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1、第第2 2章章 砌体材料及其力学性能砌体材料及其力学性能1 1 砌体材料基本知识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。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，占有砌体总体积的块体是砌体结构的主要组成部分，占有砌体总体积的78%78%以上。砌体结构常用的以上。砌体结构常用的块体主要有砖、砌块和石材。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
2、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。一般要求如表时大气温度和湿度等的不同而异。一般要求如表2-12-1所示。施工时，砂浆的稠度往往由操所示。施工时，砂浆的稠度往往由操作者根据经验来掌握。作者根据经验来掌握。 表表2-1 2-1 砌筑砂浆的施工稠度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
3、块砌体60-80石砌体30-50 1.1 1.1砂浆拌制及使用砂浆拌制及使用 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，其出料容量常用式或立式，其出料容量常用200L200L。 搅拌时间从投料完算起，应符合下列规定：搅拌时间从投料完算起，应符合下列规定： （1 1）水泥砂浆和水泥混合砂浆，不得少于）水泥砂浆和水泥混合砂浆，不得少于2min2min。 （2 2）水泥粉煤灰砂浆和掺用外加剂的砂浆，不得少于）水泥粉煤灰砂浆和掺用外加剂的砂浆，不得少于3min3min。 （3 3）掺用有机塑化剂
4、的砂浆，应为）掺用有机塑化剂的砂浆，应为3 35min5min。 1.2 1.2预拌砂浆预拌砂浆 1. 1.湿拌砂浆湿拌砂浆 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。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. 2.干混砂浆干混砂浆 干混砂浆俗称干拌砂浆，又称干粉砂浆，
5、是指经干燥筛分处理的细集料与水泥、保水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。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。 2 2 砌体的种类砌体的种类 2.1 2.1 无筋砌体结构无筋砌体结构 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
6、砌体。无筋砌体抗震性能和抵抗不均匀沉降的能力较差。砌体抗震性能和抵抗不均匀沉降的能力较差。 2.1.1 2.1.1 砖砌体砖砌体 （a a）实心砖砌体）实心砖砌体 （b b）多孔砖砌体）多孔砖砌体 （c c）空心砖砌体）空心砖砌体 （a a）无眠空斗）无眠空斗 （b b）一眠一斗）一眠一斗 （c c）一眠二斗）一眠二斗空斗墙砌体空斗墙砌体 2.1.2 2.1.2 砌块砌体砌块砌体 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
7、墙。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 2.1.3 石材砌体石材砌体 （a a）料石砌体）料石砌体 （b b）毛石砌体）毛石砌体 （c c）毛石混凝土砌体）毛石混凝土砌体 2.2 2.2 配筋砌体结构配筋砌体结构 配筋砌体是配筋砌体是: :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的建筑已高达282
8、8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。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 2.2.1 配筋砖砌体配筋砖砌体 配筋砖砌体可以分为四种配筋砖砌体可以分为四种: : （1 1）网状配筋砖砌体）网状配筋砖砌体( (柱、墙柱、墙) )，如下图；，如下图； （2 2）砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的组合砌体）砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的组合砌体( (柱和墙柱和墙) )； （3 3）砖砌体和混凝土构造柱组合砌体）砖砌体和
9、混凝土构造柱组合砌体( (墙或柱墙或柱) )； （a a）用方格网配筋的砖柱）用方格网配筋的砖柱 （b b）连弯式钢筋网）连弯式钢筋网 网状配筋砖砌体网状配筋砖砌体 网状配筋砖砌体的构造规定：网状配筋砖砌体的构造规定： （1 1）网状配筋砖砌体中的体积配筋率，不应小于）网状配筋砖砌体中的体积配筋率，不应小于0.1%0.1%，并不应大于，并不应大于1%1%。采月采月l l方格钢筋网时方格钢筋网时. .钢筋的直径宜采用钢筋的直径宜采用3-4mm;3-4mm;当采用连弯钢筋网时，钢筋的直径不大当采用连弯钢筋网时，钢筋的直径不大于于8mm8mm。 （2 2）钢筋网中钢筋的间距不应大于）钢筋网中钢筋的间
10、距不应大于120mm120mm，并不应小于，并不应小于30mm30mm。 （3 3）钢筋网的间距，不应大于）钢筋网的间距，不应大于5 5皮砖，并不应大于皮砖，并不应大于400mm400mm。 （4 4）网状配筋砖砌体所用的砂浆不应低于）网状配筋砖砌体所用的砂浆不应低于M7. 5;M7. 5;钢筋网应设置在砌体的水平灰缝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中灰缝厚度应保证钢筋上下至少各有2mm2mm厚的砂浆层。厚的砂浆层。（a a）箍筋截面形式）箍筋截面形式 （b b）箍筋）箍筋T T型截面形式型截面形式 （c c）箍筋、拉结筋截面形）箍筋、拉结筋截面形式式 图图2-6
11、2-6 组合砖砌体构件截面组合砖砌体构件截面 图图2-7 2-7 混凝土或砂浆面层组合墙混凝土或砂浆面层组合墙 组合砖砌体的构造规定：组合砖砌体的构造规定： （1 1）烧结普通砖砌体，所用砌筑砂浆强度等级不得低于）烧结普通砖砌体，所用砌筑砂浆强度等级不得低于M7. 5M7. 5，砖的强度等级不宜低于，砖的强度等级不宜低于MU10MU10。 （2 2）混凝土面层，所用混凝土强度等级宜采用）混凝土面层，所用混凝土强度等级宜采用C20C20。混凝土面层厚度应大于。混凝土面层厚度应大于45mm45mm。 （3 3）砂浆面层，所用水泥砂浆强度等级不得低于）砂浆面层，所用水泥砂浆强度等级不得低于M7.5M
12、7.5。砂浆面层厚度为。砂浆面层厚度为30-45mm30-45mm。 （4 4）竖向受力钢筋宜采用）竖向受力钢筋宜采用HPB235HPB235级钢筋，对于混凝土面层，亦可采用级钢筋，对于混凝土面层，亦可采用HRB335HRB335级钢筋。受力钢级钢筋。受力钢筋的直径不应小于筋的直径不应小于8mm8mm。钢筋的净间距不应小于。钢筋的净间距不应小于30mm30mm。受拉钢筋的配筋率，不应小于。受拉钢筋的配筋率，不应小于0.10.1。受压钢筋一。受压钢筋一侧的配筋率，对砂浆面层，不宜小于侧的配筋率，对砂浆面层，不宜小于0.1%;0.1%;对混凝土面层，不宜小于对混凝土面层，不宜小于0.2%0.2%。
13、 （5 5）箍筋的直径，不宜小于）箍筋的直径，不宜小于4mm4mm及及0. 20. 2倍的受压钢筋直径，并不宜大于倍的受压钢筋直径，并不宜大于6mm6mm。箍筋的间距，不。箍筋的间距，不应大于应大于2020倍受压钢筋的直径及倍受压钢筋的直径及500mm500mm，并不应小于，并不应小于120mm120mm。 （6 6）当组合砖砌体一侧受力钢筋多于）当组合砖砌体一侧受力钢筋多于4 4根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋。根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋。 （7 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）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
14、布钢筋。水平分布钢筋竖向间距及拉结钢筋的水平间距，均不应大于布钢筋竖向间距及拉结钢筋的水平间距，均不应大于500mm500mm。 （8 8）受力钢筋的保护层厚度，不应小于表）受力钢筋的保护层厚度，不应小于表2-22-2中的规定。受力钢筋距砖砌体表面的距离，不中的规定。受力钢筋距砖砌体表面的距离，不应小于应小于5mm5mm。 3 3 墙柱承载力计算墙柱承载力计算 3.1 3.1 砌体的物理力学性能砌体的物理力学性能 3.1.1 3.1.1 砌体受压破坏机理砌体受压破坏机理 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。抗受压是砌体的基本受力状态，砌体能承受的最大压应力，称
15、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。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，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。大致经历三个阶段。 （1 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，）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若不继续加载，裂缝则不会发展，压力约为破坏压力的50-70%50-70%（如图（如图2-
16、82-8（a a）。）。 （2 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）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80-80-90%90%（如图（如图2-82-8（b b）。）。 （3 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）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，最终被压碎或柱，最终被压碎或 丧失稳定而破坏，压力约为破坏压力的丧失稳定而破坏，压力约为破坏压力的90%90%以上（如图以上（如图2-82-8（c c）。）。 （a a）弹性阶段）弹性阶段 （b b）弹塑性阶段）弹塑性阶段 （c c）破坏阶段）破坏阶段图图2-8 2-8 砖柱轴心受压破坏的砖柱轴心受压破坏的3 3个阶段个阶段 3.1.2 3.1.2 压强度与砖及砂浆强度的关系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
