砌体材料及其力学性能(砌体强度及种类

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1、第三节无筋砌体的抗压强度平均值一、砌体轴心受压的破坏特征二、影响砌体抗压强度的主要因素三、各类砌体抗压强度平均值的计算一、砌体轴心受压的破坏特征引言砌体的受压工作性能与单一匀质材料有明显区别，由于砂浆铺砌不均匀等因素，块体的抗压强度不能充分发挥，使砌体的抗压强度一般低于单个块体的抗压强度。为了正确了解砌体的受压工作性能，有必要介绍砖砌体轴心受压及破坏过程。一、砌体轴心受压的破坏特征砖与砂浆的应力应变特征f应力峰值fmax0ε峰值应变ε0极限应变εu砖为脆性材料，具有较长的直线段，达fu后很快达到εu而破坏。ε0：0.001~0.0015εu：0.0011~0.00

2、23图1砖的应力应变特征一、砌体轴心受压的破坏特征砖与砂浆的应力应变特征σ/fpr,m0ε/ε0峰值应变ε0极限应变εu与砖相比，砂浆具有较好的变形能力。ε0：0.0014~0.0021εu：0.003以上图2砂浆的应力应变特征1.砖砌体轴心受压破坏过程从加压到破坏，砖砌体大致经历三个受力阶段：第一阶段——单砖先裂：N(加压荷载)≈0.5-0.7Nu(破坏荷载)，某些单砖出现竖向裂缝，停止加载，裂缝停止发展。第二阶段——裂缝沿竖向贯穿若干皮砖：N≈0.8-0.9Nu，单砖内的个别裂缝连接形成贯穿几皮砖的竖向裂缝，停止加载，裂缝继续发展，即对荷载长期效应而言，砌体已

3、经达到破坏荷载。第三阶段——形成若干独立小柱子：对短期荷载而言，为砌体完全破坏瞬间，即砌体达到极限强度，呈失稳或压碎破坏。2.砌体受压时的受力状态分析(1)两组砖砌体的试验结果——揭示有必要对砌体受压时的受力状态进行分析试件尺寸370mm╳240mm，高720mm组别砖的强度(N/mm2)砂浆的强度(N/mm2)破坏荷载(KN)砌体的强度(N/mm2)水泥砂浆5.755.401862.10水泥石灰砂浆8.801.401782.00第一组试件：砌体的强度低于砖的强度，也低于砂浆的强度第二组试件：砌体的强度低于砖的强度，但高于砂浆的强度2.砌体受压时的受力状态分析(2

4、)砌体受压时的受力状态1)砌体中的每一块砖并不是均匀受压，而是同时受弯曲及剪切的作用。——砖的表面不平整、砂浆铺砌不可能十分均匀。(砖并不处于均匀受压状态，因砖的抗剪、抗弯强度低而出现第一批裂缝。)——砌体的抗压强度总是比砖的强度小。(砌体破坏也只是局部截面上的砖被压坏。就整个截面来说，砖的抗压能力并没有被充分利用。)2.砌体受压时的受力状态分析(2)砌体受压时的受力状态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。(砖与砂浆存在的粘结力，保证两者具有共同的变形，而产生交互作用。)——用低强度等级砂浆砌筑的砌体，其抗压强度可以高于砂浆强度

5、。(砖上下受压，横向受拉；砂浆处于各向受压状态，其抗压强度有所增加。)——强度等级高的砂浆和砖的横向变形相差很小。(两者交互作用不明显，砌体的强度不能高于砂浆本身的强度。)2.砌体受压时的受力状态分析(2)砌体受压时的受力状态3)砌体的竖向灰缝不可能完全填满，截面积减损、粘结力不能保证，其上砖内产生横向拉应力和剪应力的应力集中，引起砌体强度的降低。二、影响砌体抗压强度的主要因素1.块体和砂浆的强度2.块体形状、尺寸、平整度3.砂浆的性能4.砌筑质量1.块体和砂浆的强度(最主要影响因素)(1)砖强度：砖强度与砌体强度之间有很大的区别——砖不平整，砂浆厚度与密实度不均

6、匀，砖与砂浆横向变形能力差异，竖向灰缝上砖内的应力集中，试验上的差异(尺寸效应、砂浆材料)等。砌体强度与砖强度的方根成正比。砖的强度越高，在砌体中的利用率越低，一般在15-60％之间变化。另外，砖的抗弯强度较抗压强度对砌体的强度影响更大。(2)砂浆强度：当砖强度一定时，砌体强度随砂浆强度而线性增长(但并不成正比，砌体强度的增长落后砂浆强度的增长很多)。砂浆的强度越高，砖强度在砌体中的利用率越高。2.块体形状、尺寸、平整度(影响因素)尺寸：高度↗，长度↘——弯剪应力↘，强度↗形状与平整度↗——弯剪应力↘，强度↗88规范规定的砖砌体标准试件截面尺寸为240mm╳370

7、mm，高度为720mm。尺寸效应换算系数：ψ=1/(0.72+20S/A)式中：S——试件截面的周长A——试件截面面积3.砂浆的性能(影响因素)流动性和保水性：流动性和保水性好的砂浆，铺砌的灰缝的厚度与密实度较均匀，可以降低块体在砌体内的弯剪应力，从而提高砌体的强度。使用掺合料可以提高砂浆的流动性——并不能直接提高砂浆的强度。砂浆的变形性能：砖强度不变时，砂浆的强度等级越低，变形越大。砖与砂浆的相对变形大小将影响单砖的受力情况。4.砌筑质量(影响因素)砌筑质量有助于改善砌块的受力性能：润砖——增加粘结力，含水率8-10％水平灰缝的厚度——控制砂浆的横向变形，8-1

8、2mm水平