蒸壓粉煤灰磚的應(yīng)用

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蒸壓粉煤灰磚的應(yīng)用梁建國(guó)13055917777jgliang1963@163.com長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木建筑學(xué)院教授中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)理事全國(guó)砌體結(jié)構(gòu)技術(shù)委員會(huì)委員、副秘書(shū)長(zhǎng)全國(guó)建筑振動(dòng)專業(yè)委員會(huì)委員墻體屋面及道路用建筑材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員2009粉煤灰綜合利用高層技術(shù)論壇 CECS256:2009《蒸壓粉煤灰磚建筑技術(shù)規(guī)范》主編單位：中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司長(zhǎng)沙理工大學(xué)參加單位：沈陽(yáng)建筑大學(xué)重慶大學(xué)重慶建筑科學(xué)研究院陜西省建筑科學(xué)研究院哈爾濱工業(yè)大學(xué)上海市建筑科學(xué)研究院廣州市民用建筑設(shè)計(jì)科學(xué)研究院遼寧省墻體材料協(xié)會(huì)湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)福建海源自動(dòng)化機(jī)械股份有限公司洛陽(yáng)龍瑞新型建材有限公司國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《墻體材料統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范》 CECS256:2009《蒸壓粉煤灰磚建筑技術(shù)規(guī)范》——試驗(yàn)產(chǎn)品分布全國(guó)20余廠家；——全國(guó)6個(gè)高等院校、科研單位同步試驗(yàn)；——試驗(yàn)覆蓋范圍廣泛：砌體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究；砌體抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)研究；砌體抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)研究；偏心受壓構(gòu)件承載力試驗(yàn)研究；長(zhǎng)柱受壓性能試驗(yàn)研究；墻體抗震性能試驗(yàn)研究；墻體熱工性能試驗(yàn)研究；耐久性試驗(yàn)研究（抗凍性、耐水性、碳化性能）；磚和砌體的干燥收縮性能與裂縫控制研究。適用范圍：非抗震設(shè)防區(qū)和抗震設(shè)防烈度為8度及8度以下的地區(qū)蒸壓粉煤灰實(shí)心磚和多孔磚（不包括蒸養(yǎng)磚和免蒸免燒磚） 蒸壓粉煤灰磚的特點(diǎn)20C60年代，我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一項(xiàng)技術(shù)。生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，使產(chǎn)品質(zhì)量全面改善。利廢、環(huán)保、節(jié)能，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 蒸壓粉煤灰磚的特點(diǎn)外觀尺寸規(guī)則；顏色均勻；抗壓強(qiáng)度高（MU15以上）；表觀密度略小于燒結(jié)粘土磚，1500kg/m3左右；熱工性能好于燒結(jié)粘土磚； 蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學(xué)性能——受壓砌體抗壓強(qiáng)度與燒結(jié)磚相當(dāng)；砌體彈性模量低于燒結(jié)磚砌體偏心受壓短柱承載力與燒結(jié)磚砌體相當(dāng)；軸心受壓長(zhǎng)柱承載力與燒結(jié)磚砌體相當(dāng) 蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學(xué)性能——受剪、受彎實(shí)心磚砌體抗剪強(qiáng)度約為燒結(jié)磚砌體的80%；多孔磚砌體抗剪強(qiáng)度高于實(shí)心磚約10％（銷栓作用）磚砌體抗彎強(qiáng)度與燒結(jié)磚砌體相當(dāng) 蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學(xué)性能——抗震性能垂直壓應(yīng)力越大，墻體承載力越大；構(gòu)造柱能顯著改善墻片延性，減緩剛度退化速度，增強(qiáng)耗能性能；粉煤灰磚墻抗震承載力可參照燒結(jié)磚砌體設(shè)計(jì)公式計(jì)算。 蒸壓粉煤灰磚房屋耐久性；蒸壓粉煤灰磚干燥收縮及裂縫控制蒸壓粉煤灰磚砌筑時(shí)合理上墻含水率 1蒸壓粉煤灰磚房屋耐久性北京某蒸壓磚房屋底層外墻 劣質(zhì)的粉煤灰磚 1.1耐水性1.1.1含水率對(duì)蒸壓粉煤灰磚強(qiáng)度的影響同一批磚，磚的抗壓和抗折強(qiáng)度隨含水率的增加而降低。 1.1.2吸水率對(duì)蒸壓粉煤灰磚軟化系數(shù)的影響三種蒸壓粉煤灰磚的飽和吸水率分別為16.2%、21.6%和32.4%。試驗(yàn)表明，磚的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度軟化系數(shù)均隨著磚的吸水率增加而降低，當(dāng)吸水率小于20％時(shí)，這種降低并不十分明顯，但是當(dāng)超過(guò)20％時(shí)，降低的幅度大大增加。 蒸壓粉煤灰磚是一種水硬性材料，其長(zhǎng)期強(qiáng)度較短期強(qiáng)度提高15%～20%。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，CECS在規(guī)定了蒸壓粉煤灰磚的吸水率不應(yīng)大于20％后，其耐水性在工程中便可以得到保證。 1.2抗凍性1.2.1吸水率對(duì)抗凍性能的影響四組吸水率不同的蒸壓粉煤灰磚，每組10塊，凍融循環(huán)50次。試驗(yàn)表明，吸水率越大，質(zhì)量損失越大，強(qiáng)度損失越大；當(dāng)吸水率超過(guò)20％，質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失明顯加快。 1.2.2凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)抗凍性能的影響同一批磚，根據(jù)凍融循環(huán)次數(shù)分三組：15次、30次和50次，每組10塊試件。試驗(yàn)表明，凍融次數(shù)越多，磚的質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失越大。 ASTMC73實(shí)際上是用磚的吸水率來(lái)控制的：霜凍潮濕環(huán)境體積吸水率不大于240kg/m3（約16％），其它環(huán)境體積吸水率不大于288kg/m3（約19.2％）。四組試件，吸水率在16.2％～32.4％之間，若按照J(rèn)C239-2001，試驗(yàn)結(jié)果均滿足“凍融15次后，強(qiáng)度損失不大于20％，質(zhì)量損失不大于2％”的要求，顯然要求低于ASTM要求。CSCE256為了保證結(jié)構(gòu)的耐久性，除要求磚的吸水率不應(yīng)大于20％外，將抗凍指標(biāo)也提高了：使用條件抗凍標(biāo)號(hào)單塊磚質(zhì)量損失%強(qiáng)度損失%非采暖地區(qū)F25≤2≤20采暖地區(qū)F50注：1非采暖地區(qū)指最冷月平均氣溫高于-5℃的地區(qū)；采暖地區(qū)指最冷月平均氣溫不高于-5℃的地區(qū)；2F指凍融循環(huán)次數(shù)。 1.3碳化穩(wěn)定性抽查全國(guó)六廠家蒸壓粉煤灰磚，其抗壓強(qiáng)度分別為15.3、11.3、13.7、15.2、18.8、23.9MPa，相應(yīng)的碳化系數(shù)分別為0.95、0.94、0.85、0.65、0.64和0.54，有一半低于0.8（產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求）。影響粉煤灰磚碳化穩(wěn)定性的因素：原材料：活性石灰有利于提高水化硅酸鈣的堿度，增加游離氫氧化鈣，提高磚的碳化穩(wěn)定性；摻入石膏對(duì)磚抗壓強(qiáng)度有提高作用，但對(duì)磚的碳化性能不利磚坯密實(shí)度越高，CO2與制品相互作用越小，碳化性能越好；養(yǎng)護(hù)制度：蒸壓養(yǎng)護(hù)有利于提高水化硅酸鈣的結(jié)晶度，可使水化石榴子石的SiO2含量增加,促進(jìn)抗碳化性能良好的水化石榴子石生成。CECS256規(guī)定：蒸壓粉煤灰磚的碳化系數(shù)不應(yīng)小于0.85。 2蒸壓粉煤灰磚干燥收縮與裂縫控制2.1干燥收縮的定義干燥收縮值ε0：將浸泡飽和的磚放置在溫度為(50±1)℃、相對(duì)濕度為（17±2）％的烘箱中，重量和收縮變形達(dá)到穩(wěn)定時(shí)所測(cè)得的干燥收縮值干燥收縮率ε(t):某含水率（上墻含水率）磚在空氣環(huán)境中自然干燥，在時(shí)刻t，磚的干燥收縮率顯然，ε(t)與上墻含水率及環(huán)境濕度有關(guān)；當(dāng)t→∞時(shí)，磚在環(huán)境中達(dá)到平衡含水率，磚的干燥收縮也趨于穩(wěn)定，這時(shí)磚的干燥收縮率為使用階段干燥收縮率εeq 從湖南、湖北、福建、河南、山東等地抽取了10個(gè)廠家蒸壓粉煤灰磚在中等環(huán)境（溫度20±3°C，濕度65±5％）下試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，浸泡飽和的磚的干燥收縮率大約與同種磚的干燥收縮值相等。原因：毛細(xì)孔水或分子結(jié)合水失去后，原來(lái)作用于毛細(xì)孔上的表面張力撤除，會(huì)產(chǎn)生蠕變變形，增大了收縮變形。2.2浸泡飽和磚干燥收縮值與干燥收縮率的關(guān)系 2.3上墻含水率及環(huán)境對(duì)蒸壓粉煤灰磚干燥收縮影響的試驗(yàn)研究磚的初始含水率（上墻含水率）越大，其使用階段的干燥收縮率εeq越大；環(huán)境相對(duì)濕度越大，蒸壓粉煤灰磚的平衡含水率越大，失水越少，使用階段的收縮率εeq越小。干燥環(huán)境（溫度20±3°C，濕度45±5％）中等環(huán)境（溫度20±3°C，濕度65±5％）潮濕環(huán)境（溫度20±3°C，濕度85±5％） 2.3預(yù)估蒸壓粉煤灰磚使用階段干燥收縮率公式 2.4蒸壓粉煤灰磚砌體干燥收縮試驗(yàn)不同上墻含水率的蒸壓粉煤灰磚砌體在不同環(huán)境濕度條件下的干燥收縮試驗(yàn)。不澆水磚砌筑墻片在不同環(huán)境下的干燥收縮率澆水磚砌筑墻片在不同環(huán)境下的干燥收縮率 2.5蒸壓粉煤灰磚砌體房屋的裂縫控制燒結(jié)磚砌體干燥收縮很小，可忽略。只有頂部屋面與墻體溫差產(chǎn)生的裂縫；蒸壓粉煤灰砌體干燥收縮變形疊加溫度變形，房屋頂部開(kāi)裂外，底部受地基約束產(chǎn)生應(yīng)力，也導(dǎo)致開(kāi)裂。 措施：材料：降低干燥收縮值，CSCE256取0.5mm/m，美國(guó)ASTMC73取0.65mm/m；蒸壓粉煤灰磚的吸水率不超過(guò)20％?？刂瓶p：發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)都將該措施列為最首選，控制縫間距7.62m，對(duì)低層房屋來(lái)說(shuō)比較容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)多層房屋，影響整體性，不利于抗震，且不符合我國(guó)施工和居住習(xí)慣。配筋：水平灰縫配筋。（我國(guó)首選措施） 3蒸壓粉煤灰磚砌筑時(shí)合理上墻含水率《砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50203要求提前澆水上墻，與國(guó)外規(guī)范相反。3.1磚的吸水特性與初始吸水速度（IRA）蒸壓粉煤灰磚吸水速度最慢，燒結(jié)磚最快；混凝土磚吸水率最??；燒結(jié)磚、混凝土磚、蒸壓粉煤灰磚初始吸水速度分別為0.0034、0.0022、0.0017g/（min·mm2）。ACI530.1-05/ASCE6-05/TMS602-05規(guī)定：初始吸水速度大于0.0016g/(min·mm2)的磚，必須灑水濕潤(rùn)后砌筑。 3.2上墻含水率對(duì)砌體抗剪強(qiáng)度的影響圖中可以看出，在相對(duì)含水率為43％～55％（對(duì)吸水率為20％的蒸壓磚，含水率8.6％～11％）時(shí)，砌體抗剪強(qiáng)度影響系數(shù)大于1。即含水率8.6％～11％是蒸壓磚的最佳含水率。 3.3上墻含水率對(duì)砌體干燥收縮的影響相同環(huán)境下，澆水磚干燥收縮率遠(yuǎn)大于不澆水磚；澆水磚砌體的干燥收縮率大于GB50003的0.2mm/m的要求，易裂；不澆水粉煤灰磚澆水粉煤灰磚粘土磚水分蒸發(fā)（％）收縮（mm/m）水分蒸發(fā)（％）收縮（mm/m）水分蒸發(fā)（％）收縮（mm/m）潮濕環(huán)境2.40.04224.10.04862.0－0.041中等環(huán)境30.00.05456.50.178干燥環(huán)境59.30.15576.80.26789.60.00567d后各種磚的水分蒸發(fā)和干燥收縮不澆水磚質(zhì)量含水率為8.6％；澆水磚的質(zhì)量含水率為14.7％。 非燒結(jié)磚出釜后含水率隨時(shí)間變化3.4非燒結(jié)磚砌筑前含水率變化規(guī)律蒸壓磚出釜后在場(chǎng)內(nèi)遮雨條件下存放7天出廠，則到達(dá)工地時(shí)，蒸壓粉煤灰磚、蒸壓灰砂磚的含水率分別為4.66％、3.83％。對(duì)碼堆磚垛，含水率要高，全國(guó)各地裝箱打包運(yùn)來(lái)的蒸壓粉煤灰磚進(jìn)行了抽查，其含水率一般為6～8％。 3.5建議蒸壓粉煤灰磚砌體砌筑前，不對(duì)磚澆水濕潤(rùn)，以減少非燒結(jié)磚砌體的干燥收縮裂縫。若在干熱氣候砌筑時(shí)，可適當(dāng)做表面噴水后砌筑；優(yōu)先采用專用砂漿來(lái)提高砌體的抗剪強(qiáng)度，增加砂漿保水能力。 謝謝！歡迎提問(wèn)！