1、1蒸壓粉煤灰磚的應用蒸壓粉煤灰磚的應用 梁建國梁建國長沙理工大學土木建筑學院長沙理工大學土木建筑學院 教授教授 中國工程建設標準化協會中國工程建設標準化協會 理事理事 全國砌體結構技術委員會全國砌體結構技術委員會 委員、副秘書長委員、副秘書長 全國建筑振動專業委員會全國建筑振動專業委員會 委員委員 墻體屋面及道路用建筑材料標準化技術委員會墻體屋面及道路用建筑材料標準化技術委員會 委員委員 2009粉煤灰綜合利用高層技術論壇粉煤灰綜合利用高層技術論壇 2 CECS256:2009CECS256:2009蒸壓粉煤灰磚建筑技術規范蒸壓粉煤灰磚建筑技術規范 主編單位：中國建筑

2、東北設計研究院有限公司主編單位：中國建筑東北設計研究院有限公司 長沙理工大學長沙理工大學 參加單位：沈陽建筑大學參加單位：沈陽建筑大學 重慶大學重慶大學 重慶建筑科學研究院重慶建筑科學研究院 陜西省建筑科學研究院陜西省建筑科學研究院 哈爾濱工業大學哈爾濱工業大學 上海市建筑科學研究院上海市建筑科學研究院 廣州市民用建筑設計科學研究院廣州市民用建筑設計科學研究院 遼寧省墻體材料協會遼寧省墻體材料協會 湖南農業大學湖南農業大學 福建海源自動化機械股份有限公司福建海源自動化機械股份有限公司 洛陽龍瑞新型建材有限公司洛陽龍瑞新型建材有限公司國家標準國家標準砌體結構設計規范砌體結構設計規范國家標準國家標

3、準墻體材料統一技術規范墻體材料統一技術規范3 CECS256:2009CECS256:2009蒸壓粉煤灰磚建筑技術規范蒸壓粉煤灰磚建筑技術規范 試驗產品分布全國試驗產品分布全國2020余廠家；余廠家； 全國全國6 6個高等院校、科研單位同步試驗；個高等院校、科研單位同步試驗； 試驗覆蓋范圍廣泛：試驗覆蓋范圍廣泛： 砌體抗壓強度試驗研究；砌體抗壓強度試驗研究； 砌體抗剪強度試驗研究；砌體抗剪強度試驗研究； 砌體抗彎強度試驗研究；砌體抗彎強度試驗研究； 偏心受壓構件承載力試驗研究；偏心受壓構件承載力試驗研究； 長柱受壓性能試驗研究；長柱受壓性能試驗研究； 墻體抗震性能試驗研究；墻體抗震性能試驗研究

4、； 墻體熱工性能試驗研究；墻體熱工性能試驗研究； 耐久性試驗研究（抗凍性、耐水性、碳化性能）；耐久性試驗研究（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。磚和砌體的干燥收縮性能與裂縫控制研究。適用范圍：非抗震設防區和抗震設防烈度為適用范圍：非抗震設防區和抗震設防烈度為8 8度度及及8 8度以下的地區度以下的地區 蒸壓粉煤灰蒸壓粉煤灰實心磚實心磚和和多孔磚多孔磚（不包括蒸養磚和免蒸免燒磚）（不包括蒸養磚和免蒸免燒磚）4 蒸壓粉煤灰磚的蒸壓粉煤灰磚的特點特點20C6020C60年代，我國自主知識產權的一項技術。年代，我國自主知識產權的一項技術。生產設備和生產工藝的改進，使產

5、品質量全面改善。生產設備和生產工藝的改進，使產品質量全面改善。利廢利廢、環保環保、節能節能，符合我國可持續發展戰略。，符合我國可持續發展戰略。5 蒸壓粉煤灰磚的蒸壓粉煤灰磚的特點特點外觀尺寸規則；外觀尺寸規則；顏色均勻；顏色均勻；抗壓強度高（抗壓強度高（MU15MU15以上）；以上）；表觀密度略小于燒結粘土磚，表觀密度略小于燒結粘土磚， 1500kg/m1500kg/m3 3左右；左右；熱工性能好于燒結粘土磚；熱工性能好于燒結粘土磚；6 蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學性能蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學性能受壓受壓砌體抗壓強度與燒結磚相當；砌體抗壓強度與燒結磚相當；砌體彈性模量低于燒結磚砌體砌體彈性模量

6、低于燒結磚砌體偏心受壓短柱承載力偏心受壓短柱承載力 與燒結磚砌體相當；與燒結磚砌體相當；軸心受壓長柱承載力軸心受壓長柱承載力 與燒結磚砌體相當與燒結磚砌體相當7 蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學性能蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學性能受剪、受彎受剪、受彎實心磚砌體抗剪強度約為燒實心磚砌體抗剪強度約為燒結磚砌體的結磚砌體的80% 80% ；多孔磚砌體抗剪強度高于實心磚多孔磚砌體抗剪強度高于實心磚約約1010（銷栓作用）（銷栓作用）磚砌體抗彎強度磚砌體抗彎強度 與燒結磚砌體相當與燒結磚砌體相當8 蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學性能蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學性能抗震性能抗震性能垂直壓應力越大，墻體承載力越大垂直壓應

7、力越大，墻體承載力越大 ；構造柱能顯著改善墻片延性，減緩剛構造柱能顯著改善墻片延性，減緩剛度退化速度，增強耗能性能；度退化速度，增強耗能性能；粉煤灰磚墻抗震承載力可參照燒結磚粉煤灰磚墻抗震承載力可參照燒結磚砌體設計公式計算。砌體設計公式計算。 9 蒸壓粉煤灰磚房屋耐久性；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干燥收縮及裂縫控制蒸壓粉煤灰磚砌筑時合理上墻含水率蒸壓粉煤灰磚砌筑時合理上墻含水率 10 1 1蒸壓粉煤灰磚房屋耐久性蒸壓粉煤灰磚房屋耐久性北京某蒸壓磚房屋底層外墻北京某蒸壓磚房屋底層外墻11 劣質的粉煤灰磚劣質的粉煤灰磚12 1.1 1.1 耐水性耐水性1.1

8、.11.1.1含水率對蒸壓粉煤灰磚強度的影響含水率對蒸壓粉煤灰磚強度的影響 同一批磚，磚的抗壓和抗折同一批磚，磚的抗壓和抗折強度隨含水率的增加而降低強度隨含水率的增加而降低。0.48824.38cf 0.0732.99bf 13 1.1.2 1.1.2 吸水率對蒸壓粉煤灰磚軟化系數的影響吸水率對蒸壓粉煤灰磚軟化系數的影響 三種蒸壓粉煤灰磚的飽和吸水率分別為三種蒸壓粉煤灰磚的飽和吸水率分別為16.2%16.2%、21.6%21.6%和和32.4% 32.4% 。試驗。試驗表明，磚的抗壓強度和抗折強度表明，磚的抗壓強度和抗折強度軟化系數均隨著磚的吸水率增加而降低軟化系數均隨著磚的吸水率增加而降低，

9、當吸水率小于當吸水率小于2020時，這種降低并不十分明顯，但是當時，這種降低并不十分明顯，但是當超過超過2020時，降低時，降低的幅度大大增加。的幅度大大增加。14 蒸壓粉煤灰磚是一種水硬性材料，其長蒸壓粉煤灰磚是一種水硬性材料，其長期強度較短期強度提高期強度較短期強度提高15%15%20%20%。 根據試驗結果，根據試驗結果，CECSCECS在規定了蒸壓粉煤在規定了蒸壓粉煤灰磚的灰磚的吸水率不應大于吸水率不應大于2020后，其耐水性在后，其耐水性在工程中便可以得到保證。工程中便可以得到保證。15 1.2 1.2 抗凍性抗凍性1.2.1 1.2.1 吸水率對抗凍性能的影響吸水率對抗凍性能的影響

10、 四組吸水率不同的蒸壓粉煤灰磚，每組四組吸水率不同的蒸壓粉煤灰磚，每組1010塊，凍融循環塊，凍融循環5050次。試驗表次。試驗表明，明，吸水率越大，質量損失越大，強度損失越大；當吸水率吸水率越大，質量損失越大，強度損失越大；當吸水率超過超過2020，質質量損失和強度損失明顯加快。量損失和強度損失明顯加快。16 1.2.21.2.2凍融循環次數對抗凍性能的影響凍融循環次數對抗凍性能的影響 同一批磚，根據凍融循環次數分三組：同一批磚，根據凍融循環次數分三組：1515次、次、3030次和次和5050次，每次，每組組1010塊試件。試驗表明，塊試件。試驗表明，凍融次數越多，磚的質量損失和強度損失凍融

11、次數越多，磚的質量損失和強度損失越大。越大。 1718 ASTM C73 ASTM C73實際上是用磚的吸水率來控制的：霜凍潮濕環境體積實際上是用磚的吸水率來控制的：霜凍潮濕環境體積吸水率不大于吸水率不大于240kg/m240kg/m3 3（約（約1616），其它環境體積吸水率不大于），其它環境體積吸水率不大于288kg/m288kg/m3 3 （約（約19.219.2）。）。 四組試件，吸水率在四組試件，吸水率在16.216.232.432.4之間，若按照之間，若按照JC239-2001JC239-2001，試驗結果均滿足試驗結果均滿足“凍融凍融1515次后，強度損失不大于次后，強度損失不大

12、于2020，質量損失，質量損失不大于不大于2 2”的要求，顯然要求低于的要求，顯然要求低于ASTMASTM要求。要求。 CSCE256CSCE256為了保證結構的耐久性，除要求磚的為了保證結構的耐久性，除要求磚的吸水率不應大于吸水率不應大于2020外，將外，將抗凍指標也提高抗凍指標也提高了：了：使用條件使用條件抗凍標號抗凍標號 單塊磚單塊磚質量損失質量損失% %強度損失強度損失% %非采暖地區非采暖地區F252 22020采暖地區采暖地區F50注：注： 1非采暖地區指最冷月平均氣溫高于非采暖地區指最冷月平均氣溫高于-5-5的地區；采暖地區指的地區；采暖地區指最冷月平均氣溫不高于最冷月平均氣溫不

13、高于-5-5的地區；的地區； 2 F指凍融循環次數。指凍融循環次數。19 1.3 1.3 碳化穩定性碳化穩定性 抽查全國六廠家蒸壓粉煤灰磚，其抗壓強度分別為抽查全國六廠家蒸壓粉煤灰磚，其抗壓強度分別為15.315.3、11.311.3、13.713.7、15.215.2、18.818.8、23.9MPa23.9MPa，相應的碳化系數分別為，相應的碳化系數分別為0.950.95、0.940.94、0.850.85、0.650.65、0.640.64和和0.540.54，有一半低于，有一半低于0.80.8（產品標準要（產品標準要求）。求）。影響粉煤灰磚碳化穩定性的因素：原材料：活性石灰有利于提高水

14、化硅酸鈣的堿度，增加游離氫氧化 鈣，提高磚的碳化穩定性； 摻入石膏對磚抗壓強度有提高作用，但對磚的碳化性能不利 磚坯密實度越高，CO2與制品相互作用越小，碳化性能越好；養護制度：蒸壓養護有利于提高水化硅酸鈣的結晶度，可使水化石榴子石的SiO2 含量增加,促進抗碳化性能良好的水化石榴子石生成。CECS256規定：蒸壓粉煤灰磚的碳化系數不應小于0.85。 20 2 2 蒸壓粉煤灰磚干燥收縮與裂縫控制蒸壓粉煤灰磚干燥收縮與裂縫控制2.1 2.1 干燥收縮的定義干燥收縮的定義 干燥收縮值干燥收縮值0 0：將浸泡飽和的磚放置在溫度為：將浸泡飽和的磚放置在溫度為(50(501)1)、相、相對濕度為（對濕度

15、為（17172 2）的烘箱中，重量和收縮變形達到穩定時所）的烘箱中，重量和收縮變形達到穩定時所測得的干燥收縮值測得的干燥收縮值 10( )( )1000LL ttL0001000sLLL干燥收縮率干燥收縮率(t) :(t) :某含水率（上墻含水率）磚在空氣環境中某含水率（上墻含水率）磚在空氣環境中自然干燥，在時刻自然干燥，在時刻t t，磚的干燥收縮率，磚的干燥收縮率顯然，顯然，(t)(t)與上墻含水率及環境濕度有關；與上墻含水率及環境濕度有關； 當當tt時，磚在環境中達到平衡含水率，磚的干燥時，磚在環境中達到平衡含水率，磚的干燥收縮也趨于穩定，這時磚的干燥收縮率為收縮也趨于穩定，這時磚的干燥收

16、縮率為使用階段干燥收縮使用階段干燥收縮率率eqeq 21 從湖南、湖北、福建、河南、山東等地抽取了10個廠家蒸壓粉煤灰磚在中等環境（溫度203C，濕度655）下試驗統計結果表明，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：毛細孔水或分子結合水失去后，原來作用于毛細孔上的表面張力撤除，會產生蠕變變形，增大了收縮變形。,0meq s2.2 2.2 浸泡飽和磚干燥收縮值與干燥收縮率的關系浸泡飽和磚干燥收縮值與干燥收縮率的關系222.3 2.3 上墻含水率及環境對蒸壓粉煤上墻含水率及環境對蒸壓粉煤灰磚干燥收縮影響的試驗研究灰磚干燥收縮影響的試驗研究 磚的初始含水率（磚的初始含水率（上墻

17、含水率）越大上墻含水率）越大，其，其使用階段的使用階段的干燥收縮率干燥收縮率eqeq越大越大；環境環境相對濕度越大相對濕度越大，蒸壓粉煤灰磚的平衡，蒸壓粉煤灰磚的平衡含水率越大，失水越少，使用階段的含水率越大，失水越少，使用階段的收縮率收縮率eqeq越小越小。 干燥環境（溫度203C，濕度455） 中等環境（溫度203C，濕度655） 潮濕環境（溫度203C，濕度855） 232.3 2.3 預估蒸壓粉煤灰磚使用階預估蒸壓粉煤灰磚使用階段干燥收縮率公式段干燥收縮率公式 0123( ) t 10.40ln0.8522.86 0.0286RH36tt242.4 2.4 蒸壓粉煤灰磚砌體干燥收縮試驗

18、蒸壓粉煤灰磚砌體干燥收縮試驗 不同上墻含水率的蒸壓粉煤灰磚砌體在不同環境濕度條件下的干燥收縮試驗。不澆水磚砌筑墻片在不同環境下的干燥收縮率 澆水磚砌筑墻片在不同環境下的干燥收縮率 252.5 2.5 蒸壓粉煤灰磚砌體房屋的裂縫控制蒸壓粉煤灰磚砌體房屋的裂縫控制燒結磚砌體干燥收縮很小，可忽略。只有頂部屋面與墻燒結磚砌體干燥收縮很小，可忽略。只有頂部屋面與墻體溫差產生的裂縫；體溫差產生的裂縫；蒸壓粉煤灰砌體干燥收縮變形疊加溫度變形，房屋頂部蒸壓粉煤灰砌體干燥收縮變形疊加溫度變形，房屋頂部開裂外，底部受地基約束產生應力，也導致開裂。開裂外，底部受地基約束產生應力，也導致開裂。26措施：措施：材料：降

19、低干燥收縮值，材料：降低干燥收縮值，CSCE256CSCE256取取0.5mm/m0.5mm/m，美國，美國ASTM C73ASTM C73 取取0.65mm/m0.65mm/m； 蒸壓粉煤灰磚的吸水率不超過蒸壓粉煤灰磚的吸水率不超過2020?？刂瓶p：發達國家的標準都將該措施列為最首選，控制縫間控制縫：發達國家的標準都將該措施列為最首選，控制縫間 距距7.62m7.62m，對低層房屋來說比較容易實現，對多層房，對低層房屋來說比較容易實現，對多層房 屋，影響整體性，不利于抗震，且不符合我國施工屋，影響整體性，不利于抗震，且不符合我國施工 和居住習慣。和居住習慣。配筋：水平灰縫配筋。（我國首選措施

20、）配筋：水平灰縫配筋。（我國首選措施）273 3 蒸壓粉煤灰磚砌筑時合理上墻含水率蒸壓粉煤灰磚砌筑時合理上墻含水率 砌體工程施工質量驗收規范砌體工程施工質量驗收規范GB50203GB50203要求提前澆水上墻，要求提前澆水上墻，與國外規范相反。與國外規范相反。 3.1 3.1 磚的吸水特性與初始吸水速度（磚的吸水特性與初始吸水速度（IRAIRA）蒸壓粉煤灰磚吸水速度最慢，蒸壓粉煤灰磚吸水速度最慢，燒結磚最快；燒結磚最快；混凝土磚吸水率最??；混凝土磚吸水率最??；燒結磚、混凝土磚、蒸壓粉燒結磚、混凝土磚、蒸壓粉煤灰磚初始吸水速度分別為煤灰磚初始吸水速度分別為 0.00340.0034、0.00220.0022、0.0017g/0.0017g/（minmmminmm2 2）。）。 ACI530.1-05/ASCE6-05/TMS602-05規定：初始吸水速度大于0.0016 g/(minmm2)的磚，必須灑水濕潤后砌筑。 283.2 3.2 上墻含水率對砌體抗剪強度的影響上墻含水率對砌體抗剪強度的影響 圖中可以看出，在相對含水率為4355（對吸水率為20的蒸壓磚，含水率8.611）時，砌體抗剪強度影響系數大于1