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山东山西厂家:MU10蒸压灰砂砖抗压强度试验分析

编辑:admin时间:2019-10-31 14:17点击:

MU10蒸压灰砂砖抗压强度试验分析(上)
0 引言

MU10蒸压灰砂砖是我国目前大力推广的新型环保建筑材料,是唯一一种可满足节能50%要求的单一材料。MU10蒸压灰砂砖砌块是以硅质和钙质为基础,其主要的生产工艺环节为:备料、配料、搅拌、浇注、静停、切割、蒸养等。近年来,随着高层建筑的不断开发,MU10蒸压灰砂砖因其自重轻、强度高、保温性能好等特点被广泛应用,这为MU10蒸压灰砂砖的推广开辟了新天地。

目前,我国使用的MU10蒸压灰砂砖试验方法标准为GB/T11969-2008《MU10蒸压灰砂砖性能试验方法》,此方法将砌块抗压强度的含水率调整为8%~10%,主要是为了符合实际墙体的含水率状况。

1 MU10蒸压灰砂砖的抗压强度试验

强度是砌体最重要的力学性能,和其他的性能之间有着密切的关系。MU10蒸压灰砂砖的强度受到原材料、配合比、空隙结构、生产工艺以及含湿状态等众多因素的影响。MU10蒸压灰砂砖的破坏与普通混凝土砌块的破坏有所不同,普通混凝土砌块的破坏中部呈X型,裂缝与承压面夹角为45°,而砌块裂缝为高度方向中部的竖向裂缝。对MU10蒸压灰砂砖抗压强度的要求及试验现象做出如下总结。

1.1 试件要求

试件应按GB/T11969-2008《MU10蒸压灰砂砖性能试验方法》沿制品发气方向中心,按上、中、下顺序据取。试件据取部位如图1所示。




由图1可知,砌块进行受压试验时,应使砌块受力方向与发气方向垂直。在生产过程中MU10蒸压灰砂砖料浆向上发气,气孔沿发气方向略呈椭圆形,使得试件平行于发气方向受力时的抗压强度与垂直于发气方向受力时的抗压强度有所不同。文献研究了膨胀方向对抗压强度的影响,结果表明:试件受压方向垂直于发气方向时的抗压强度约为平行于发气方向时抗压强度的1.2倍。所以,在MU10蒸压灰砂砖砌体的砌筑过程中,要特别注意砌块砌筑的摆放方式,使砌块的强度得到更好的利用。

砌块的表面要平整,不得有裂缝及明显缺陷。外观满足要求的砌块受压时整个面为受压面,所得的砌块抗压强度高。反之,试件表面不平整时,砌块会出现点受力,使得抗压强度大大降低。进行抗压强度试验时,砌块的含水率要满足规范的要求。一般情况下,砌块的抗压强度随着含水率的增大而减小。按照规范要求,试件的含水率应控制在8%~12%,如果含水率超过规定的范围,则将砌块放置在60±5℃环境下烘至所要求的含水率。文献研究了试件在含水率为8%与12%时抗压强度的差异。结果表明:含水率为8%时,试件的抗压强度为4.1MPa,含水率为12%时,试件的抗压强度为3.9MPa。所以建议将含水率控制在(10±1)%范围内,可提高抗压强度的稳定性。
1.2 试验现象分析
综观国内外的文献,MU10蒸压灰砂砖受压破坏的现象相似,现总结如下:
1)立方体砌块抗压强度破坏现象

试验加载初期,砌块处于弹性受力阶段,砌块一般在承载力的50%左右时出现可见裂缝。当试件达到极限承载力时,由于裂缝间的咬合功能,可以使裂缝更充分地发展,裂缝也开始加深,此时若继续施加荷载,整个砌块将被粉碎。这是因为MU10蒸压灰砂砖是一种多孔材料,材料试验机压板和试样压缩轴承表面的摩擦阻力很小,环箍效应很弱,试件在竖向压力和水平摩擦力的共同作用下会首先沿斜向开裂,其与承压面的夹角大于45°。砌块最终被垂直裂缝分裂成几个小块,从而彻底失去承载能力。立方体砌块破坏形态如图2所示。


2)砌块轴心抗压强度破坏现象

砌块轴心抗压强度破坏形态主要有3种:劈裂破坏、斜面剪坏和其他破坏。

劈裂破坏:试件在开始时先出现一条纵向裂缝。随着荷载的增加,裂缝向两端延伸,延伸至某部分时,裂缝出现分支向两端发展,形成Y型破坏或只有一条贯通裂缝。

斜面剪坏:随着试件加载至破坏荷载,砌块出现斜裂缝。由于挤压和摩擦作用,试件最终被碾碎。

其他破坏:个别棱柱体砌块发生角部破坏或局部劈裂破坏现象。

大部分砌块发生劈裂破坏,小部分砌块发生斜面剪坏和其他破坏现象。破坏形态如图3。
MU10蒸压灰砂砖抗压强度试验分析(下)
2 影响MU10蒸压灰砂砖抗压强度的因素

砌块的抗压强度对应用于工程中的砌体抗压强度有很大的影响,其主要的影响因素有原材料质量、试件的尺寸及含水率的大小等。

2.1 原材料质量对砌块抗压强度的影响

原材料是影响MU10蒸压灰砂砖抗压强度的内部因素,起决定性作用。文献研究了配合比和孔结构对抗压强度的影响,结果表明:MU10蒸压灰砂砖受钙硅比、水料比和稳泡剂含量的影响,当钙硅比为0.75,水料比为0.60,稳泡剂含量为3%时,砌块抗压强度最大。因此,生产过程中应严格控制各部分材料的质量和配合比,以获得优质砌块。

2.2 砌块尺寸对抗压强度的影响

测量试件尺寸应严格按照GB/T11969-2008《MU10蒸压灰砂砖性能试验方法》的要求精确为1mm。如果没有统一的精确度,则计算的受力面积会不同,由此得出的抗压强度或偏大或偏小。对已有文献相同干密度等级的抗压强度与不同尺寸高度的关系总结见表1。




将表1中的数据绘制成下图所示,通过origin拟合出的抗压强度与尺寸高度之间的关系式如下:
  f=-0.0039h+4.402(1)

从公式(1)及图1可以看出,抗压强度与尺寸高度成反比,随着尺寸高度的增大,其抗压强度呈减小趋势。通过数据的拟合,试验值与计算值的平均比值为1.000,变异系数为0.068,吻合较好,说明公式(1)可作为MU10蒸压灰砂砖抗压强度与尺寸高度的关系式。

2.3 含水率对抗压强度的影响

MU10蒸压灰砂砖抗压强度一般随含水率的增高而降低。文献[7]表明,砌块在自然含水率下的抗压强度为绝干强度的80%,而堆放或使用时,被淋湿后的抗压强度下降明显。MU10蒸压灰砂砖应放置在设有防雨、防水的地方。不同地区由于气候不同,对砌块含水率的要求也不同,但是工程施工中都必须取平衡含水率下的抗压强度作为砌块抗压强度的设计值才能满足结构要求。

3 结论

砌块进行抗压试验时,应严格按照GB/T11969-2008《MU10蒸压灰砂砖性能试验方法》的要求才能保证抗压强度的准确性。

MU10蒸压灰砂砖的抗压强度随着尺寸高度的增大而减小,砌块抗压强度与尺寸高度的关系式为:f=-0.0039h+4.402。

MU10蒸压灰砂砖抗压强度与原材料的质量、试件尺寸、含水率的大小有关。

MU10蒸压灰砂砖制品建筑造价分析(1)——墙体重量比较
近十多年来,我国MU10蒸压灰砂砖的生产和应用迅猛发展,在山东、广东、福建、湖南、浙江、天津等地均新增大量生产线。全国总的生产能力已达几千万立方,形成规模最大的新型墙体材料品质之一。

从1980年代,MU10蒸压灰砂砖制品(以下简称加气制品,包括MU10蒸压灰砂砖和加气板材)开始较大范围地推广使用时,就存在一个很大的疑惑,就是使用加气制品后,房屋的造价到底是增加还是减少了?实际上,全国各地经过多年的推广应用后,已发表了很多的研究成果和总结。

从全国范围看,各地的经济发展水平是很不相同的,加气制品的质量、价格是很不均衡的,使推广应用情况也是千差万别的。本文总结了过去若干年中的实际工程案例,摘录了部分公开资料,提供给全国各地的生产者、使用者参考,但应注意的是,本文不可能覆盖全国各地的、有相当差异的实际情况。

1 常用墙体材料的重量比较

目前较常用的墙体材料是:烧结实心砖、烧结多孔砖、混凝土空心砌块、MU10蒸压灰砂砖和加气板材。MU10蒸压灰砂砖按国家标准分为优等品(以下称为优等MU10蒸压灰砂砖)和合格品(以下称为普通MU10蒸压灰砂砖)。从应用技术上,主要体现在用优等品MU10蒸压灰砂砖时,由于其尺寸偏差很小,可以用薄层砌筑和薄层粉刷工艺。

常用墙体材料的施工比较见表1;各种墙体材料作填充外墙和填充内墙时的重量比较见表2和表3。(部分地区已禁用烧结实心砖,在本文中列出,只是考虑到全国某些地方仍在使用。)

从表格中可以看出,不同的墙体材料作为填充墙体时,其单位面积的重量是不同的。这就会使整幢建筑物的重量不同,从而影响建筑物的造价。

表1 常用墙体材料的施工比较


墙体材料品种

优等

MU10蒸压灰砂砖

普通

MU10蒸压灰砂砖

混凝土

空心砌块

烧结

多孔砖

烧结

实心砖

常用墙体厚度

200、100

200、120

190、90

240、115

240、115

材料容重(kg/m3)

350~625

450~725

约1200

约1400

约1600

砌筑砂浆

薄层砌筑砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

砌筑砂浆厚度

2-4mm

15-20mm

15-20mm

15-20mm

15-20mm

粉刷材料

薄层粉刷砂浆

/砂浆

砂浆

砂浆

砂浆

砂浆

粉刷厚度

3~5mm/10~20mm

10~20mm

15~20mm

15~20mm

15~20mm

作业方式

干作业

湿作业

湿作业

湿作业

湿作业

推广应用程度

局部较多

较广泛

较广泛

广泛

广泛

表2 填充外墙常用厚度和重量

墙体材料品种

优等

MU10蒸压灰砂砖

普通

MU10蒸压灰砂砖

混凝土

空心砌块

烧结

多孔砖

烧结

实心砖

常用墙材厚度

(mm)

200

200

190

190

240

砌筑材料

薄层砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

墙体单位体积自重1)

(kN/m3)

[B05级]7.0

[B06级]8.4

14.2

17.6

19.0

裸墙单位面积重量(kN/m2)

1.4

1.68

2.70

3.34

4.56

粉刷材料

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

内外粉刷层总厚度2)

(mm)

40

40

50

50

50

粉刷材料单位体积自重3)(kN/m3)

20

20

20

20

20

粉刷单位面积重量

(kN/m2)

0.8

0.8

1.0

1.0

1.0

粉刷后墙体单位面积总重(kN/m2)

2.20

2.48

3.70

4.34

5.56

相对重量

89%

100%

149%

175%

224%

注: 1)加气砌体自重均按[1]计算取值,即名义容重乘1.4;其余砌体自重取值见[2]~[4]。

    2)粉刷厚度均按墙体内外侧各20mm计。

    3)粉刷材料自重按[5]中水泥砂浆取值。

表3 填充内墙常用厚度和重量

墙体材料品种

优等

MU10蒸压灰砂砖

普通

MU10蒸压灰砂砖

混凝土

空心砌块

烧结

多孔砖

烧结

实心砖

常用墙材厚度

(mm)

100

120

120

120

120

砌筑材料

薄层砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

墙体单位体积自重

(kN/m3)

[B05级]

7.0

[B06级]

8.4

14.2

17.6

19

裸墙单位面积重量(kN/m2)

0.7

1.01

1.70

2.11

2.28

粉刷材料

薄层粉刷砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

水泥砂浆

两侧粉刷层总厚度1)

(mm)

8

30

40

40

40

粉刷材料单位体积自重(kN/m3)

20

20

20

20

20

粉刷单位面积重量

(kN/m2)

0.2

0.6

0.8

0.8

0.8

粉刷后墙体单位面积总重(kN/m2)

0.90

1.61

2.52

2.91

3.01

相对重量

53%

100%

156%

181%

192%

注: 1)粉刷厚度除优等MU10蒸压灰砂砖按单侧4mm计外,其余均按单侧20mm计。

MU10蒸压灰砂砖制品建筑造价分析(2)——案例分析
2 墙体材料自重对建筑物造价的影响分析

不同墙体材料对建筑物造价的影响,主要是由于填充的墙体材料重量减轻,使建筑物总重降低。建筑物总重的降低,则一方面使桩基数量减少,另一方面使混凝土中配筋量和/或混凝土使用量减少。

为了易于进行经济比较,确定了以下前提:

1) 除注明外,内外墙均为填充墙。

2) 建筑物均在有关地区,有关价格和地基耐受力均按当时、当地数据取。

因建筑物高度不同,对造价的影响是不同的。现从不同案例进行分析。

2.1墙体材料自重对高层建筑造价的影响分析

例1:某32层高层住宅的技术经济分析

1) 工程概述:该工程为上海市示范性旧区改造项目,改造后新建住宅总建筑面积达128万平方米。从2000年开始,分五期开发。该工程均为高层住宅,其结构为大空间的剪力墙结构(内部大空间易于分割和布置房间),因此,建筑物外墙均为剪力墙,几乎没有填充墙体,只有外窗下部等极少数部分(采用烧结多孔砖填充)。内墙填充墙体则应用了MU10蒸压灰砂砖。为节约成本,分户墙部分采用了普通MU10蒸压灰砂砖,分隔墙部分采用了优等MU10蒸压灰砂砖。

在一期开发结束,开发商对是否继续应用价格较高的优等MU10蒸压灰砂砖,存在不同意见。一部分人主张应用较为便宜的普通MU10蒸压灰砂砖。就此,委托项目开发部和设计院,就普通MU10蒸压灰砂砖和优等MU10蒸压灰砂砖进行技术经济分析。

2) 分析单元:选取了二期东块C单元进行技术经济分析比较。由于外墙一样,仅比较内墙填充墙部分。C单元内隔墙总长度为66.83米。以32层、每层墙体高2.6米计,墙体总面积为5560平方米。C单元大板(楼板)面积为125.5平方米。转换板为460平方米。

3) 技术经济分析:根据设计图纸和当时(2001年前后)的价格,分析比较的结果见表4。

表4 某32层高层住宅技术经济分析


优等MU10蒸压灰砂砖

普通MU10蒸压灰砂砖

备注

墙体厚度

100mm

120mm

由于墙体高厚比取值不同,因此,墙体厚度不同。

表面处理

双侧各5mm

双侧各15mm

墙体重量

0.85 kN/m2

1.61 kN/m2


楼板厚度比较

-

+20mm

根据设计计算

转换板比较

-

+100mm

根据设计计算

混凝土用量比较

-

+126.32立方


混凝土价格比较

-

+16.1元

C40砼:1278元/方

单元总重比较

-

+7384kN


基础桩比较

-

+7384*1.2/2250=3.9

取4根

桩承载力:

2250kN/根

桩费用比较

-

+3.2万元

桩:7959元/根

墙体价格

87.32元/m2

60.84元/m2


墙体总价比较

+14.7万元

-


费用累计比较

14.7-3.2-16.1=-4.6万元

从表4中可以看出,由于建筑物重量较轻,该单元可少用4根基础桩,也可以使楼板和转换板的钢筋混凝土量较大幅度减少。该部分可以降低成本19.3万元。优等MU10蒸压灰砂砖的价格较高,所增加的成本为14.7万元。两者相抵后,总体上采用优等MU10蒸压灰砂砖后,造价可以降低4.6万元。

此外,墙体重量增加会导致建筑的地震力放大。地震力放大后,会增加结构混凝土和基础底板混凝土的用钢量,以及板厚的局部加固等。这意味着,采用优等MU10蒸压灰砂砖后,成本会进一步降低。

同时,由于使用100厚优等MU10蒸压灰砂砖,由于墙体本身厚度减少,以及粉刷厚度减少,可使住宅套内使用面积增加5%。

例2:某28层高层住宅的技术经济分析

该工程同样位于上海。与上例相同选取住宅的某单元做分析。每层的室内分隔墙总长43m,墙体高按2.6m计,内隔墙墙体总面积为3130m2。技术经济分析结果见表5。

表5 某28层高层住宅技术经济分析


优等MU10蒸压灰砂砖

烧结多孔砖

备     注

墙体厚度

100mm

120mm


表面处理

双侧各≤5mm

双侧各15mm


墙体重量

0.85 kN/m2

2.5 kN/m2


楼板钢筋用量比较

-

Ф10增加13.91T

根据设计计算

-

Ф12增加11.32T

钢筋总用量比较

-

+25.23×2650=66800

成型钢筋每吨2650元

建筑单元总重比较

-

+5165kN


基础桩比较

-

1.2×5165/3800=1.7根 取2根(增加)

桩Ф800

承载力3800kN/根

桩费用比较

-

+2×18600=37200元


墙体价格

87元/m2

58.32元/m2


墙体总价比较

+89768元

-


费用合计比较

89768―37200―66800=-14200元

从表5中可以看出,采用优质MU10蒸压灰砂砖后,该单元总重量减轻,使钢筋用量减少、基础桩数量减少,从而使建筑造价有所降低。

2.2 小高层建筑的技术经济分析

例3  某12层住宅的技术经济分析

该工程位于上海市,地上12层(跃层)、地下1层,建筑面积8704m2。建筑原设计采用烧结多孔砖填充,造价预算为8146753元。基础桩采用 300×300×23000预制方桩,单桩承载力设计值为600kN。

采用优质MU10蒸压灰砂砖代黏土多孔砖后,其技术经济分析见表6。

表6 某12层住宅技术经济分析


原设计(烧结多孔砖)

优等MU10蒸压灰砂砖

可替换墙体面积(m2)

约4420

墙体荷载设计值(kN/m2)

5.28

1.92

墙体竖向总重设计值(kN)

4420×5.28=23338

4420×1.92=8486

重量比较(kN)

---

23338-8486=14851

墙体造价取值(元/m2)

70.12

115.11

墙体造价(元)

4420×70.12=309930

4420×115.11=508786

基础桩比较(根)

---

+14851÷600=24.75(取25根)

基础桩价格比较(元)

---

25×3111=77775元)

总体费用比较(元)

---

508786-309930-77775=121081

建筑面积造价比较(元/m2)

---

13.91元/m2

该项目由于缺少其他资料,仅计算了由于基础桩减少所产生了费用估计。实际分析时,应如高层建筑一样,应计算由于重量减轻后混凝土用钢量的减少。

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