌体中常常由于单块砖承受不了弯曲应力和剪应力而出现第一批裂缝。在砌体破坏时也只是在局部截面上砖被压坏，对整个截面来说，砖的抗压能力并没有被充分利用，所以砌体的抗压强度总是比砖的抗压强度要小。（2）砌体竖向受压时，要产生横向变形。强度等级低的砂浆横向变形比砖大（弹性模量比砖小），由于两者之间存在着粘接力，保证两者具有共同的变形，因此产生了两者之间的交互作用。砖阻止砂浆变形，使砂浆横向也受到压力，反之砖在横向受砂浆作用而受拉。砂浆处于各向受压状态，其抗压强度有所增加，因而用强度等级低的砂浆砌筑的砌体的抗压强度可以高于砂浆强度。（图2-9（c））。（a）砖的表面不平衡

（b）砖表面的砂浆不均匀

（c）砌体中砖和砂浆的受力状态

图2-9砌体内砖和砂浆的复杂受力状态

3.1.3

影响砖砌体抗压强度的因素1.块体和砂浆强度2.砂浆的强度3.块体的尺寸、形状与灰缝的厚度3.1.4砌体抗压强度标准值、设计值1.砌体的平均抗压强度2.砌体的抗压强度标准值3.砌体的强度设计值3.1.5砌体的轴心受拉性能1.齿缝破坏2.块体截面破坏3.沿通缝破坏

3.2无筋砌体结构构件的承载力计算3.2.1无筋砌体受压构件的承载力计算1.基本计算公式2.承载力影响系数3.2.2砌体局部受压承载力计算

根据试验，砌体局部受压有3种破坏形态：（1）在局部压力作用下，首