再生砂浆多孔砖砌体抗压性能试验研究
来源:    发布时间: 2017-10-20 14:53   1249 次浏览   大小:  16px  14px  12px
    建筑业作为国民经济的支柱产业之一,近年来随着城市规模扩大及旧城改造得到了突飞猛进的发展,产生的建筑垃圾也越来越多[1-2]。与此同时,由于建筑业大量消耗天然砂石,造成我国很多地方,特别是大城市天然砂石严
    建筑业作为国民经济的支柱产业之一,近年来随着城市规模扩大及旧城改造得到了突飞猛进的发展,产生的建筑垃圾也越来越多[1-2]。与此同时,由于建筑业大量消耗天然砂石,造成我国很多地方,特别是大城市天然砂石严重短缺,出现建筑成本增加及建筑质量下降的情况。通过对建筑垃圾中的废旧混凝土及砖渣进行粉碎筛分,得到不同品质和粒径的再生骨料,根据其性能分别用于生产再生混凝土、再生混凝土砌块及再生砂浆等混凝土制品,不仅解决了建筑垃圾难以处理的问题,而且还解决了建筑材料日益短缺的情况,实现了资源的循环利用,符合国家可持续发展的基本国策。本研究利用废旧混凝土经过破损筛分后得到的粒径5 mm以下的再生细骨料配置的不同强度等级的再生砂浆,通过对标准砌块体试件的抗压试验,研究再生砂浆多孔砖砌体的抗压强度、应力与应变规律、弹性模量及砌体泊松比。为再生砂浆多孔砖砌筑材料的理论研究和工程应用积累试验数据。
    1 抗压试验方案及试验
    1.1 再生细骨料及多孔砖
    重庆多孔砖用于生产再生细骨料的废旧混凝土为河南城建学院建材实验室试验废料,通过人工初步破碎,然后利用颚式破碎进行二次破碎,经过筛分得到粒径小于5 mm的再生细骨料,用于配制本次试验用的再生砂浆。
    由于再生细骨料是废旧的混凝土试块经破碎、筛分后得到的砂子,故其成分相对复杂,包含水泥石碎屑、附着于水泥石表面的天然砂、石屑、泥土等各种杂质。同时,再生细骨料在破碎过程中内部存在较多的细裂缝,且表面粗糙,棱角较多,因此其密实度较小,吸水率相对天然细骨料较大。试验按照GB/T 14684—2011《建设用砂》[3]中所规定的试验方法,对再生细骨料及普通细骨料进行取样,对两种细骨料的颗粒级配、堆积密度、表观密度及吸水率等基本材料性能进行了对比测试,测试结果见表1。
    通过表1对再生细骨料及天然细骨料性能的对比可见,天然细骨料颗粒级配更为均匀,其表观密度及堆积密度均大于再生骨料,且天然细骨料吸水率远小于再生细骨料,这也是天然细骨料与再生细骨料最大的区别。
    试验用的多孔砖采用平顶山市亚坤建材有限公司生产的烧结煤矸石多孔砖,该砖尺寸为240 mm×115 mm×90 mm,强度等级为MU10。为复核试验用砖的强度等级,按照GB/T 2542—2012《砌墙砖试验方法》[4]中的规定,随机抽取10块煤矸石多孔砖作为试样,逐一进行抗压试验,其抗压强度平均值为13.38 MPa,达到MU10强度等级。
    1.2 试件设计及制作
    试验所采用的砌筑砂浆为普通砂浆及不同再生细骨料取代率的再生砂浆,配合比的设计参考JGJ/T 98—2010《砌筑砂浆配合比设计规程》[5]相关规定,配制M7.5、M10两组强度等级的砂浆,再生细骨料取代率分别为0%、30%、45%、60%,同一砂浆强度等级每种取代率制作3个砌体试件,块材采用MU10煤矸石多孔砖,A组为砂浆强度等级M7.5试件,B组为砂浆强度等级为M10试件,具体试验方案见表2。
    根据GB/T 50129—2011《砌体基本力学性能试验方法标准》[6]的基本规定,受压试件的尺寸为240 mm×370 mm×720 mm,试件具体样式如图1所示。抗压试件由一名中等技术水平工人砌筑,砌筑过程采用分层流水法,砌筑质量要求砂浆饱满,每盘砂浆均匀用于试件,试件表面平整,顶面用1∶3的水泥砂浆找平,厚度为10 mm。试件砌筑完成后,用四皮砖立即在其顶部平压,并保持14 d的平压时间,试件养护时间为28 d,养护条件为结构实验室大厅。砌筑时,每盘砂浆预留一组砂浆试块,以测试砌筑砂浆的实际抗压强度。
    1.3 抗压性能试验
    抗压试验在河南城建学院结构实验室YA-5000型压力试验机上进行,最大压力5 000 kN,位移计采用YWC-5型应变式位移传感器,并用IMP数采系统进行数据采集及处理。抗压试验竖向应变及横向应变均通过位移法进行测量,即测出两点之间的变形换算出其应变。竖向变形测点距离为一皮多孔砖厚度加灰缝厚度的倍数,变形通过黏附在试件表面的位移传感器测量。水平横向变形测点离抗压试件边缘距离不小于50 mm,横向变形同样通过黏附在试件表面的位移传感器测量。抗压试验的具体加载方案及变形测试方案如图2所示。
    1—试验机钢架; 2—压力传感器; 3—钢垫板; 4—竖向位移传感器; 5—横向位移传感器; 6—试验机底座。
    图2 再生砂浆多孔砖砌体抗压试验
    Fig.2 The compression test of recycled mortar perforated brick masonry
    试件就位前,应对试件的外观进行检查,当有施工碰撞、缺角等损伤现象,要事先记录好,并舍弃损伤严重的试件。接下来清理试验机上的杂物,将试件吊起后置于试验机的下压板上,对试件进行对中调整。抗压试验正式试验前,对试件进行5%预估破坏荷载的预加载,预加载主要是检查试件安装是否牢靠,仪器仪表是否正常工作,若一切正常,将仪器仪表显示数据清零,进行正式加载。再生砂浆多孔砖砌体抗压试验采用分级加载方式,每级荷载取10%预估破坏荷载,加载时间为1~1.5 min,每级荷载加载完毕后恒载1~2 min,然后施加下一级荷载。在抗压试验时,加载应缓慢进行,不得冲击砌体试件,并同时观察数采系统采集的变形数据。当再生砂浆多孔砖砌体试件接近破坏时,为保护仪器仪表安全,应拆除位移传感器,同时注意人员安全。接着继续对砌体试件进行加载,直到其完全破坏。在试验接近破坏过程中,压力试验机的读数出现下降趋势,说明砌体试件已达到破坏状态,构件已丧失继续承载能力,此时试验机显示的最大数值即为试件的破坏荷载。
    从试件破坏特征上看:开始加载时,试件变形很小,随着压力增大,竖向位移呈线性增大,当压力达到一定数值时,砌体中部分多孔砖出现细小竖向裂纹,随着压力进一步增大,竖向细小裂纹逐渐增大,并形成通缝。当荷载继续增大时,通缝越来越多,把试件分割成几个竖向立柱,个别地方出现表面鼓起及脱落,试件逐渐丧失承载能力。从破坏过程看:再生砂浆多孔砖砌体与普通砂浆多孔砖砌体比较类似,都经历了开裂前受压阶段、带缝工作阶段及破坏阶段三个过程。不同的是:再生砂浆多孔砖砌体在受压过程中明显表现出更多的脆性,且开裂后至试件破坏过程较短。再生砂浆多孔砖砌体典型破坏形态见图3。http://www.cqhsjcgs.com/