蒸壓粉煤灰磚的應(yīng)用蒸壓粉煤灰磚的應(yīng)用 梁建國梁建國 13055917777 長沙理工大學(xué)土木建筑學(xué)院長沙理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 教授教授 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會 理事理事 全國砌體結(jié)構(gòu)技術(shù)委員會全國砌體結(jié)構(gòu)技術(shù)委員會 委員、副秘書長委員、副秘書長 全國建筑振動專業(yè)委員會全國建筑振動專業(yè)委員會 委員委員 墻體屋面及道路用建筑材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會墻體屋面及道路用建筑材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會 委員委員 2009粉煤灰綜合利用高層技術(shù)論壇粉煤灰綜合利用高層技術(shù)論壇 1醫(yī)療參考 CECS256:2009CECS256:2009蒸壓粉煤灰磚建筑技術(shù)規(guī)范蒸壓粉煤灰磚建筑技術(shù)規(guī)范 主編單位：中國建筑東北設(shè)計研究院有限公司主編單位：中國建筑東北設(shè)計研究院有限公司 長沙理工大學(xué)長沙理工大學(xué) 參加單位：沈陽建筑大學(xué)參加單位：沈陽建筑大學(xué) 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 重慶建筑科學(xué)研究院重慶建筑科學(xué)研究院 陜西省建筑科學(xué)研究院陜西省建筑科學(xué)研究院 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 上海市建筑科學(xué)研究院上海市建筑科學(xué)研究院 廣州市民用建筑設(shè)計科學(xué)研究院廣州市民用建筑設(shè)計科學(xué)研究院 遼寧省墻體材料協(xié)會遼寧省墻體材料協(xié)會 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 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(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)墻體材料統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范墻體材料統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范2醫(yī)療參考 CECS256:2009CECS256:2009蒸壓粉煤灰磚建筑技術(shù)規(guī)范蒸壓粉煤灰磚建筑技術(shù)規(guī)范 試驗產(chǎn)品分布全國試驗產(chǎn)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(gòu)件承載力試驗研究；偏心受壓構(gòu)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；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(shè)防區(qū)和抗震設(shè)防烈度為適用范圍：非抗震設(shè)防區(qū)和抗震設(shè)防烈度為8 8度度及及8 8度以下的地區(qū)度以下的地區(qū) 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(yǎng)磚和免蒸免燒磚）（不包括蒸養(yǎng)磚和免蒸免燒磚）3醫(yī)療參考 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(chǎn)權(quán)的一項技術(shù)。年代，我國自主知識產(chǎn)權(quán)的一項技術(shù)。生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的改進，使產(chǎn)品質(zhì)量全面改善。生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的改進，使產(chǎn)品質(zhì)量全面改善。利廢利廢、環(huán)保環(huán)保、節(jié)能節(jié)能，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。4醫(yī)療參考 蒸壓粉煤灰磚的蒸壓粉煤灰磚的特點特點外觀尺寸規(guī)則；外觀尺寸規(guī)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(jié)粘土磚，表觀密度略小于燒結(jié)粘土磚，1500kg/m1500kg/m3 3左右；左右；熱工性能好于燒結(jié)粘土磚；熱工性能好于燒結(jié)粘土磚；5醫(yī)療參考 蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學(xué)性能蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學(xué)性能受壓受壓砌體抗壓強度與燒結(jié)磚相當(dāng)；砌體抗壓強度與燒結(jié)磚相當(dāng)；砌體彈性模量低于燒結(jié)磚砌體砌體彈性模量低于燒結(jié)磚砌體偏心受壓短柱承載力偏心受壓短柱承載力 與燒結(jié)磚砌體相當(dāng)；與燒結(jié)磚砌體相當(dāng)；軸心受壓長柱承載力軸心受壓長柱承載力 與燒結(jié)磚砌體相當(dāng)與燒結(jié)磚砌體相當(dāng)6醫(yī)療參考 蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學(xué)性能蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學(xué)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(jié)磚砌體的結(jié)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(jié)磚砌體相當(dāng)與燒結(jié)磚砌體相當(dāng)7醫(yī)療參考 蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學(xué)性能蒸壓粉煤灰磚砌體的基本力學(xué)性能抗震性能抗震性能垂直垂直壓應(yīng)壓應(yīng)力越大，力越大，墻墻體承體承載載力越大力越大 ；構(gòu)造柱能構(gòu)造柱能顯顯著改善著改善墻墻片延性，減片延性，減緩剛緩剛度退化速度，增度退化速度，增強強耗能性能；耗能性能；粉煤灰粉煤灰磚墻磚墻抗震承抗震承載載力可參照力可參照燒結(jié)磚燒結(jié)磚砌體砌體設(shè)計設(shè)計公式公式計計算。算。8醫(yī)療參考 蒸壓粉煤灰磚房屋蒸壓粉煤灰磚房屋耐久性；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 9醫(yī)療參考 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10醫(yī)療參考 劣質(zhì)的粉煤灰磚劣質(zhì)的粉煤灰磚11醫(yī)療參考 1.1 1.1 耐水性耐水性1.1.11.1.1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。12醫(yī)療參考 1.1.2 1.1.2 吸水率對蒸壓粉煤灰磚軟化系數(shù)的影響吸水率對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(shù)均隨著磚的吸水率增加而降低軟化系數(shù)均隨著磚的吸水率增加而降低，當(dāng)吸水率小于當(dāng)吸水率小于2020時，這種降低并不十分明顯，但是當(dāng)時，這種降低并不十分明顯，但是當(dāng)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。13醫(yī)療參考 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(jù)試驗結(jié)果，根據(jù)試驗結(jié)果，CECSCECS在規(guī)定了蒸壓粉煤在規(guī)定了蒸壓粉煤灰磚的灰磚的吸水率不應(yīng)大于吸水率不應(yīng)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。14醫(yī)療參考 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 四四組組吸水率吸水率不同的蒸壓粉煤灰磚，不同的蒸壓粉煤灰磚，每組每組1010塊，凍融循環(huán)塊，凍融循環(huán)5050次。試驗表次。試驗表明，明，吸水率越大，質(zhì)量損失越大，強度損失越大；當(dāng)吸水率吸水率越大，質(zhì)量損失越大，強度損失越大；當(dāng)吸水率超過超過2020，質(zhì)質(zhì)量損失和強度損失明顯加快。量損失和強度損失明顯加快。15醫(yī)療參考 1.2.21.2.2凍融循環(huán)次數(shù)對抗凍性能的影響凍融循環(huán)次數(shù)對抗凍性能的影響 同一批磚，根據(jù)凍融循環(huán)次數(shù)分三組：同一批磚，根據(jù)凍融循環(huán)次數(shù)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(shù)越多，磚的質(zhì)量損失和強度損失凍融次數(shù)越多，磚的質(zhì)量損失和強度損失越大。越大。16醫(yī)療參考17醫(yī)療參考 ASTM C73 ASTM C73實際上是用磚的吸水率來控制的：霜凍潮濕環(huán)境體積實際上是用磚的吸水率來控制的：霜凍潮濕環(huán)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(huán)境體積吸水率不大于），其它環(huán)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J(rèn)C239-2001JC239-2001，試驗結(jié)果均滿足，試驗結(jié)果均滿足“凍融凍融1515次后，強度損失不大于次后，強度損失不大于2020，質(zhì)量損失，質(zhì)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(jié)構(gòu)的耐久性，除要求磚的為了保證結(jié)構(gòu)的耐久性，除要求磚的吸水率不應(yīng)大于吸水率不應(yīng)大于2020外，將外，將抗凍指標(biāo)也提高抗凍指標(biāo)也提高了：了：使用條件使用條件抗凍標(biāo)號抗凍標(biāo)號 單塊磚單塊磚質(zhì)量損失質(zhì)量損失%強度損失強度損失%非采暖地區(qū)非采暖地區(qū)F252 22020采暖地區(qū)采暖地區(qū)F50注：注：1非采暖地區(qū)指最冷月平均氣溫高于非采暖地區(qū)指最冷月平均氣溫高于-5-5的地區(qū)；采暖地區(qū)指最的地區(qū)；采暖地區(qū)指最冷月平均氣溫不高于冷月平均氣溫不高于-5-5的地區(qū)；的地區(qū)；2 F指凍融循環(huán)次數(shù)。指凍融循環(huán)次數(shù)。18醫(yī)療參考 1.3 1.3 碳化穩(wěn)定性碳化穩(wěn)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(yīng)的碳化系數(shù)分別為，相應(yīng)的碳化系數(shù)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(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求）。（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(yǎng)護制度：蒸壓養(yǎng)護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。19醫(yī)療參考 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（對濕度為（17172 2）的烘箱中，重量和收縮變形達到穩(wěn)定時所）的烘箱中，重量和收縮變形達到穩(wěn)定時所測得的干燥收縮值測得的干燥收縮值 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(huán)境中某含水率（上墻含水率）磚在空氣環(huán)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(huán)境濕度有關(guān)；與上墻含水率及環(huán)境濕度有關(guān)；當(dāng)當(dāng)tt時，磚在環(huán)境中達到平衡含水率，磚的干燥收時，磚在環(huán)境中達到平衡含水率，磚的干燥收縮也趨于穩(wěn)定，這時磚的干燥收縮率為縮也趨于穩(wěn)定，這時磚的干燥收縮率為使用階段干燥收縮率使用階段干燥收縮率eqeq 20醫(yī)療參考 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(huán)境（溫度203C，濕度655）下試驗統(tǒng)計結(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，原來作用于毛細(xì)孔上的表面張力撤除，會產(chǎn)生蠕變變形，增大了收縮變形。2.2 2.2 浸泡飽和磚干燥收縮值與干燥收縮率的關(guān)系浸泡飽和磚干燥收縮值與干燥收縮率的關(guān)系21醫(yī)療參考2.3 2.3 上墻含水率及環(huán)境對蒸壓粉煤上墻含水率及環(huán)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(huán)境環(huán)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(huán)境（溫度203C，濕度455）中等環(huán)境（溫度203C，濕度655）潮濕環(huán)境（溫度203C，濕度855）22醫(yī)療參考2.3 2.3 預(yù)估蒸壓粉煤灰磚使用階預(yù)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 23醫(yī)療參考2.4 2.4 蒸壓粉煤灰磚砌體干燥收縮試驗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(huán)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(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 24醫(yī)療參考2.5 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(jié)磚砌體干燥收縮很小，可忽略。只有頂部屋面與墻體燒結(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；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(chǎn)生應(yīng)力，也導(dǎo)致開裂。裂外，底部受地基約束產(chǎn)生應(yīng)力，也導(dǎo)致開裂。25醫(yī)療參考措施：措施：材料：降低干燥收縮值，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。控制縫：發(fā)達國家的標(biāo)準(zhǔn)都將該措施列為最首選，控制縫間控制縫：發(fā)達國家的標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)，對多層房，對低層房屋來說比較容易實現(xiàn)，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(xí)慣。和居住習(xí)慣。配筋：水平灰縫配筋。（我國首選措施）配筋：水平灰縫配筋。（我國首選措施）26醫(yī)療參考3 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(zhì)量驗收規(guī)范砌體工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50203GB50203要求提前澆水上墻，要求提前澆水上墻，與國外規(guī)范相反。與國外規(guī)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(jié)磚最快；燒結(jié)磚最快；混凝土磚吸水率最小；混凝土磚吸水率最?。粺Y(jié)磚、混凝土磚、蒸壓粉燒結(jié)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/（minminmmmm2 2）。）。ACI530.1-05/ASCE6-05/TMS602-05規(guī)定：初始吸水速度大于0.0016 g/(minmm2)的磚，必須灑水濕潤后砌筑。27醫(yī)療參考3.2 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(shù)大于1。即含水率8.611是蒸壓磚的最佳含水率。28醫(yī)療參考3.3 3.3 上墻含水率對砌體干燥收縮的影響上墻含水率對砌體干燥收縮的影響相同環(huán)境下，澆水磚干燥收縮相同環(huán)境下，澆水磚干燥收縮率遠大于不澆水磚；率遠大于不澆水磚；澆水磚砌體的干燥收縮率大于澆水磚砌體的干燥收縮率大于GB50003GB50003的的0.2mm/m0.2mm/m的要求，易裂；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2.40.04224.10.04862.00.041中等環(huán)境30.00.05456.50.178干燥環(huán)境59.30.15576.80.26789.60.005 67d67d后各種磚的水分蒸發(fā)和干燥收縮后各種磚的水分蒸發(fā)和干燥收縮 不澆水磚質(zhì)量含水率為不澆水磚質(zhì)量含水率為8.68.6；澆水磚的質(zhì)量含水率為；澆水磚的質(zhì)量含水率為14.714.7 。29醫(yī)療參考非燒結(jié)磚出釜后含水率隨時間變化 3.4 3.4 非燒結(jié)磚砌筑前含水率變化規(guī)律非燒結(jié)磚砌筑前含水率變化規(guī)律 蒸壓磚出釜后在場內(nèi)遮雨條件下存放7天出廠，則到達工地時，蒸壓粉煤灰磚、蒸壓灰砂磚的含水率分別為4.66、3.83。對碼堆磚垛，含水率要高，全國各地裝箱打包運來的蒸壓粉煤灰磚進行了抽查，其含水率一般為68。30醫(yī)療參考3.5 3.5 建議建議蒸壓粉煤灰磚砌體砌筑前，不對磚澆水濕潤，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，可適當(dāng)做表面噴水后砌筑；優(yōu)先采用專用砂漿來提高砌體的抗剪強度，增加砂漿保水能力。31醫(yī)療參考謝謝！謝謝！歡迎提問！歡迎提問！32醫(yī)療參考