[工学]2-2 砌体材料及其力学性能砌体强度及种类.ppt

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 一、砌体轴心受压的破坏特征 砖与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 2. 砌体受压时的受力状态分析 (2)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。 (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╳370mm，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，8-12mm 水平灰缝的饱满度——80％ 水平灰缝的平整度 竖向灰缝的饱满度——50％ 新砌灰缝的早期受压——可增加砌体的密实度，而提高砌体的强度。 三、各类砌体抗压强度平均值的计算