第二章 砌体材料及其力学性能综述

2.砂浆的质量与砂浆的强度、可塑性和保水性三项指标有关。 • 可塑性（流动性）好的砂浆便于操作，使灰缝平整、密实， 从而提高砌筑工作效率，保证砌筑质量。流动性用标准锥体 沉入砂浆的深度测定，沉入深度越大，流动性越好。 • 保水性是指砂浆保持水分的性能。砂浆保水性差，在运输和 砌筑过程中，一部分水分会从砂浆中分离出来而降低砂浆的 流动性，使砂浆铺砌困难，降低灰缝质量，影响砌体强度。 • 由于水泥砂浆的可塑性和保水性较差，使用水泥砂浆砌筑时， 砌体强度低于相同条件下用混合砂浆砌筑的砌体强度。一般 仅对要求高强度砂浆及砌筑处于潮湿条件下的砌体时，采用 水泥砂浆。 • 混合砂浆由于掺入了塑性掺合料，可节约水泥，并提高砂浆 的可塑性和保水性，是一般砌体中最常用的砂浆类型。 • 非水泥砂浆由于强度很低，一般仅用于强度要求不高的砌体， 如简易或临时性建筑的墙体。
第一节 砌体材料
一、块体材料 1.烧结砖 (1)烧结普通砖:以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要成分经高 温焙烧制成的实心或孔洞率不大于15%的砖。 原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰 标准砖尺寸：240×115×53 mm 墙体尺寸：（120）、 240、 370、490、620… mm 适用范围： 房屋上部及地下基础等部位 (2)烧结多孔砖 原料同烧结砖但孔洞率不小于25%。承重多孔砖目前主要采用P型 砖（240×115×90）和M型砖（190×190×90） 多孔砖优点：可节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙体 造价；可减轻块体自重、增强墙体抗震性能 适用范围： 房屋上部结构（不宜用于冻胀地区地下部位）
2）砌体弯曲受拉时，有三种破坏形态：砌体沿通缝 截面破坏、砌体沿齿缝截面破坏、砌体沿块体和竖 向灰缝截面破坏。
2．蒸压硅酸盐砖： 用硅酸盐材料压制成坯并经高压蒸汽养护而成的实心 砖。 (1)蒸压灰砂砖： 原料：石灰和砂 尺寸烧结普通砖 (2)蒸压粉煤灰砖 原料：粉煤灰和石灰加适量石膏及集料（炉渣、矿渣） 适用范围：不得用于长期受热200℃以上、受急冷急热 和有酸性介质侵蚀的建筑部位。 MU15及以上的蒸压砖可用于基础及其他建筑部位。
4、砌体的抗压强度
根据实验，经统计分析，砌体抗压强度平均值的 一般公式： f m k1 f1 (1 0.07 f 2 )k2
fm为各类砌体轴心抗压强度平均值(MPa)； f1为各类块体（砖、石、砌块）抗压强度平均值 f2为砂浆抗压强度平均值（MPa）； k1为与块体类别有关的参数砖砌体0.78； k2 为砂浆强度对砌体强度的修正系数。对于砖砌体， 当f2＜1时，k2＝0.6＋0.4f2；
（3）竖向灰缝上的应力集中。 • 砌体的竖向灰缝未能很好地填满，同时竖向灰缝内 砂浆和砖的粘结力也不能保证砌体的整体性。在竖 向灰缝上的砖内将发生横向拉应力和剪应力的集中， 因而又加快砖的开裂，终将引起砌体强度的降低。 • 结论： 砖的抗压强度不能充分发挥，亦即砌体的抗压强度 将较多地低于砖的抗压强度。
砌块的强度等级可划分为MU20、MU15、 MU10、MU7.5、MU5、 MU3.5 。
砂浆的强度等级
• 砂浆的强度等级是采用6块边长为 70.7mm×70.7mm×70.7mm 的标准立方体试块，在标准条件下，龄期为 28天，以抗压强度平均值划分的。 • 砂浆的强度等级分为M15、M10、M7.5、M5和 M2.5五级。 • 验算施工阶段砌体结构的承载力时，砂浆强 度取为0。
2、砖砌体受压应力状态分析
（1 ）由于灰缝厚度和密实性的不均匀，单块砖在砌体内 并不是均匀受压的；单块砖内还将产生弯、剪应力。 （2）砌体横向变形时砖和砂浆的交互作用。 在砖砌体中由于砖和砂浆的弹性模量及横向变形系数 的不同，一般砖的横向变形较浆为小，由于二者的交互作 用，砌体的横向变形将介于两种材料单独作用时的变形之 间，亦即砖受砂浆的影响增大了横向变形，因此砖内出现 了拉应力； 相反地，灰缝内的砂浆层受砖的约束，其横向变形减 小，因而这时砂浆将处于三向受压状态，其抗压强度将提 高，所以用低强度砂浆砌筑的砌体强度有时较砂浆本身强 度高很多。 由于在砖内出现了横向拉应力，从而加快了砖的裂缝 出现。
2. 配筋砌块砌体
配筋砖砌体
第三节 砌体材料的力学性能
一、砌体的受压性能 1、破坏过程:
• 第Ⅰ阶段，从加荷开始直到个别砖块上 出现初始裂缝为止。该阶段应力 —应变 曲线呈线性，属弹性阶段。 • 第Ⅱ阶段，继续加载后个别砖块裂缝陆 续发展成平行于加载方向的小段裂缝， 试件变形增加较快，此时荷载不到极限 荷载的0.8倍。 • 第Ⅲ阶段，继续加载时小段裂缝会较快 沿竖向发展成上下贯通整个试件的纵向 裂缝。试件被分割成若干个小的砖柱， 直至小砖柱因横向变形过大发生失稳， 体积膨胀，导致整个试件破坏。该阶段 荷载、变形关系极不稳定。
2. 砌块砌体 • 砌筑应选用配套砌块，先排块后施工。排 列砌块是设计工作中的一个环节，直接影 响砌块砌体的整体性和砌体强度。 • 墙体尺寸：190、200、240、290 mm • 砌块排列要有规律性，并使砌块类型最少； 同时排列应整齐 ,尽量减少通缝，使其砌筑 牢固。
3. 石砌体 在产石地区适用。 • 料石及毛石砌体一般均用作受压构件（墙、柱、 基础）。料石砌体除用于建造房屋外，还可用于 建造拱桥、石坝等构筑物。 • 由于料石加工困难，应用较多的是毛石砌体。用 毛石砌体可建造五层以下的房屋，毛石砌体不宜 用于承受振动荷载的房屋。 • 毛石混凝土砌体是在模板内交替铺设混凝土层和 不规则的毛石层形成的，通常每灌注 120mm ～ 150 mm 厚混凝土设置一层毛石。毛石混凝土主要用于 基础。
细料石 毛料石 外形大致方正，一般不加工或仅稍加修整，高度不应小于200mm，叠砌面凹入深度不应大于25mm 形状不规则，中部厚度不应小于200mm 毛料石仅要求其外形大致方正，高度不小于 200mm，叠砌面凹 入深度不应大于25mm。
规格尺寸
毛石
毛石系指形状不规则、中部厚度不小于150mm的块石。
二、砌筑砂浆 砂浆作用： （1）将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀； （2）填实块体之间的缝隙，提高砌体的保温和防水性能，增强 墙体抗冻性能。 1. 砂浆分类 (1)水泥砂浆：为不加塑性掺合料（石灰膏、粉煤灰等，可改善 和易性）的纯水泥砂浆，这种砂浆可以具有较高的强度和较好 的耐久性，但其流动性和保水性较差。 (2)混合砂浆：为有塑性掺合料的水泥砂浆，如水泥石灰砂浆、 水泥粘土砂浆等。混合砂浆具有较好的流动性和保水性。 (3)非水泥砂浆（石灰、粘土砂浆）：为不含水泥的砂浆，如石 灰砂浆、粘土砂浆等，这类砂浆的强度较低。
石材类型
料 石
其中细料石、半细料石和粗料石的叠砌面凹入深度分别不应 通过细加工，外表规则，叠砌面凹入深度不应大于10mm，截面的宽度、高度不应小于200mm，且不应小于长度的1/4 半细料 大于 10mm 、15mm和20mm；截面的宽度和高度不应小于 200mm， 规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于 15mm 石 且不应小于长度的 1/4。 20mm 粗料石 规格尺寸同上，但叠砌筋方式 ：无筋砌体、配筋砌体 其中: 1.无筋砌体（砖砌体、石砌体、砌块砌体） 2.配筋砌体（水平网状配筋砌体墙或柱、混凝土或钢筋 砂浆面层组合砖墙或柱、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组 合墙、配筋砌块砌体） 砌体结构材料： 块材（粘土砖、石材、混凝土空心砌块） 砂浆（普通砂浆、砌块砌筑砂浆） 钢筋 混凝土（普通混凝土、砌块灌孔混凝土）
二、配筋砌体 1. 配筋砖砌体 • 为了提高砖砌体强度和减小构件的截面尺寸，可 在砌体内配置适量钢筋，构成配筋砌体。 • 砌体水平灰缝内配置直径较细的钢筋构成横向配 筋砌体。 • 在竖向灰缝或预留的竖槽内配置竖向钢筋，并用 砂浆或细石混凝土将竖槽填实则形成纵向配筋砌 体也可称为组合砌体，可大幅度提高砌体的承载 力。组合砌体在施工时，可先砌筑砌体，预留灌 筑混凝土的部分空间，然后灌筑钢筋混凝土，此 时可不用模板或仅需要少量模板。
三、钢筋、混凝土和砌块灌孔混凝土 钢筋、混凝土、砌块灌孔混凝土（灌浆） 四、块体和砂浆的强度等级 强度分级：
块体（符号 MU）
普通砂浆（符号 M） 砌块灌孔混凝土（符号 Mb）。
块体强度等级的确定
• 块体的强度等级是块体力学性能的基本 标志。以MU表示，单位为MPa。 • 强度等级，仅以其抗压强度来确定。
块体强度等级的确定
• 砖的强度等级： • 砖抗压强度等级由抗压强度（五块平均值、 单块最小值）确定。
• 烧结普通砖、非烧结硅酸盐砖和承重粘土 空心砖的强度等级可划分为 MU30 、 MU25 、 MU20、MU15和MU10。
块体强度等级的确定
砌块的强度等级：
砌块的强度等级取3个砌块单块抗压强度平 均值、单块最小值确定。
（4）砌筑方式。 应遵守内外搭接，上下要错缝，不得 有连续的垂直通缝的原则。 这是长期工程实践的经验总结，是保 证砌体质量和整体性的前提。 （5）试验方法。 包括加荷速度、施工砌筑的快慢程度、 受荷前砌体抗压强度、龄期的长短，以及 实际砌体与试件砌体的差异和试件尺寸不 同等都会对砌体抗压强度产生一定的影响。
为与块体高度有关的参数。对于砖砌体,0.5。
k1，k2 ，的取值见表2.2
二、砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能
1、砌体的抗拉强度 1 ）砌体轴心受拉有三种破坏形态：当轴心拉力与砌体的的水平 灰缝垂直时，砌体产生沿通缝截面破坏；当轴心拉力与砌体的水 平灰缝平行时，可能产生沿灰缝截面产生齿缝破坏或沿块体和竖 向灰缝截面破坏。
（2）砂浆的强度等级及其厚度。 • 试验表明，块体强度不变，砂浆强度提高 一倍时砌体抗压强度可提高20%。 • 砂浆的灰缝层厚度不宜太薄，也不能太厚。 太薄会因块体间砂浆过少使块体间凹凸不 平而传力不匀，降低强度；太厚则会使砂 浆层变形过大，降低强度。 • 一般为8 mm～12 mm。
（ 3 ）施工砌筑质量。包括砂浆饱满度、砌筑时砖 的含水率、操作人员的技术水平。 • 饱满度指砂浆铺砌在一块砖上的面积（以百分率 表示）。饱满度达80%才能确保砌体的质量。 • 砌筑时砖的含水率在8%～10%时，砂浆硬化所需的 水分才有保证。通常比用干燥砖砌筑的砌体抗压 强度高20%左右。试验还表明，用饱和状态的砖砌 筑的砌体其抗压强度反而会降低。 • 统计资料表明，技术水平为高、中、低三级的施 工 操 作 人 员 砌 得 的 砌 体 抗 压 强 度 之 比 为 1.4 ： 1.0:0.8。