免烧结砌块砌筑时合适的含水率控制

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  【摘要】 砖从砂浆中吸水的多少通常是用砖的初始吸水速度来衡量,免烧砼砖是在生产厂内完成养护和干燥的,本文对免烧的砖砌筑时的合适含水率进行分析探讨。
  【关键词】 免烧砼砖;吸水速度;对强度的影响;抗裂保水性
  【中图分类号】 TU721.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727—5123(2012)04—037—02
  烧结砖极其干燥在砌筑时将摊铺的砂浆中水分快速吸干,使砖与砂浆的粘结力很差,在砖与砂浆层之间形成一个低强度的界面。砖从砂浆中吸水的多少通常是用砖的初始吸水速度来衡量,当烧结砖的初始吸水速度为0.0003—0.0013g/(min.mm2) 时,砖与砂浆的粘结强度最好。对此有的国家要求砖的初始吸水速度的0.0016g/(min.mm2)烧结砖,必须浇水湿润后再砌筑,免烧的砼砖是在生产厂内完成养护和干燥的,由于在干燥时己收缩变形,一般不允许在砌筑时再浇水湿润。
  现行的“砌体工程施工质量验收规范”(GB50203—2002) 与国外的规范有所不同,对蒸压粉煤灰砖及蒸压灰砂砖的要求与烧结粘土砖相同,在砌筑前一天对砖进行浇水; 对砼砌块要求砌筑前不浇水湿润,只有在气候很干燥时喷水使得表面略潮湿即砌。现行规范与国外规范对免烧的砼砖在砌筑时是否浇水,上墙时砌块的含水率多少有着不同的规定。应用资料表明: 免烧砖与烧结砖的最大区别在于:烧结砖干燥时其体积收缩很小; 而免烧砖的收缩变形量却很大,甚至造成墙体开裂。在过去多年的习惯性应用中,对于免烧砖的合理上墙含水率,常常未过多考虑干燥收缩的影响,显然是不全面的。为了更加有效的确保砌筑质量,要从砌块的吸水特点,粘结强度和干燥收缩几个方面分析探讨:
  1 砖的初始吸水速度与其特点
  通常对初始吸水速度的理解是: 将干砖浸入水中深3.18mm(1min) 时,砖表面单位面积吸收的水量。初始吸水速度越大表示砌筑后砖从砂浆中吸收的水分越多,铺砌时砂浆的和易性越差,铺砌浆很不均匀砌体强度越低。为了能够了解免烧砖的初始吸水速度与吸水特点,采取将普通粘土砖,砼砖,蒸压粉煤灰砖3种各10块烘干,然后再浸泡在温度为25±3℃的水中,水面淹没砖表面10mm,浸渍时间分别为1.3.5.7min……5d时,称取其重量,并计算每个时间砖的含水率,由此得到砖的吸水率。
  试验表明:普通粘土砖和砼砖吸水速度极快,在浸入水中1min时,其含水率普通粘土砖达到吸水率的71.4%,砼砖吸水率达到吸水率的79.0%;蒸压粉煤灰砖吸水速度较慢,在浸入水中30min时,其含水率才达到吸水率的78.8%;普通粘土砖,砼砖,蒸压粉煤灰砖的吸水率分别为:21.4%,9.8%和23.1%。
  普通粘土砖,砼砖,蒸压粉煤灰砖初始吸水速度分别为:0.0034,0.0022和0.0017g/(min.mm2) 。免烧结的砼砖和蒸压粉煤灰砖的初始吸水速度比烧结粘土砖慢,分别为烧结砖的65%和49%。
  2 免烧结砖砌筑时含水率对墙体强度的影响
  采取对蒸压粉煤灰砖在不同含水率情况下,对其抗剪强度进行试验,1组按照规范GB50203—2002的规定,将煤灰砖提前一天浸润水,砌筑时砖的实测含水率平均为11.6%;另一组提前烘干,砌筑时砖的含水率为0%;第3组将砖浸泡至饱和,砌筑时砖的实测含水率平均为19.8%。每组试件数量为6个。其测试结果表明:砌筑时砖的实测含水率平均为0%;11.6%和19.8%时,各组抗剪强度平均值分别为:0.08;0.25;0.16MPa,干砖和浸水饱和的砖抗剪强度偏低,其抗剪强度分别为砌筑时含水率的11.6%的砖砌体的32%和64%。规则相当于烧结砖的砌体。
  蒸压灰砂砖砌体的研究比较多,如长沙城科所试验表明: 灰砂砖砌筑时的含水率为7~9%时,砌体的抗剪强度是最好的。重庆建科院用同盘砂浆砌筑3种不同上墙含水率的蒸压灰砂砖砌体,抗剪强度试验表明:砖的上墙含水率分别为:3%,7.24%和16.2%时,砌体抗剪强度分别为:0.09;0.15;0.12MPa。对砌体抗剪强度来分析,可以认为含水率8~11%是蒸压灰砂砖最优含水率,它比烧结砖最优含水率低10%左右,这是由于免烧结砖的蒸压粉煤灰砖和蒸压灰砂砖的初始吸水速度比烧结砖慢的原因。对于混凝土砖由于其砖的表面很粗糙,砌体抗剪强度比烧结砖砌体高达50%左右,设计规范中的设计值比较安全,因而不考虑混凝土砖含水率对抗剪强度的影响。
  3 免烧砖砌筑时含水率对墙体干缩的影响
  免烧砖与烧结砖性能最大的差别在于:烧结砖上墙体后会吸收砂浆中水分而体积膨胀,失水后体积却很少收缩;而免烧砖失水后却干燥收缩量比较大,易造成墙体开裂;这是影响免烧砖大量使用的最主要原因。
  3.1 干燥收缩与使用中的干燥收缩率。在制定砖的材料标准中的干燥收缩率通常是指砖浸泡在水中,饱和水状态下至绝对干燥过程中单位长度的收缩值。在实际应用过程中影响砌体开裂的收缩变形,是使用阶段的干燥收缩率。它是砖从砌筑含水率到平衡含水率这个失水过程中,单位长度的收缩值。其值大小与材料的干燥收缩率,砌筑时含水率相关。砌筑时含水率的大小取决于施工时对砖含水率的控制,平衡含水率则取决于施工时环境温度和湿度的条件。
  3.2 砌筑时含水率与环境对使用阶段干燥收缩的影响。为更加了解环境和砌筑时含水率对使用阶段干燥收缩的影响规律,取出60块同一釜生产的蒸压粉煤灰砖,另取20块普通烧结粘土砖,分为3组。1组30块蒸压粉煤灰砖,为不浇水自然状态的砖,质量含水率为8.6%;另一组30块蒸压粉煤灰砖在试验前一天,按照施工规范要求进行浇水,开始试验前砖的质量含水率为14.7%;第3组取10块普通烧结粘土砖,也是按照施工规范要求进行浇水,砖的质量含水率为4.1%。在试验前先测量每块砖的质量及其初始长度。
  再将每组砖再分为3个组,烧结粘土砖分为两组,每组10块,把每组砖分别置于干燥环境(即20±3℃,湿度45±5%),中等环境(即20±3℃,湿度65±5%)和潮湿环境(即20±3℃,湿度85±5%)中,砖与砖之间的间距保持在50mm使其干燥。按照现行砌墙砖试验方法GB/T2542—2003规定,分别在1d,2d,3~67d测量其重量和长度,最后烘至绝干,测得干重和干燥状态下的长度。不同含水率的砖在不同干燥环境下,经过67d的养护,砖在空气中失水己经稳定,达到平衡含水率。在养护过程中砖的单位长度的干燥收缩值,可以看成是砖在使用阶级的干燥收缩率,见表1示。   注: 收缩值负值表示的是膨胀。
  从表1可以看出,砌筑时含水率大的砖干燥收缩值大于砌筑时含水率小的砖,浇过水的粉煤灰砖在干燥,中等和潮湿环境下的干燥收缩值分别为不浇水粉煤灰砖的1.72倍,3.3倍和1.14倍。环境相对湿度越大,砖的平衡含水率越大,砖的干燥收缩也越小,如浇过水的粉煤灰砖在干燥,中等环境下的收缩值分别是潮湿环境下的5.6倍和3.7倍。粘土砖的干燥收缩值却很小。
  4 免烧砖砌筑前含水率变化
  与烧结砖不同的是免烧砖出釜(模)后,砖自身含有的水分会逐渐向外蒸发,对上述3种不同砌块出釜(模)后的含水率变化进行测试,3组试件含水率变化见表2。
  注: 混凝土砖及蒸压粉煤灰砖环境湿度为55~70%;蒸压灰砂砖环境湿度为60~70%。
  从表2可以看出如果蒸压砖出釜后在场地遮雨条件下存放7d出厂,混凝土砖出摸后在场地自然养护28d出厂,送到工地时的混凝土砖,蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖的含水率分别为:2.34%,3.83%和4.67%。需要说明的是这些砖是在分散且每块之间相距一些距离情况下测量的,事实上现场砖是码放整齐紧靠的其含水率还要多。一般在自然状态下灰砂砖的含水率在5~7%之间,包装的粉煤灰砖的含水率一般在5.5~8%之间。
  5 免烧砖砌筑时的合理含水率
  过去的几十年间对于砌筑砖的合理上墙含水率的考虑,仅是砂浆铺砌时的可操作性和砌体强度影响因素两个方面。这对于烧结砖是可行的,但是对于免烧结砖,由于其干燥收缩率较大,在墙体中会产生裂缝,影响到整体耐久性功能。因此,对免烧结砖上墙砌筑时的含水率的正确确定,不仅考虑对砌体强度的影响和可操作性,还必须考虑其干燥收缩变形不要超过规范允许值。
  5.1 方便可操作性。免烧结的蒸压粉煤灰砖和混凝土砖的初始吸水率仅是烧结砖的49%和65%,铺摊砂浆时砖从砂浆中吸收的水分则大大减少。另外蒸压粉煤灰砖的初始吸水率仅为0.0017g/(min.mm2),接近规范中要求的无需浇水的初始吸水率仅为0.0016g/(min.mm2) 的规定。免烧结砖采取未浇水砖砌筑时,对摊铺砂浆影响不大,但长度必须在500mm以内。同时在气候比较热时,要随着温度变化调整砂浆稠度,掺用保水性好的外加剂增加其和易性,并把砖表面喷湿在砂浆上就位。
  5.2 干燥收缩率,用免烧结砖砌筑的墙体,控制其裂缝应该从3个方面入手。首先是限制干燥收缩率较大的砌体块材用于砌筑;其次是在设计时通过构造措施如在水平灰缝配筋“抗”或者设置控制缝“放”的方法,约束或释放砌体的干燥收缩变形。最后是在施工过程中采取防范措施,尽量减少墙体在使用过程中产生的干燥收缩变形。
  另外,墙体所在的环境条件与房屋所在地区的气候条件朝向有关,它在长期使用中墙内砖的平衡含水率大小相关。当原材料和所在的环境条件确定时,尽量降低砌筑时砌块的含水率,是减少墙体在使用阶段干燥变形的有效措施。如果按照现行的砌体结构设计规范要求,免烧结砖砌筑干燥收缩率不超过0.2mm/m的规定值,按照表1的试验结果值,浇水砖在干燥环境中会满足不了规范要求。
  5.3 对强度影响问题,免烧砖砌筑时的合理含水率存在着最佳相对含水率在43~55%之间,它对砌体抗剪强度有一定影响。当含水率小于最佳相对含水率时,砌体抗剪强度会随含水率的减少而降低; 当含水率大于最佳相对含水率时,砌体抗剪强度会随含水率的增加而降低。
  如果免烧砖砌筑前未浇水湿润,其间含水率约5~7%,对蒸压粉煤灰砖和蒸压灰砂砖而言吸水率为20%,其相对含水率则是23~45%,含水率对抗剪强度有一些小的影响。不浇水的免烧砖砌筑的墙体抗剪强度,相对于有最佳砌筑含水率的砌体有明显降低。对于表面比较光滑的蒸压粉煤灰砖和蒸压灰砂砖,其砌体抗剪强度本身就比烧结砖要低,更加不利于结构抗剪和抗震。在设计中遇到抗剪或抗震承载力不够时,可选择用专用砂浆来提高砌体的抗剪强度。
  通过上述分析和研究探讨可以认为,免烧结砖砌筑时的含水率大小直接影响到砌筑的可操作性能,含水率超过的多砂浆流淌,砌体灰缝厚度不均匀墙体不正,含水率过少砂浆过干,砌块还要吸收水分基本上没有和易性,但是对于免烧砖这种影响要小的多;免烧砖砌筑时的含水率大小直接影响到使用阶段的干燥收缩率。含水率过小使用阶段干燥收缩率小,采用浇水砖砌筑会导致干燥环境下的墙体开裂; 最佳相对含水率的免烧结砖的砌体抗剪强度最好。
  可以考虑对免烧结砖在砌筑前不浇水湿润,只要自身有5~8%的含水率即可。这样会减少免烧结砖砌体的干燥收缩值,但是在气候干燥炎热时砌筑,应该在砌块表面喷湿再就位。现在条件下砌筑时优先采用专用砂浆来提高墙体的整体抗裂和保水性,使建筑砌体裂缝大大降低提高整体耐久性刚度。
  参考文献
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