張國華

（江蘇省建工建材質(zhì)量檢測中心有限公司，江蘇 南京 210009）

0 引言

砌體結(jié)構(gòu)是建筑工程中最常用的結(jié)構(gòu)形式，其中磚石砌體約占95%以上。粘土磚是我國傳統(tǒng)的墻體材料，由于其嚴(yán)重浪費(fèi)土地資源、能源資源以及燒制時排放出大量有害氣體對環(huán)境造成嚴(yán)重危害，隨著我國環(huán)境保護(hù)力度的加大和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，許多地區(qū)已逐步淘汰燒結(jié)粘土磚，有些城市已經(jīng)強(qiáng)制禁用燒結(jié)粘土磚，這為新型墻體材料的推廣應(yīng)用提供了良好的發(fā)展機(jī)遇?；炷链u作為近年來才發(fā)展起來的一種新型墻體材料，因其節(jié)土、利廢、低污染、利于施工等優(yōu)點(diǎn)，已逐步得到社會的認(rèn)可和廣大消費(fèi)者的接受。

力學(xué)性能是混凝土磚質(zhì)量的重要性能指標(biāo)之一，受混凝土材料的組成、微觀結(jié)構(gòu)、成型工藝、養(yǎng)護(hù)方式等因素影響。

本文通過統(tǒng)計(jì)分析江蘇省承重和非承重混凝土磚抗壓強(qiáng)度檢測數(shù)據(jù)，獲得混凝土磚力學(xué)性能波動基本規(guī)律。

1 統(tǒng)計(jì)分析方法

對141組混凝土磚抗壓強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)樣本明細(xì)如表1所示。

表1 統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)量明細(xì)

參照GB/T 50107-2010《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》，以第i組抗壓強(qiáng)度平均值fcu,i與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k之比Rcu,i及141組平均比值mRcu按式（1）計(jì)算強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)差SRcu。按式（2）和式（3）對平均抗壓強(qiáng)度mfcu、抗壓強(qiáng)度單塊最小值fcu,min進(jìn)行評判。由于樣本數(shù)遠(yuǎn)大于 10，故 λ1、λ2 分別取值 0.95、0.85。

通過式（4）計(jì)算概率度系數(shù)。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 混凝土磚力學(xué)性能總體質(zhì)量水平

混凝土磚單塊最小強(qiáng)度與平均強(qiáng)度之比統(tǒng)計(jì)結(jié)果和強(qiáng)度單塊最小值與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值比統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1，2所示。對照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，非承重磚68個樣本，平均值、單塊最小值全部合格；承重磚73個樣本，平均值全部合格，單塊最小值不合格9組?？傮w合格品率93.6%，非承重100%，承重87.7%。由圖2可知，混凝土磚強(qiáng)度單塊最小值測定值大部分超過標(biāo)準(zhǔn)值20%以上，最高比值大于170%。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，混凝土磚強(qiáng)度單塊最小值應(yīng)不小于平均值的80%，而相當(dāng)數(shù)量的企業(yè)，由于技術(shù)手段的缺失，使強(qiáng)度單塊最小值達(dá)到國標(biāo)平均值指標(biāo)的136%以上，導(dǎo)致全行業(yè)質(zhì)量波動偏大。

圖1 強(qiáng)度單塊最小值與平均值之比統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖2 強(qiáng)度單塊最小值與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值比統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 混凝土磚產(chǎn)業(yè)質(zhì)量管理水平

表2匯總了按照GB/T 50107-2010《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》對混凝土磚抗壓強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果。141個統(tǒng)計(jì)樣本的抗壓強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)值之比的平均值為1.178；強(qiáng)度單塊最小值與標(biāo)準(zhǔn)值之比的平均值為1.019；強(qiáng)度單塊最小值與平均值之比的統(tǒng)計(jì)平均值為0.864。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，混凝土磚抗壓強(qiáng)度平均值處于控制范圍內(nèi)，單塊最小值整體質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)較大，處于控制邊緣。

表2 抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)分析匯總

經(jīng)計(jì)算，141個樣本的平均強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)差為0.16，mfcu/(fcu,k+λ1﹒Sfcu)等于 1.057；抗壓強(qiáng)度平均值的概率度系數(shù)為1.48，對應(yīng)的強(qiáng)度保證率為93%。

綜上可見，混凝土磚力學(xué)性能質(zhì)量水平尚有較大的提升空間。

2.3 提升混凝土磚力學(xué)性能的技術(shù)途徑

混凝土力學(xué)性能提升必須基于混凝土材料科學(xué)基礎(chǔ)，重點(diǎn)加強(qiáng)以下幾方面關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)的研究。

（1）摻用減水劑，提高混凝土勻質(zhì)性，實(shí)現(xiàn)均勻分散，縮短抗壓強(qiáng)度單塊最小值與平均值的差距，減少因強(qiáng)度波動帶來的成本增加。

減水劑已成為現(xiàn)代混凝土必不可少的第五組分，而在混凝土磚生產(chǎn)中，減水劑應(yīng)用技術(shù)并未得到普及。近年來，聚羧酸減水劑因具有可設(shè)計(jì)性，在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用，這是一類由親油性的以帶有羧酸根陰離子基團(tuán)為主鏈、以親水性好的HPEG長側(cè)鏈組成的梳形分子，在水泥上為齒型吸附且空間位阻大，因此，與通常的萘系、脂肪族高效減水劑相比，聚羧酸減水劑呈現(xiàn)出摻量低、增強(qiáng)效果好、工作性保持性好等特性。摻用減水劑時，根據(jù)原材料情況選擇適宜的聚羧酸減水劑，如早強(qiáng)型、抗泥型和復(fù)合型。

（2）控制水膠比，優(yōu)化膠凝材料組成，減少因水膠比過大產(chǎn)生連通孔隙，在提高混凝土磚力學(xué)性能的同時，提高產(chǎn)品的抗碳化性能和抗凍融耐久性。

按性能設(shè)計(jì)是混凝土可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和保證。最大限度地提高混凝土的綠色度或混凝土性價(jià)比，滿足混凝土工作性、強(qiáng)度和耐久性的要求。水泥混凝土本質(zhì)上是一種具有典型的分形材料，其微觀結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)計(jì)自相似性?；炷良瓤煽闯墒怯缮皾{、骨料和界面區(qū)組成，也可以看成是由水泥石、氣孔、骨料和界面區(qū)組成。而界面區(qū)厚度與水膜層厚度、漿體厚度有密切關(guān)系。水膠比大，混凝土微觀分形維數(shù)低，性能下降。反之，合理的水膠比，既能滿足生產(chǎn)操作，又保證孔隙連通率低，使混凝土具有優(yōu)良的物理、力學(xué)性能和耐久性。

混凝土磚所用混凝土通常含有較大量的礦物外摻料，多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或文獻(xiàn)數(shù)據(jù)并輔以少量驗(yàn)證試驗(yàn)確定外摻料用量，極少通過系統(tǒng)的試驗(yàn)研究、理論計(jì)算優(yōu)化膠凝材料組成。如圖3所示，相同外摻料用量時，外摻料組成變化對混凝土強(qiáng)度影響甚大。例如，外摻料為40%，外摻料中粉煤灰占比65%的混凝土強(qiáng)度約40 MPa，而粉煤灰占比35%時混凝土強(qiáng)度為30 MPa。因此優(yōu)化膠凝材料組成十分重要。

圖3 粉煤灰和外摻料對混凝土28 d強(qiáng)度的影響

（3）加強(qiáng)濕、熱養(yǎng)護(hù)，結(jié)合內(nèi)引水養(yǎng)護(hù)，提高混凝土磚內(nèi)部相對濕度，促進(jìn)水泥水化、硬化及火山灰反應(yīng)，保障產(chǎn)品質(zhì)量。

近年來，新能源在混凝土磚熱養(yǎng)護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用。通過50～60℃熱水噴霧養(yǎng)護(hù)，可顯著加快混凝土磚抗壓強(qiáng)度形成。水膠比為0.42的混凝土磚，在60℃養(yǎng)護(hù)時間24 h后，繼續(xù)澆水自然養(yǎng)護(hù)7 d，其度時積為6 720℃·h，混凝土抗壓強(qiáng)度計(jì)算值達(dá)到標(biāo)養(yǎng)28 d強(qiáng)度的86%；而摻自養(yǎng)護(hù)劑內(nèi)引水養(yǎng)護(hù)及人工養(yǎng)護(hù)混凝土強(qiáng)度為標(biāo)養(yǎng)28 d強(qiáng)度的103%。因此，采用自養(yǎng)護(hù)是提高混凝土磚平均抗壓強(qiáng)度的有效技術(shù)途徑，應(yīng)大力推廣。

3 結(jié)論

（1）141個統(tǒng)計(jì)樣本的抗壓強(qiáng)度平均值、單塊最小值與強(qiáng)度等級標(biāo)準(zhǔn)值的比值分別為1.178、1.019，總體質(zhì)量水平良好，但承重混凝土磚的抗壓強(qiáng)度單塊最小值波動較大，73個統(tǒng)計(jì)樣本中出現(xiàn)9個不合格品。因此，保證承重混凝土磚質(zhì)量是混凝土磚產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本所在。

（2）141個統(tǒng)計(jì)樣本抗壓強(qiáng)度平均值的概率度系數(shù)為1.48，強(qiáng)度保證率僅為93%，可見提高混凝土磚產(chǎn)業(yè)質(zhì)量管理水平刻不容緩。

（3）應(yīng)大力提倡以水泥混凝土科學(xué)為基礎(chǔ)，通過提高混凝土勻質(zhì)性、控制水膠比，加強(qiáng)濕、熱養(yǎng)護(hù)，減少混凝土磚質(zhì)量波動。