王劍 ，溫佳斌 ，孫莉 ，章廣明 ，孫偉民 ，何可

（1.江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 句容 212400；2.南京工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，江蘇 南京 210009）

砌體的抗剪強(qiáng)度對于砌體結(jié)構(gòu)來說非常重要[1-4]，通過對某兩端開口式新型保溫承重砌塊（以下簡稱新型保溫砌塊）砌體試件的抗剪試驗，分析了薄層砂漿和銷鍵以及外墻砌塊的外保溫層對該新型保溫砌塊砌體抗剪強(qiáng)度的影響，從而為該新型保溫砌塊在實際工程中的推廣應(yīng)用及相關(guān)規(guī)程的制定提供一定的參考依據(jù)。

1 試驗

1.1 原材料

（1）新型保溫砌塊：蘇州世好建材新技術(shù)工程有限公司生產(chǎn)。內(nèi)墻主砌塊尺寸為400 mm×190 mm×200 mm，輔助砌塊尺寸為197 mm×190 mm×200 mm，壁厚a=35 mm；內(nèi)墻主砌塊的抗壓強(qiáng)度平均值為6.74 MPa。該砌塊與普通混凝土小型空心砌塊相比，最大特點是增加了4個銷鍵。銷鍵的高度為10 mm，內(nèi)徑為20 mm，外徑為40 mm，與砌塊整體制作；砌塊底部對應(yīng)位置有直徑40 mm的圓孔，砌塊砌筑時能實現(xiàn)對孔砌筑，而且該圓孔上下貫通，提高了砌塊的保溫性能。外墻主砌塊尺寸為400 mm×260 mm×200 mm，輔助砌塊尺寸為197 mm×260 mm×200 mm；外墻主砌塊由190 mm厚承重部分和c=70 mm厚外保溫層2部分組成，承重部分尺寸為400 mm×190 mm×200 mm；抗壓強(qiáng)度平均值為8.28 MPa；槽孔b內(nèi)插入填充保溫材料，起隔聲、隔熱作用。內(nèi)、外墻主砌塊的肋、壁、孔型尺寸見圖1。

（2）薄層砂漿：外購，根據(jù)GB/T 50129—2011《砌體基本力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》和JGJ/T70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》，測得薄層砂漿的抗壓強(qiáng)度平均值為16.14 MPa。

圖1 內(nèi)、外墻主砌塊的肋、壁、孔型尺寸

（3）普通砂漿：自配，根據(jù) GB/T 50129—2011和 JGJ/T 70—2009，測得普通砂漿的抗壓強(qiáng)度平均值為7.73 MPa。

1.2 試件設(shè)計與試驗方法

根據(jù)GB/T 50129—2011規(guī)定，共制作了8組72個砌體試件，其中薄層砂漿的灰縫厚度為4 mm，普通砂漿的灰縫厚度為8 mm。砌體試件的種類及尺寸見表1。

表1 砌體試件的種類及尺寸

砌體試件由3皮砌塊砌筑而成，每皮由主砌塊和輔助砌塊交錯砌筑。試驗前對每個砌體試件的受剪承壓面用10 mm厚的普通砂漿抹面找平。試驗采用雙剪試驗方法，水平剪切[5-8]。加載裝置由地錨、鋼板、壓力傳感器和千斤頂組成。砌體試件的結(jié)構(gòu)及加載方式如圖2所示。

圖2 砌體試件的結(jié)構(gòu)及加載方式

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 破壞現(xiàn)象

2.1.1 內(nèi)墻薄層砂漿試件

加載初期試件無明顯變化，當(dāng)加載到預(yù)估破壞荷載的80%左右時，砂漿層開始出現(xiàn)微小的裂縫。當(dāng)加載到預(yù)估破壞荷載的90%左右時，初始裂縫延伸變寬，砂漿開裂。繼續(xù)加載，隨著“砰”的一聲，試件很快被剪斷。內(nèi)墻薄層砂漿試件的破壞形態(tài)見圖3。

圖3（a）為加載過程中出現(xiàn)的比較常見的單剪現(xiàn)象，該破壞形態(tài)在本試驗中出現(xiàn)次數(shù)較多。圖3（b）為加載過程中出現(xiàn)的雙剪現(xiàn)象，雙剪破環(huán)的抗剪強(qiáng)度大于單剪破壞的抗剪強(qiáng)度。圖3（c）為加載過程中出現(xiàn)中部砌塊受壓破壞、導(dǎo)致試件失去承載能力的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是本試驗采用特配的薄層砂漿，該砂漿的強(qiáng)度較高，在受到荷載作用時，圓孔內(nèi)形成的砂漿鍵會對孔壁形成應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致砌塊破壞。圖3（d）為加載完后發(fā)現(xiàn)砌塊銷鍵被全部剪斷的現(xiàn)象。

圖3 內(nèi)墻薄層砂漿試件的破壞形態(tài)

2.1.2 外墻薄層砂漿試件

當(dāng)加載到預(yù)估破壞荷載的80%左右時，砂漿層開始出現(xiàn)微小的裂縫，試件側(cè)面外保溫層與承重部分交界處出現(xiàn)細(xì)微裂縫；當(dāng)加載到預(yù)估破壞荷載的90%左右時，砂漿層的裂縫延伸變寬，試件側(cè)面的初始裂縫繼續(xù)向上發(fā)展。繼續(xù)加載，隨著“砰”的一聲，砂漿層很快完全裂開，銷鍵和砌體試件被剪斷。外墻薄層砂漿試件的破壞形態(tài)見圖4。

圖4（a）為加載過程中比較常見的單剪現(xiàn)象，試件的上層銷鍵被剪斷。圖4（b）為試件的下層銷鍵被剪斷現(xiàn)象。圖4（c）為加載完后發(fā)現(xiàn)外墻試件的銷鍵被全部剪斷的現(xiàn)象。圖4（d）為加載結(jié)束后，試件被剪斷，同時外墻砌塊的外保溫層部分發(fā)生脫落的現(xiàn)象，發(fā)生這種現(xiàn)象的原因可能是在試驗中外保溫層的橫肋部分被擠壓，局部應(yīng)力過大，最終導(dǎo)致破壞，但這種情況只出現(xiàn)了1次。

圖4 外墻薄層砂漿試件的破壞形態(tài)

2.1.3 內(nèi)墻普通砂漿試件

內(nèi)墻普通砂漿試件的破壞形態(tài)與內(nèi)墻薄層砂漿試件的破壞形態(tài)基本相同，但內(nèi)墻普通砂漿試件的破壞明顯比內(nèi)墻薄層砂漿試件要早。內(nèi)墻普通砂漿試件的破壞形態(tài)見圖5。

圖5（a）為加載過程中出現(xiàn)的雙剪破壞現(xiàn)象。圖5（b）為試驗結(jié)束后，雙剪破壞試件的上下2層銷鍵部分被剪斷。圖5（c）為內(nèi)墻無銷鍵普通砂漿試件被剪斷后的截面，可以看出砂漿已經(jīng)填入銷鍵的孔洞中，破壞截面很平滑。圖5（d）為試件被剪斷后4個銷鍵均未被剪斷的現(xiàn)象，這種情況下試件的抗剪強(qiáng)度很低。

圖5 內(nèi)墻普通砂漿試件的破壞形態(tài)

通過試驗，8組新型保溫砌塊砌體試件的破壞形態(tài)與普通混凝土小型空心砌塊砌體的破壞形態(tài)基本相同：破壞前砂漿層已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，但砌體試件表面并沒有明顯的裂縫；破壞呈現(xiàn)出明顯的脆性破壞特征，砂漿開裂后隨即銷鍵也被剪斷，最終試件被破壞；試件受剪破壞形式有單面破壞和雙面破壞2種形式。

2.2 試驗結(jié)果與分析

按照GB/T 50129—2011計算砌體試件的抗剪強(qiáng)度，精確至0.001 MPa。砌體試件的平均抗剪強(qiáng)度及破壞特征如表2所示。

表2 新型保溫砌塊砌體試件的平均抗剪強(qiáng)度及破壞特征

由表2可以看出：

（1）單剪破壞現(xiàn)象比雙剪破壞現(xiàn)象出現(xiàn)的次數(shù)多，占試驗總數(shù)的79.2%。這是由于在剪切試驗中，2層砂漿灰縫所受到的正應(yīng)力其實是不相等的，上層灰縫所受到的正應(yīng)力約等于下層灰縫的1/2，所以上層灰縫的摩擦力小，下層灰縫的摩擦力大，因此試驗時很容易出現(xiàn)單剪現(xiàn)象。

（2）上部銷鍵被剪斷的次數(shù)比下部銷鍵被剪斷的次數(shù)多，在單剪現(xiàn)象中，上部銷鍵被剪斷次數(shù)為40次，下部銷鍵被剪斷次數(shù)僅為2次，上部銷鍵被剪斷現(xiàn)象占單剪破壞現(xiàn)象的95.2%。根據(jù)剪摩理論，在水平剪切作用下，下層灰縫所受到的正壓力約為上層灰縫的2倍；下層灰縫的摩擦力比上層灰縫大，下層灰縫相對于上層灰縫不容易被破壞。

（3）外墻薄層砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度是內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的1.54倍,而外墻薄層砂漿砌體試件的受剪實體面積是內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的1.43倍，說明外墻砌塊的外保溫層有利于提高砌體的抗剪強(qiáng)度。

（4）內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度為內(nèi)墻無銷鍵薄層砂漿砌體試件的1.17倍；內(nèi)墻普通砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度為內(nèi)墻無銷鍵普通砂漿砌體試件的1.22倍，說明銷鍵有利于提高新型保溫砌塊的抗剪強(qiáng)度。

（5）由于薄層砂漿是特配的厚度僅為4 mm的高強(qiáng)度砂漿，試驗測得其平均強(qiáng)度為16.14 MPa，而對比試驗中的普通砂漿強(qiáng)度實測值為7.73 MPa，考慮到砂漿強(qiáng)度對砌體抗剪強(qiáng)度的影響很大，根據(jù)GB 50003—2011《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中抗剪強(qiáng)度計算公式，將2個強(qiáng)度換算相等后進(jìn)行比較，即相當(dāng)于把普通砂漿的抗剪強(qiáng)度提高到與薄層砂漿相等的抗剪強(qiáng)度，然后進(jìn)行比較。內(nèi)墻無銷鍵薄層砂漿砌體試件的實測抗剪強(qiáng)度為0.238 MPa，內(nèi)墻無銷鍵普通砂漿砌體試件換算后的抗剪強(qiáng)度為0.198 MPa，內(nèi)墻無銷鍵薄層砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度為內(nèi)墻無銷鍵普通砂漿砌體試件的1.20倍，說明砂漿層的厚度越小，砌體的抗剪強(qiáng)度越高，薄層砂漿使得砌塊砌體的抗剪強(qiáng)度提高了20.2%。

（6）同樣方法，將內(nèi)墻普通砂漿試件換算成與薄層砂漿同等強(qiáng)度的砂漿后，內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的實測抗剪強(qiáng)度為0.279 MPa，內(nèi)墻普通砂漿砌體試件換算后的抗剪強(qiáng)度為0.241 MPa，內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度為內(nèi)墻普通砂漿砌體試件的1.16倍，所以薄層砂漿使得砌塊砌體的抗剪強(qiáng)度提高了15.8%。

（7）內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的實測抗剪強(qiáng)度為0.279 MPa，而內(nèi)墻無銷鍵普通砂漿砌體試件換算后的抗剪強(qiáng)度為0.198 MPa，內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度為內(nèi)墻無銷鍵普通砂漿砌體試件的1.41倍，在銷鍵和薄層砂漿的共同作用下，新型保溫砌塊砌體的抗剪強(qiáng)度提高了40.9%。

3 結(jié)論

（1）新型保溫砌塊砌體剪切試驗的破壞特征與普通砌塊砌體的破壞特征相似，都是脆性破壞，砂漿開裂后隨即銷鍵也被剪斷，最終試件被破壞。

（2）外墻薄層砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度是內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的1.54倍,說明外墻砌塊的外保溫層有利于提高砌體的抗剪強(qiáng)度。

（3）內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度為內(nèi)墻無銷鍵薄層砂漿砌體試件的1.17倍；內(nèi)墻普通砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度為內(nèi)墻無銷鍵普通砂漿砌體試件的1.22倍，說明銷鍵有利于提高新型保溫砌塊的抗剪強(qiáng)度。

（4）在換算成薄層砂漿的相同條件下，內(nèi)墻無銷鍵薄層砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度比內(nèi)墻無銷鍵普通砂漿砌體試件換算后的抗剪強(qiáng)度提高了20.2%，內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度比內(nèi)墻普通砂漿砌體試件換算后的抗剪強(qiáng)度提高了15.8%，說明砂漿層的厚度越小，砌體的抗剪強(qiáng)度越高。

（5）在換算成薄層砂漿的相同條件下，內(nèi)墻薄層砂漿砌體試件的抗剪強(qiáng)度為內(nèi)墻無銷鍵普通砂漿砌體試件的1.41倍，在銷鍵和薄層砂漿的共同作用下，新型保溫砌塊砌體的抗剪強(qiáng)度提高了40.9%。

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