一种新型组砌方式的抗压试验研究

孟锦根

摘 要： 新型一顺一丁组砌方式是在骑马缝组砌方式的基础上，每层的两列顺砖水平错缝1/2砖长，可以增强砌体整体性。通过对这种砌体和普通一顺一丁砌体做原位轴压试验，分析了新型砌体的轴心受压变形过程，与普通砌体对比分析了新型砌体抗压强度较低的原因。

关键词： 顺砖水平错缝；原位轴压法；抗压强度

0 引言

本人发明的实用新型专利《一种砌体》CN 203891250 U，由砌块按照一层丁砖与一层顺砖组砌而成，丁砖的竖缝与顺砖的竖缝均错缝1/4砖长，每层顺砖中其中一排的每个顺砖与同层的另一排顺砖的竖缝错缝1/2砖长，每层顺砖与其上隔层对应的顺砖和下隔层对应的顺砖的竖缝均错缝1/2砖长。该实用新型专利认为该新型砌体能改善砌体因弯曲受拉破坏和受剪破坏造成的沿齿缝截面破坏。对新型砌筑进行抗压强度试验，检验这种新型砌体的抗压强度，并从理论上分析新型组砌砌体的优劣。

1 试验方法

根据《砌体工程现场检测技术标准》GB/T50315-2011采用原位轴压法可检测砌体的抗压强度。

原位轴压法的特点；属原位检测，直接在墙体上測试，测试结果综合反应材料质量和施工质量；直观性、可比性强；检测普通砖砌体的抗压强度。原位轴压法的限制条件：槽间砌体每侧的墙体宽度应不小于1.5m；同一墙体上的测点数量不宜多于1个，测点总数不宜太多；限用于240mm砖墙。

试验选用的原位轴压法设备为SL-80型砖砌体原位压力机。

2 试件制作

根据《砌体工程现场检测技术标准》GB/T50315-2011采用原位轴压法、扁顶法、切制抗压试件法检测，当选择6个测区确有困难时，可选取3个测区测试，但宜结合其他非破损检测方法综合进行强度推定。本试验采用每种砌体做一个墙体，每个墙体上做三个试验用槽间砌体，槽间砌体距墙边2米，间隔2米。相当于试验取3个测区，每个测区一个测点。

普通一顺一丁砖墙和新型一顺一丁砖墙要求：240厚砖墙一顺一丁砌筑，砌筑砂浆M10，砖采用MU15实心页岩标准砖240*115*53mm，砂浆灰缝厚度为10mm。墙长8750mm，高800mm。墙体留槽口250mm*140mm三个，两边的距墙边2米，地面210mm上，中间的槽口与两边槽口净距2000mm，顶层砖采用丁砖。普通一顺一丁砖墙如图1（a）。新型一顺一丁砖墙每层顺砖中其中一排的每个顺砖与同层的另一排顺砖的竖缝错缝1/2砖长；每层顺砖与其上隔层对应的顺砖和下隔层对应的顺砖的竖缝均错缝1/2砖长。如图1（b）和图2。

同时对砌筑用砂浆进行取样做了一组砂浆试件3块（试件尺寸为70.7*70.7*70.7），放置在砌体试件旁同条件养护。

3 试验过程及结果

试件砌筑完成后养护7天，28天后进行原位轴压试验。原位轴压试验如图3。根据两组试件砌体的试验表明， 砖砌体的破坏大致都经历以下三个阶段：

第一阶段，从开始加荷到个别砖出现第一条（或第一批）裂缝，初裂荷载大致为60%-75%的破坏荷载；

第二阶段，随着荷载的增加，单块砖内个别裂缝不断开展并扩大，并沿竖向通过若干层砖形成连续裂缝，此时荷载大致为80%-90%的破坏荷载

第三阶段，连续裂缝迅速延伸，形成贯通裂缝，继续加压，压力表数值出现最大值（即破坏荷载）后却减少，此时砌体完全破坏。

试验数据如表1。

表1 原位试验数据

砂浆试块由压力机检测，压力值分别为49.55KN， 48.25KN，48.71KN。对应的抗压强度为9.9MPa，9.7 MPa，9.7 MPa。

4 试验结果分析

4.1 根据试验数据推定砌体抗压强度设计值：

槽间砌体抗压强度换算为标准砌体的抗压强度，应按下列公式计算：

本试验砌体上方没有荷载，取 ，则

当测区数小于6时，可按下列公式推定：

fk=fmi，min（砌体抗压强度标准值fk为所有测区砌体抗压强度的最小值）

根据《砌体结构设计规范》规定：砌体强度设计值f为砌体强度标准值除以砌体结构的材料性能分项系数γf。砌体结构的材料性能分项系数γf，在一般情况下，宜按施工控制等级为B级考虑，取γf=1.6。

计算结果如下表2：

表2 试验数据推定抗压强度设计值

4.2 根据砖和砂浆强度等级推定砌体抗压强度设计值

根据上述水泥砂浆试块试验数据得出该水泥砂浆立方体抗压强度为12.7 MPa，达到M10的强度等级要求。

烧结页岩砖由供应商提供抗压强度试验报告，抗压强度为MU15。

烧结普通砖砌体的抗压强度设计值可依据砂浆强度等级和砖强度等级查《砌体工程现场检测技术标准》中表3.2.1-1得出砖砌体的抗压强度设计值。从而查出砌体的抗压强度设计值应该为2.31 MPa。

5 试验结果总结

从试验结果分析看，新型砌体的试验推定抗压强度设计值小于根据砂浆和砖强度等级推定的抗压强度设计值，而普通砌体的试验评定抗压强度设计值大于根据砂浆和砖强度等级推定的抗压强度设计值。

分析总结得到：

1、砌体的组砌方式是影响砌体抗压强度的重要因素之一。

2、新型砌体的抗压强度低于普通砌体的原因分析：

当砌体受压时，砖承受的压力是不均匀的，而处于受压、受弯、受剪和受拉的复杂应力状态下。由于砖的厚度小，又是脆性材料，其抗剪、抗弯、抗拉强度远低于抗压强度。砌体的第一批裂缝就是由于单块砖的受弯、受剪和受拉破坏引起的。砌体受压后砖和砂浆各自都变形，且砂浆的横向变形系数较砖大，在压力作用下砂浆的横向变形大于砖的横向变形，砂浆对砖形成了附加的拉应力，而砖对砂浆的横向变形形成了阻碍作用，即砂浆受到来自砖的水平挤压。并且砌体内的垂直灰缝往往不能很好地填满，同时垂直灰缝内砂浆和砖的粘结力也不能保证砌体的整体性。因此，位于垂直灰缝上的砖内，将发生横向拉力和剪应力的集中，加快砖的开裂。

一顺一丁砌体中的顺砖下的水平灰缝砂浆受到顺砖的应力，但此处的水平灰缝砂浆也受到来自下面丁砖的应力，部分区域来自上下砖的应力方向相反而相互抵消，不易拉裂，而有部分来自上下砖的应力方向相同，加大了砂浆的应力。

从图4（a）分析看，阴影区域为砂浆应力加大的区域，从而对顺砖的反应力也是加大的，使砖横向变形变大。普通砌体顺砖的不同方向应力加大的区域是一一对应，完全对称。从图4（b）分析看，新型一顺一丁砌体中顺砖的不同方向应力加大的区域，在图中竖线位置处没有对称，这样每块顺砖除了受到竖向压力、竖缝处的竖向剪力、立面弯矩和水平拉应力外，还受到了水平的剪力和水平弯矩，导致砖的横向变形加大。所以新型砌体比普通砌体在轴心受压下，初裂荷载要小，从而破坏荷载也小得多。

总的来说，普通的一顺一丁组砌方式有益于提高砌体的抗压强度。但新型砌体不仅上下错缝，内外搭砌，还内外错缝，有益于提高齿缝截面破坏形式的受拉和弯曲受拉强度，可以在不同受力情况下采用不同的组砌方式。