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摘要：本文通过对城市发展中产生的大量建筑垃圾循环再利用的初步研究，探索利用建筑垃圾、矿山尾料、化工厂排出的碱渣等社会生产、生活中产生的大量污染环境的废弃物生产普通建筑材料的可行性，并对利用废弃材料生产的建筑材料的物理力学性能进行试验研究，掌握该材料砌筑的砌体结构的轴心抗压及抗剪能力，探讨其作为一种新型承重墙体建筑材料的性能和特点，对其在设计和使用中的技术问题进行了初步探讨。
关键词：多孔砖；孔洞率；砌体；蒸压灰砂砖；抗压强度；抗剪强度；
前言：
绿色、节能、环保、可持续发展是建筑领域所面临的重要问题。粘土烧结砖毁坏耕地、能耗高，在国内一些地方相继被禁止使用，但砌体结构作为建筑业的一种传统结构形式仍由其生存发展的空间。框架结构以及其它建筑结构形式仍需要大量的墙体填充材料。利用废弃建筑垃圾或工业、矿山废弃物作为填充材料，采用水泥作为胶结材料并掺入其它辅助材料制造建筑砌块或砌筑用砖，既可以有效利用废弃建筑和工业废料，节省大量占用土地，有利环境保护，又可以提供大量建筑材料来源，节省环境资源，有利于社会的持续发展，而且可以促进环境资源的循环再利用。
根据这一想法，利用废弃建筑或生产垃圾(废弃混凝土建筑材料、采石场废弃石渣、化学生产废弃碱渣等)作为建筑砌块或砖的主要组成材料并添加适量的水泥材料作为胶结材料，采用适当的工艺生产建筑用节能型墙体用多孔砖。通过试验测定利用该材料砌筑的砌体结构主要物理力学性能，判定该种砌体作为承重或非承重结构的主要力学性质和特性。
一、环保型多孔砖的设计
1．多孔砖的基本参数
环保型多孔砖主要用作墙体材料，考虑到多孔砖作为填充或承重墙体材料的实际需要以及建筑设计、生产单位的使用习惯，多孔砖的尺寸规格定为240mm115mm90mm；出于环保、节能考虑，多孔砖的孔洞率不小于25%；体积质量不大于25%。多孔砖的主要力学性能指标：抗压强度不小于10Mpa、干燥收缩值不大于0.3mm/m并具备较好的隔热、隔声以及抗冻融性能。
2．多孔砖砖型的设计
（1）多孔砖孔型的设计
多孔砖孔的形状及其排列组合应符合大规模机械化生产时的制砖设备基本要求，即芯具和模具应易于制造和维修、耐磨性良好、经济合理；设备的成型速度和压力能保证在此孔型设计下正常、稳定、高效、安全地生产出合格产品。鉴于以上考虑并同时考虑到对多孔砖的节能保温性能的影响，多孔砖的孔型以孔径合理的圆形孔型为宜，孔洞应采用多排交错排列为佳，孔洞之间的砖壁不宜过薄，圆形孔洞能极大的降低孔洞边缘形成的应力集中现象，有效克服普通非圆形孔型空心砖普遍存在的砖壁裂缝问题。
（2）多孔砖的孔洞率、孔洞形状和肋壁厚度对多孔砖强度的影响
通常，多孔砖的孔洞率增加，密度和强度会下降，为保证多孔砖的强度值符合设计要求，孔洞率应有一个合理的上限。在相同的孔洞率和孔洞排列的条件下，圆形的孔较其它孔型能保证砖有更大的壁厚和肋厚，在同样的荷载作用下能更均匀地承受和分配压应力。砖的壁厚和肋厚直接影响砖块的强度和刚度。只有砖的外壁保持一定的厚度，才能保证砌体表面具有良好的局部抗冲击和挤压的能力；砖体内壁的肋厚与孔洞率和所需生产物料的性能有关，内肋越薄，对物料的细度、流动性、成模性要求越高，否则，将造成砖坯成型困难或废品率增大。
（3）孔洞大小及排列分布对砖的热功性能影响
砖的孔洞率增加或在传热方向上增加孔洞排列数量就会减少热桥，在同样的孔洞形状和孔洞率下能获得更好的保温隔热效果。在相同的孔洞率下，孔洞错排的砖比齐排孔洞的砖的导热系数更小，其差异随孔洞长度的增加、孔洞排数的增多而加大。孔洞尺寸越大，空中空气层的厚度越大，超过一定厚度时，空气层内部将出现对流换热现象，对流强度随空气层厚度的增加而增强。因此，多孔砖的孔型采用小而密且交错排列的形式比大而疏且并排排列的孔型更为合理。
（4）孔型和砖的外壁对施工性能的影响
施工砌筑中，通孔的多孔砖容易造成施工砌筑砂浆的漏浆，为节约砂浆的用量，提高经济效益，应将砖孔设计为盲孔形式。如果在砖的四周设置竖向浅槽，还各有效增加多孔砖与砌筑砂浆的粘结性，防止抹灰砂浆层空鼓剥落。
二、环保型多孔砖砌体的力学性能试验
1．试验目的
环保型多孔砖是以水泥作为胶结材料制作的多孔砖，其物理性质与蒸压灰砂砖相近。目前，国内蒸压灰砂砖主要用于非承重墙体或填充墙体的砌筑，用作承重墙体的报道以及有关蒸压灰砂砖砌体力学性能的试验报道极为少见。为拓展环保型多孔砖的实际使用范围，对环保型多孔砖的气体力学性能进行了试验研究，探讨其破坏规律及特征。
2．试件制作
页岩多孔砖砌体试件的几何参数及砌筑方法应符合“砌体基本力学性能试验方法”的有关要求。试验根据不同的砖型、砖体强度及砌筑砂浆强度的不同分别制作轴心抗压试件7组24 件，双面抗剪试件11组45件，弯曲抗拉试件2组（沿齿缝弯曲抗拉及沿通缝弯曲抗拉各1 组）14件，主拉应力试件1组3件 。砌筑砂浆设计强度分别为M7.5、M10、M15。试件砌筑质量为中等水平。
3．试验方法
试件试验龄期为28天，全部试件的加载面在试验前均采用1：3水泥砂浆抹平，找平层为10mm。为保证砌体受力均匀，找平层用水平尺检查平整度。找平层经3天养护后开始试验。轴心抗压试验在2000KN压力试验机内进行。为保证试件荷载分布均匀，轴心受压试件上下两端均加垫50mm厚钢板，液压加载速度控制在0.3～0.5Mpa/s左右。抗剪试验和弯曲抗拉试验在250KN垂直荷载架上利用油压千斤顶、压力传感器及荷载显示仪器完成。主拉应力抗剪试验采用钢板焊接的直角形加载框，以便在对角线方向施加荷载。
4．试验结果
本试验的目的是为采用页岩多孔砖作为承重墙体材料的设计及施工提供试验依据，因此根据“砌体基本力学性能试验方法标准”GBJ129-90规范中的有关说明进行试验并对试验数据进行整理。
三、试验结论与建议
1．试验结论
（1）KP型砖砌体的轴心抗压强度、双面抗剪强度和弯曲抗拉强度，根据试验结果得出的变异系数及规范推荐的砌体变异系数计算出的轴心抗压强度、抗剪强度和弯曲抗拉强度设计值均不同程度高于规范相应各项设计值的要求，因此使用KP型页岩多孔砖时可参照“砌体结构设计规范”对烧结砖相关说明进行设计。
（2）DM型砖由于孔型和孔洞率不同试验结果各异。长孔型砖根据试验结果及规范推荐的砌体变异系数计算时，其各种设计值指标均高于设计规范要求，圆孔型砖砌体依据规范给出的砌体变异系数计算，其抗剪设计值低于或刚达到设计规范要求值，轴心抗压设计值均高于设计规范要求值。因此，在采用DM型頁岩砖尤其是圆孔型页岩砖进行承重砌体设计和施工时应考虑其抗剪能力是否能满足工程要求。
（3）试验结果表明，各型页岩砖随着砌筑砂浆强度的提高，砌体力学性能显著提高。砌体受剪切作用破坏时，破坏面出现在灰缝砂浆层，抗剪强度与砂浆强度密切相关；砌体沿齿缝弯曲抗拉试验的破坏面贯通砖与砂浆层。以上结果表明页岩砖与砌筑砂浆粘结性能良好。
（4）页岩多孔砖砌体受轴心荷载作用破坏时，开裂荷载达极限破坏荷载的0.7倍以上，初裂后，随荷载增加，裂纹呈竖向发展，且裂缝发展迅速；接近破坏时，有部分砖体酥化脱落，整个破坏过程伴有轻脆的爆裂声。其破坏特征与粘土砖砌体相似，属脆性破坏，但由于多孔，因此脆性特征更显著。砌体破坏后剩余承载能力只有极限承载能力的35%左右。
（5）页岩多孔砖砌体主拉应力强度值与双面抗剪强度值基本吻合。
2．建议
（1）页岩多孔砖属烧结砖，具有较大脆性，且多孔砖的孔型与排列位置对砌体的力学性能有较大影响。砌体轴向极限承载能力与开裂荷载之比大于0.7，开裂后裂缝发展迅速,砌体破坏后的残余承载能力较低，仅有极限承载能力的35%左右，且砌体完整性较差。因此在页岩多孔砖砌体结构设计及相关规范编制中应充分考虑以上特点。
（2）页岩多孔砖存在孔洞，在砌筑过程中由于部分砂浆进入砂孔形成砂浆销拴，有利于提高砌体的抗剪承载力，但也增加了砂浆的用量。砌筑时易影响砂浆饱满度，建议砌体采用半盲孔开孔形式，盲孔面朝上，便于砌筑施工，提高施工质量。
（3）页岩多孔砖，由于存在竖向孔洞，容易发生渗漏。应采用合理措施，防止墙体局部发生渗漏。建议在门、窗洞口施工时采取用水泥砂浆填堵局部用砖的孔洞，浇筑混凝土后浇带等措施防渗。建筑施工时还应尽量避免在多孔砖砌筑墙体上留脚手架空洞，必须留孔处，在施工结束后应采用膨胀水泥砂浆填堵。
（4）由于多孔页岩砖存在大量孔洞，砖壁较薄，采用页岩多孔砖砌筑的墙面应采取措施避免水份渗入砖体，防止砖体由于冻融作用造成酥化，降低建筑物的耐久性。
参考文献：
[1]砌体力学性能试验方法规范
[2]马永欣、郑山锁结构试验 科学出版社 2001 241—252
[3]姚振纲、刘祖华建筑结构试验，同济大学出版社，2002 103—106
[4]刘立新砌体结构 武汉工业大学出版社200311—16
[5]砌体结构设计规范
关键词：多孔砖；孔洞率；砌体；蒸压灰砂砖；抗压强度；抗剪强度；
前言：
绿色、节能、环保、可持续发展是建筑领域所面临的重要问题。粘土烧结砖毁坏耕地、能耗高，在国内一些地方相继被禁止使用，但砌体结构作为建筑业的一种传统结构形式仍由其生存发展的空间。框架结构以及其它建筑结构形式仍需要大量的墙体填充材料。利用废弃建筑垃圾或工业、矿山废弃物作为填充材料，采用水泥作为胶结材料并掺入其它辅助材料制造建筑砌块或砌筑用砖，既可以有效利用废弃建筑和工业废料，节省大量占用土地，有利环境保护，又可以提供大量建筑材料来源，节省环境资源，有利于社会的持续发展，而且可以促进环境资源的循环再利用。
根据这一想法，利用废弃建筑或生产垃圾(废弃混凝土建筑材料、采石场废弃石渣、化学生产废弃碱渣等)作为建筑砌块或砖的主要组成材料并添加适量的水泥材料作为胶结材料，采用适当的工艺生产建筑用节能型墙体用多孔砖。通过试验测定利用该材料砌筑的砌体结构主要物理力学性能，判定该种砌体作为承重或非承重结构的主要力学性质和特性。
一、环保型多孔砖的设计
1．多孔砖的基本参数
环保型多孔砖主要用作墙体材料，考虑到多孔砖作为填充或承重墙体材料的实际需要以及建筑设计、生产单位的使用习惯，多孔砖的尺寸规格定为240mm115mm90mm；出于环保、节能考虑，多孔砖的孔洞率不小于25%；体积质量不大于25%。多孔砖的主要力学性能指标：抗压强度不小于10Mpa、干燥收缩值不大于0.3mm/m并具备较好的隔热、隔声以及抗冻融性能。
2．多孔砖砖型的设计
（1）多孔砖孔型的设计
多孔砖孔的形状及其排列组合应符合大规模机械化生产时的制砖设备基本要求，即芯具和模具应易于制造和维修、耐磨性良好、经济合理；设备的成型速度和压力能保证在此孔型设计下正常、稳定、高效、安全地生产出合格产品。鉴于以上考虑并同时考虑到对多孔砖的节能保温性能的影响，多孔砖的孔型以孔径合理的圆形孔型为宜，孔洞应采用多排交错排列为佳，孔洞之间的砖壁不宜过薄，圆形孔洞能极大的降低孔洞边缘形成的应力集中现象，有效克服普通非圆形孔型空心砖普遍存在的砖壁裂缝问题。
（2）多孔砖的孔洞率、孔洞形状和肋壁厚度对多孔砖强度的影响
通常，多孔砖的孔洞率增加，密度和强度会下降，为保证多孔砖的强度值符合设计要求，孔洞率应有一个合理的上限。在相同的孔洞率和孔洞排列的条件下，圆形的孔较其它孔型能保证砖有更大的壁厚和肋厚，在同样的荷载作用下能更均匀地承受和分配压应力。砖的壁厚和肋厚直接影响砖块的强度和刚度。只有砖的外壁保持一定的厚度，才能保证砌体表面具有良好的局部抗冲击和挤压的能力；砖体内壁的肋厚与孔洞率和所需生产物料的性能有关，内肋越薄，对物料的细度、流动性、成模性要求越高，否则，将造成砖坯成型困难或废品率增大。
（3）孔洞大小及排列分布对砖的热功性能影响
砖的孔洞率增加或在传热方向上增加孔洞排列数量就会减少热桥，在同样的孔洞形状和孔洞率下能获得更好的保温隔热效果。在相同的孔洞率下，孔洞错排的砖比齐排孔洞的砖的导热系数更小，其差异随孔洞长度的增加、孔洞排数的增多而加大。孔洞尺寸越大，空中空气层的厚度越大，超过一定厚度时，空气层内部将出现对流换热现象，对流强度随空气层厚度的增加而增强。因此，多孔砖的孔型采用小而密且交错排列的形式比大而疏且并排排列的孔型更为合理。
（4）孔型和砖的外壁对施工性能的影响
施工砌筑中，通孔的多孔砖容易造成施工砌筑砂浆的漏浆，为节约砂浆的用量，提高经济效益，应将砖孔设计为盲孔形式。如果在砖的四周设置竖向浅槽，还各有效增加多孔砖与砌筑砂浆的粘结性，防止抹灰砂浆层空鼓剥落。
二、环保型多孔砖砌体的力学性能试验
1．试验目的
环保型多孔砖是以水泥作为胶结材料制作的多孔砖，其物理性质与蒸压灰砂砖相近。目前，国内蒸压灰砂砖主要用于非承重墙体或填充墙体的砌筑，用作承重墙体的报道以及有关蒸压灰砂砖砌体力学性能的试验报道极为少见。为拓展环保型多孔砖的实际使用范围，对环保型多孔砖的气体力学性能进行了试验研究，探讨其破坏规律及特征。
2．试件制作
页岩多孔砖砌体试件的几何参数及砌筑方法应符合“砌体基本力学性能试验方法”的有关要求。试验根据不同的砖型、砖体强度及砌筑砂浆强度的不同分别制作轴心抗压试件7组24 件，双面抗剪试件11组45件，弯曲抗拉试件2组（沿齿缝弯曲抗拉及沿通缝弯曲抗拉各1 组）14件，主拉应力试件1组3件 。砌筑砂浆设计强度分别为M7.5、M10、M15。试件砌筑质量为中等水平。
3．试验方法
试件试验龄期为28天，全部试件的加载面在试验前均采用1：3水泥砂浆抹平，找平层为10mm。为保证砌体受力均匀，找平层用水平尺检查平整度。找平层经3天养护后开始试验。轴心抗压试验在2000KN压力试验机内进行。为保证试件荷载分布均匀，轴心受压试件上下两端均加垫50mm厚钢板，液压加载速度控制在0.3～0.5Mpa/s左右。抗剪试验和弯曲抗拉试验在250KN垂直荷载架上利用油压千斤顶、压力传感器及荷载显示仪器完成。主拉应力抗剪试验采用钢板焊接的直角形加载框，以便在对角线方向施加荷载。
4．试验结果
本试验的目的是为采用页岩多孔砖作为承重墙体材料的设计及施工提供试验依据，因此根据“砌体基本力学性能试验方法标准”GBJ129-90规范中的有关说明进行试验并对试验数据进行整理。
三、试验结论与建议
1．试验结论
（1）KP型砖砌体的轴心抗压强度、双面抗剪强度和弯曲抗拉强度，根据试验结果得出的变异系数及规范推荐的砌体变异系数计算出的轴心抗压强度、抗剪强度和弯曲抗拉强度设计值均不同程度高于规范相应各项设计值的要求，因此使用KP型页岩多孔砖时可参照“砌体结构设计规范”对烧结砖相关说明进行设计。
（2）DM型砖由于孔型和孔洞率不同试验结果各异。长孔型砖根据试验结果及规范推荐的砌体变异系数计算时，其各种设计值指标均高于设计规范要求，圆孔型砖砌体依据规范给出的砌体变异系数计算，其抗剪设计值低于或刚达到设计规范要求值，轴心抗压设计值均高于设计规范要求值。因此，在采用DM型頁岩砖尤其是圆孔型页岩砖进行承重砌体设计和施工时应考虑其抗剪能力是否能满足工程要求。
（3）试验结果表明，各型页岩砖随着砌筑砂浆强度的提高，砌体力学性能显著提高。砌体受剪切作用破坏时，破坏面出现在灰缝砂浆层，抗剪强度与砂浆强度密切相关；砌体沿齿缝弯曲抗拉试验的破坏面贯通砖与砂浆层。以上结果表明页岩砖与砌筑砂浆粘结性能良好。
（4）页岩多孔砖砌体受轴心荷载作用破坏时，开裂荷载达极限破坏荷载的0.7倍以上，初裂后，随荷载增加，裂纹呈竖向发展，且裂缝发展迅速；接近破坏时，有部分砖体酥化脱落，整个破坏过程伴有轻脆的爆裂声。其破坏特征与粘土砖砌体相似，属脆性破坏，但由于多孔，因此脆性特征更显著。砌体破坏后剩余承载能力只有极限承载能力的35%左右。
（5）页岩多孔砖砌体主拉应力强度值与双面抗剪强度值基本吻合。
2．建议
（1）页岩多孔砖属烧结砖，具有较大脆性，且多孔砖的孔型与排列位置对砌体的力学性能有较大影响。砌体轴向极限承载能力与开裂荷载之比大于0.7，开裂后裂缝发展迅速,砌体破坏后的残余承载能力较低，仅有极限承载能力的35%左右，且砌体完整性较差。因此在页岩多孔砖砌体结构设计及相关规范编制中应充分考虑以上特点。
（2）页岩多孔砖存在孔洞，在砌筑过程中由于部分砂浆进入砂孔形成砂浆销拴，有利于提高砌体的抗剪承载力，但也增加了砂浆的用量。砌筑时易影响砂浆饱满度，建议砌体采用半盲孔开孔形式，盲孔面朝上，便于砌筑施工，提高施工质量。
（3）页岩多孔砖，由于存在竖向孔洞，容易发生渗漏。应采用合理措施，防止墙体局部发生渗漏。建议在门、窗洞口施工时采取用水泥砂浆填堵局部用砖的孔洞，浇筑混凝土后浇带等措施防渗。建筑施工时还应尽量避免在多孔砖砌筑墙体上留脚手架空洞，必须留孔处，在施工结束后应采用膨胀水泥砂浆填堵。
（4）由于多孔页岩砖存在大量孔洞，砖壁较薄，采用页岩多孔砖砌筑的墙面应采取措施避免水份渗入砖体，防止砖体由于冻融作用造成酥化，降低建筑物的耐久性。
参考文献：
[1]砌体力学性能试验方法规范
[2]马永欣、郑山锁结构试验 科学出版社 2001 241—252
[3]姚振纲、刘祖华建筑结构试验，同济大学出版社，2002 103—106
[4]刘立新砌体结构 武汉工业大学出版社200311—16
[5]砌体结构设计规范