刍议蒸压加气混凝土砌块及力学性能分析

刍议蒸压加气混凝土砌块及力学性能分析

作者：孙馨云

来源：《建筑建材装饰》2014年第18期

摘要：我国蒸压加气混凝土砌块所执行的产品标准为国家标准《蒸压加气混凝土砌块》GB/T11968，标准规定了蒸压加气混凝土砌块的术语、定义、产品分类、原材料、要求、检验方法、检验方法、检验规则等。蒸压加气混凝土砌块适用于民用于工业建筑物承重和非承重墙体，是保证工程质量的重要因素，需要加强力学性能的分析和论证、提高抗震性能才能将工程的质量达到最优化。

关键词：蒸压加气混凝土砌块；力学抗震性能；刚度衰减 前言

蒸压加气混凝土砌块的应用范围几乎均为底层房屋及框架结构填充墙。我国位于世界两大地震构造系的交汇区域，历史上就是地震多发的国家之一，人们一般通过提高砌体结构的抗震抗剪强度、变形性能和使用新型结构方式等来改善砌体的结构的抗震性能。蒸压加气混凝土砌块主要用于承受压力并将上部何在及自重传至地基，在新建住宅中使用蒸压加气混凝土砌块，可以大大减轻建筑物的自重，从而减少地震荷载和变形。 1蒸压加气混凝土砌块 1.1主要材料及分级

1.1.1蒸压加气混凝土砌块是以钙质材料（如水泥、石灰）和硅质材料（如砂子、粉煤灰、矿渣）为主要成分加入铝粉作加气剂，经加水搅拌、浇注成型、发气膨胀、预养切割，再经高压蒸汽养护而成的多孔硅酸盐砌块。当前，蒸压加气混凝土砌块产品是国内各种高层建筑框架结构的重要原材料。

1.1.2砌块一般规格的公称尺寸如下（单位mm）：长度L：600；高度H：200、240、250、300；宽度B：100、120、125、150、180、200、240、250、300。注：如需要其他规格，可由购货单位与生产厂协商确定。砌块按尺寸偏差与外观质量、干密度，抗压强度和抗冻性分为优等品（A）、合格品（B）两个等级。干密度级别有B03、B04、B05、B06、B07、B08六个级别。砌块的强度级别有A1.0、A2.0、A2.5、A3.5、A5.0、A7.5、A10.七个级别。 1.2特点与优势

蒸压加气混凝土砌块的单位体积重量是粘土砖的三分之一，保温性能是粘土砖的3～4倍，隔音性能是粘土砖的2倍，抗渗性能是粘土砖的一倍以上，耐火性能是钢筋混凝土的6～8倍。它的施工特性也非常优良，它不仅可以在工厂内生产出各种规格，还可以像木材一样进

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行锯、刨、钻、钉，又由于它的体积比较大，因此施工速度也非常快，可作为各种建筑的填充材料。

2墙体抗震性能试验研究

为了深入研究蒸压加气混凝土承重体系的抗震性能及不同构造措施对抗震性能的改善状况，中国建筑东北设计研究院和沈阳建筑大学对采用无筋普通砂浆砌筑、专用砂浆砌筑以及采取不同构造措施砌筑的蒸压加气混凝土砌块墙体，在沈阳建筑大学建设部重点结构试验室进行了较为系统的试验，研究了几种形式墙片的抗震能力以及构造措施的抗震效果，为A类蒸压加气混凝土砌块承重体系房屋的抗震设计提供了可靠的依据。 2.1试件设计和试验方案 2.1.1试件设计与制作

本次共对6片墙进行了试验，即无筋普通砂浆砌筑墙片一片；普通砂浆采取措施1、3砌筑墙片三片；专用砂浆砌筑、专用砂浆采取措施2砌筑各一片。砌块统一采用北京现代建筑材料有限公司的蒸压加气混凝土砌块，外型尺寸为600mm×240mm×250mm，强度等级A5.0，砂浆设计强度均为M5.0。墙片设计尺寸为1210mm×240mm×1290mm。墙顶为强度等级为C30的混凝土压梁（主筋4Ф12mm，箍筋Ф6mm@200），压梁高250mm 模拟为圈梁，且在加垂直荷载时作为分配梁，墙片砌筑在强度等级为C30的混凝土地梁上（主筋6Ф18mm，箍筋Ф6mm@200）。墙片基本参数如表1。

配梁，墙片砌筑在强度等级为C30的混凝土地梁上（主筋6Ф18mm，箍筋

Ф6mm@200）。墙片基本参数如表1。工作特性和破坏模式，试件的上下两端设置了钢筋混凝土梁，通过四连杆机构保证墙体顶部在水平力作用下只有水平移动而无转动的边界条件。为了模拟房屋层间墙体作用的竖向荷载，采用同步液压加载装置，并配有自动保压和压力调节装置（JSF-Ⅱ/31.5-4高精密静态伺服液压控制台） （1）加载方法

在施加水平往复荷载之前，首先施加竖向荷载，先预加几次，待观察墙片受力正常无平面外偏心后，将竖向荷载一次加至要求值。在整个试验过程中， 竖向荷载值保持不变。根据国内外资料和大量砖砌体的试验数据及蒸压加气混凝土力学参数，对墙片采用分级施加水平荷载，每级荷载值在试件初裂以前以荷载控制。第一级荷载值取预计荷载值的20%，后一级荷载数值较前一级增加20KN，每级循环一次，如此逐步提高荷载值。当墙体出现裂缝后采用位移控制，以初裂缝荷载下位 （2）构造措施

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3墙体（W-PG-2和W-PG-3）当水平荷载达到极限荷载的90%左右时，在墙体中部出现细微斜裂缝，随着荷载的不断增加，裂缝不断向角部扩展，裂缝较均匀地分布在整个墙面，且缝比较细小，很难分辨出哪一条是主裂缝。这种现象表明，配钢筋后的墙体应力分布更加均匀合理。

（3）构造措施

1、2 墙体（W-PX-4和W-ZX-5）当水平荷载达到初裂值时，其破坏特征与普通砂浆砌筑蒸压加气混凝土砌块墙体相似，墙体出现交叉斜裂缝。随着荷载的增加，主裂缝开始缓慢，并在主裂缝附近出现新的斜裂缝，此时的墙体破坏接近构造措施3墙体的破坏特征。虽然构造措施2相对措施3较弱，但也改善了砌体的延性，墙体的抗剪强度及变形能力均有增强。 2.1.2 滞回曲线

当水平荷载较小时（即为极限荷载的40%～80%），滞回曲线接近直线， 滞回环形状呈梭形。继续加载，位移幅值增加较快，刚度明显降低。当水平荷载达到极限荷载的80%左右时，墙体出现肉眼可见裂缝。达到极限荷载以后， 曲线形状有显著差异：无筋墙体在超过极限强度后荷载下降较大，普通砂浆措施1专用砂浆措施2普通砂浆措施3墙体从开始加荷到试件破坏梭形滞回环逐渐丰满。试件开裂后曲线下降缓慢，位移增长也快。 2.2试验结果分析

2.2.1无筋和配筋蒸压加气混凝土墙体的承载能力

与无措施普通砂浆蒸压加气混凝土墙体比较，普通砂浆措施2和专用砂浆墙体的极限剪切力提高了8%；措施1砌块墙体极限剪切力提高了45%左右；措施3提高了38%。从墙体开裂荷载与极限荷载比值中可以看出，蒸压加气混凝土墙体一旦开裂，承载能力一般不会再提高多少，说明墙体开裂后的强度储备较少，材料的脆性异常明显。当蒸压加气混凝土墙体采取措施2或措施3后开裂尚有30%以上的荷载储备。措施3和措施2不但提高了砌块的承载能力，而且也改善了砌体的脆性性质。

2.2.2无筋与配筋加气墙体的变形能力

砌体试件的力学性能受材料及施工技术等多种因素的影响，试验表明，墙体位移值比较离散，从这些数据中大致可以看出以下规律：

（1）蒸压加气砌块属于脆性材料，墙体的变形能力很低，其剪切角约为1/1300左右。 （2）配筋和配纤维均能大幅度提高墙体变形能力，给出了墙体变形能力的提高程度。水平配筋墙体为无筋普通墙体的2.07和2.14倍；专用砂浆墙体为无筋普通墙体的1.71 倍；普通砂浆和专用砂浆配纤维分别为无筋普通砂浆墙体的1.71和1.86倍。因此可以认为，对蒸压加

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气混凝土墙体进行适量的配筋可以很好地改善其脆性性质，提高延性，增强其变形能力，从而可以提高房屋的抗震能力。

2.2.3无措施与措施墙体的骨架曲线

（1）各试件滞回曲线的外包线即为其骨架曲线

可以看出每组试件在相同的试验条件下的变化形式与差异。无筋墙体在超过极限荷载后骨架曲线陡然下降，而措施墙体则有明显地改善。到达极限荷载以后，骨架曲线斜率变化较小，且延伸较远。骨架曲线下的面积反映了墙体抗震能量能力。措施3墙体最大，措施1、2 墙体次之，无措施普通砂浆墙体最差。 （2）刚度衰减

刚度变化是房屋弹塑性动力分析的主要参数。将每次循环荷载顶点的割线刚度定义为刚度K，即同一位移下对应的骨架曲线上推拉两个方向的荷载绝对值之和与相对应的位移绝对值之和得比值，即：K=（|P|+|- P|）/（|△|+|- △|）墙体的刚度随位移增加而降低，初裂时的刚度为初始刚度的45%～60%。墙体增加构造措施后极限荷载时的刚度为初始刚度的20%～30%。极限荷载后刚度退化缓慢。墙体试件试验结果见表2。 3结语

综上所述，蒸压加气混凝土砌块墙体抗震基本力学性能无疑是衡量其抗震性能重要指标之一，也是保证工程质量的核心要素。本文主要是对蒸压加气混凝土砌块墙体抗震基本力学性能作出初步的探讨，今后仍然需要大量的试验和理论加以分析完善，也希望在广大的从业者大力支持的同时不断加大研究力度。 参考文献：

[1]于敬海.新型轻质加气混凝土承重砌体抗震性能的研究[D].天津：天津大学，2008：1―66

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