砌体材料及其强度等级优化为：砌体材料与强度等级

砌体是由块体和砂浆砌筑而成的材料，块体和砂浆的强度等级是根据其抗压强度划分的，它是确定砌体在各种受力状态下强度的基础。块体强度等级用符号“MU”（Masonry Unit）表示，砂浆强度等级用符号“M”（Mortar）表示，对于混凝土小型空心砌块砌体，砌筑砂浆的强度级用符号“Mb”表示，灌孔混凝土的强度等级用符号“Cb”表示（其中的符号“b”指的是block）。

1.块　体

块体分为砖、砌块和石材三大类。通常按块体高度尺寸划分砖和砌块，块体高度小于180mm的称为砖，大于180mm的称为砌块。

1）砖

砖是我国砌体结构中应用最广泛的一种块体，历史最悠久。我国目前用作砌体结构的砖主要有烧结普通砖、烧结多孔砖、非烧结硅酸盐砖和混凝土砖四类。

烧结普通砖是以煤矸石、页岩、粉煤灰或黏土为主要原料，经过焙烧而成的实心砖。根据主要原料的不同，分为烧结煤矸石砖、烧结页岩砖、烧结粉煤灰砖和烧结黏土砖等。目前，我国生产的烧结普通砖统一规格为240mm（长）×115mm（宽）×53mm（高）。烧结普通砖可由手工或机械化生产，耐久性、保温隔热性好，生产工艺简单，砌筑方便，在建筑工程中被广泛应用。多用作砌筑单层及多层房屋的承重墙、隔墙和过梁、基础，以及构筑物中的挡土墙、水池和烟囱等，同时还适用于作为潮湿环境及耐高温的砌体。另外，由于生产黏土砖会毁坏大量的农田，浪费资源，目前，许多省、市已经禁止使用烧结普通黏土砖。

烧结多孔砖是指以煤矸石、页岩、黏土或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成、孔洞率不大于35%，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖。我国生产的烧结多孔砖，其孔型和外形尺寸多种多样，主要规格有：KM1型190mm×190mm×90mm、KP1型240mm×115mm×90mm、KP2型240mm×180mm×115mm，如图5.5所示。以上型号中字母K表示“空心”，P表示“普通”，M表示“模数”。

图5.5　烧结多孔砖

非烧结硅酸盐砖通常是指经压力釜蒸汽养护而制成的实心砖，常用的有蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖、炉渣砖和矿渣砖等，其规格尺寸同烧结普通砖。这种砖由于未经焙烧，所以不宜砌筑处于高温环境下的砌体。

蒸压灰砂普通砖是以石灰等钙质材料和砂等硅质材料为主要原料，经坯料制备、压制排气成型、高压蒸汽养护而成的实心砖，简称灰砂砖，如图5.6所示。用料中石英砂一般占80%～90%，石灰一般占10%～20%，色泽一般为灰白色。

蒸压粉煤灰普通砖是以石灰、消石灰（如电渣）或水泥钙质材料与粉煤灰等硅质材料及集料（砂等）为主要原料，掺加适量石膏，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖，简称粉煤灰砖，如图5.7所示。

图5.6　蒸压灰砂普通砖

图5.7　蒸压粉煤灰普通砖

炉渣砖又称煤渣砖，是以炉渣为主要原料，掺配适量的石灰、石膏或其他碱性激发剂，经加水发拌、消化、轮碾和蒸压养护而成。

矿渣砖是以未经处理的高炉矿渣为主要原料，掺配一定比例的石灰、粉煤灰或煤渣，经过原料制备、搅拌、消化、轮碾、半干压成型以及蒸汽养护等工序制成。

混凝土砖是指以水泥为胶凝材料，以砂、石等为主要集料，加水搅拌、成型、养护制成的一种多孔的混凝土半盲孔砖或实心砖。多孔砖的主要规格尺寸为240mm×115mm×90mm、240mm×190mm×90mm、190mm×190mm×90mm等；实心砖的主要规格尺寸为240mm×115mm×53mm、240mm×115mm×90mm等。

2）砌　块

砌块包括普通混凝土砌块和轻集料混凝土砌块，是指采用普通混凝土或利用浮石、火山渣、陶粒等为骨料的轻骨料混凝土制成的实心或空心砌块。轻集料混凝土砌块包括煤矸石混凝土砌块和孔洞率不大于35%的火山渣、浮石和陶粒混凝土砌块。砌体外形尺寸可达标准砖的6～60倍，采用大尺度砌块替代砖，可以减轻劳动量，加快施工进度。按尺寸大小可分为小型砌块、中型砌块和大型砌块三种，我国通常把砌块高度为180～350mm的称为小型砌块，高度为360～900mm的称为中型砌块、高度大于900mm的称为大型砌块，混凝土空心砌块的重力密度一般为12～18kN/m3。采用较大尺寸的砌块来代替砖砌筑砌体，可以减轻劳动量，加快施工进度。

我国目前在承重墙体中使用最为普遍的是混凝土小型空心砌块（图5.8），它是由普通混凝土或轻集料混凝土制成。主要规格尺寸为390mm×190mm×190mm，空心率一般为25%～50%，简称混凝土砌块或砌块。尺寸较小、自重较轻、型号多、使用灵活、便于手工操作，目前在我国应用很广泛。中型、大型砌块尺寸较大、自重较重，适用于机械起吊和安装，可提高施工速度、减轻劳动强度，但其型号不多，使用不够灵活，在我国很少采用。小型砌块使用灵活，中型和大型砌块则需要吊装机械。空心砌块孔洞率较大，一般为40%～60%，使砂浆和块体的结合较差，因而砌块砌体的整体性和抗剪性能不如砖砌体。

图5.8　混凝土小型空心砌块

3）石　材

在建筑工程中常用的石材有重质岩石（重力密度≥18kN/m3）和轻质岩石（重力密度＜18kN/m3）。但石材导热系数大，在寒冷及炎热地区不宜作为建筑物外墙。重质岩石具有强度高、抗冻与抗气性能好等优点，但传热性较高，可用于砌筑条形基础、承重墙及重要房屋的贴面装饰材料，但用于砌筑炎热及寒冷地区的墙体时，因其保温性能差需要较大的墙厚而显得不经济。轻质岩石容易加工，传热性小，可有效地用作外墙砌体，但其抗冻性和抗水性很低。

天然石材根据其外形和加工程度，可分为料石和毛石两种。料石又可分为细料石、粗料石和毛料石。细料石：通过细加工，外形规则，叠砌面凹入深度不大于10mm，截面的宽度、高度不小于200mm且不小于长度的1/4。粗料石：规格尺寸同上，叠砌面凹入深度不大于20mm。毛料石：外形大致方正，一般不需加工或稍加工修正，高度不小于200mm，叠砌面凹入深度不大于25mm。毛石：形状不规则、中部厚度不小于200mm的块石。

2.块体材料的强度等级

块体强度等级是按标准试验方法得到的极限抗压强度，按规定的评定方法确定的强度值称为该块体的强度等级，用符号“MU*”表示，其后数字表示块体的抗压强度值，单位为MPa（N/mm2）。

1）砖的强度等级

砖的强度等级由抗压强度（10块平均值、单块最小值）和抗折强度（5块平均值，单块最小值）综合确定。烧结普通砖的抗压强度采用的试件为两个半砖（115mm×115mm×120mm）中间用一道水平灰缝连接。确定蒸压粉煤灰砖的强度等级时，其抗压强度应乘以自然碳化系数，当无自然碳化系数时，可取人工碳化系数的1.15倍。空心块材的强度等级是由试件破坏荷载值除以受压毛面积确定的，在设计计算时不需再考虑孔洞的影响。对于蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖、烧结多孔砖以及混凝土多孔砖，为了防止其过早断裂，在确定强度等级时，除依据抗压强度外，还应满足按相应强度等级规定的抗折强度要求，该项要求通常用折压比表示。

烧结普通砖、烧结多孔砖的强度等级分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五个等级，蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖强度等级分为MU25、MU20和MU10三个等级，混凝土普通砖、混凝土多孔砖的强度等级分为MU30、MU25、MU20和MU15四个等级。

2）砌块的强度等级

砌块的强度等级是根据3个试块单块抗压强度平均值确定，按毛截面面积计算的平均抗压强度值来划分。当确定掺有粉煤灰15%以上的混凝土砌块的强度等级时，其抗压强度应乘以自然碳化系数，当无自然碳化系数时，可取人工碳化系数的1.15倍。混凝土砌块、轻集料混凝土砌块的强度等级为MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5五个等级。

3）石材的强度等级

由于石材的大小和规格不一，石材的强度等级通常用3个边长为70mm的立方体试块进行抗压试验，按其破坏强度的平均值而确定。石材的强度划分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20七个等级。试件也可采用表5.1所列边长的立方体，但应对试验结果乘以相应的换算系数后方可作为石材的强度等级。

表5.1　石材强度等级的换算系数

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3.砂　浆

砂浆是由砂、无机胶结料（水泥、石灰、石膏、黏土等）按一定比例加水搅拌而成。砂浆在砌体中所占体积虽小，但它却能将砌体中的块材粘结成整体，使其共同工作，并抹平砖石表面，使砌体受力均匀，从而改善块材在砌体中的受力状态，同时也改善了砌体的透气性、保温隔热性和抗冻性能。

1）砂浆的种类

砌体中常用的砂浆可分为普通砂浆和专用砂浆两大类。而普通砂浆又有水泥砂浆、混合砂浆和非水泥砂浆三种，专用砂浆有蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖专用砂浆和混凝土砌块（砖）专用砂浆两种。

（1）普通砂浆

①水泥砂浆。是由水泥、砂和水按一定配合比拌制而成，为不掺石灰、石膏等塑化剂的纯水泥砂浆。这种砂浆强度高，耐久性好，能在潮湿环境下硬化。但是，其和易性和保水性较差，施工难度较大。宜在对强度和耐久性有较高要求，以及在地面或防潮层以下的砌体中采用。

②混合砂浆。是在水泥砂浆中加入一定量的塑化剂的砂浆。例如水泥石灰砂浆、水泥石膏砂浆等。混合砂浆具有较好的和易性和保水性，砌筑方便，适用于一般地面以上的墙、柱砌体。

③非水泥砂浆。一般指不含水泥的石灰砂浆、黏土砂浆和石膏砂浆等，其强度和耐久性都较差，只适宜于砌筑承受荷载不大的砌体或临时性建筑物、构筑物。

（2）专用砂浆

①蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖专用砂浆。由水泥、砂、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分，按一定比例，采用机械拌和制成，专门用于砌筑蒸压灰砂砖或蒸压粉煤灰砖砌体，且砌体抗剪强度应不低于烧结普通砖砌体取值的砂浆。砌筑蒸压灰砂砖或蒸压粉煤灰砖由于其表面光滑，与砂浆粘结力较差，砌体沿灰缝抗剪强度较低，为了保证砂浆砌筑时的工作性能和砌体抗剪强度不低于用普通砂浆砌筑的烧结普通砖，应采用粘结强度高、工作性能好的专用砂浆。

②混凝土砌块（砖）专用砌筑砂浆。由水泥、集料、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分，按一定比例，采用机械搅拌和制成，专门用于砌筑混凝土砌块的砌筑砂浆，简称砌块专用砂浆。对于块体高度较高的普通混凝土砖空心砌块，普通砂浆很难保证竖向灰缝的砌筑质量，因此需采用与砌块相适应的专用砂浆。

2）砂浆的强度等级

砂浆的强度等级采用6块边长为70.7mm的立方体试块，在标准条件下养护28d（ 石膏砂浆为7d）后进行抗压试验所得的以MPa表示的抗压强度平均值确定，确定砂浆强度等级时应采用同类块体为砂浆强度试块底模。烧结普通砖、烧结多孔砖采用的普通砌筑砂浆的强度等级为M15、M10、M7.5、M5和M2.5。其中M表示砂浆，其后数字表示砂浆的强度大小（单位为MPa）。毛料石、毛石砌体采用的砂浆强度等级为M7.5、M5和M2.5。蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体采用的专用砌筑砂浆的强度等级用Ms 标记，其强度等级有Ms15、Ms10、Ms7.5和Ms5。混凝土普通砖、混凝土多孔砖、单排孔混凝土砌块和煤矸石混凝土砌块砌体砌筑砂浆的强度等级用Mb标记，其强度等级有Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5和Mb5。双排孔或多排孔轻集料混凝土砌块砌体采用的砂浆强度等级为Mbl0、Mb7.5和Mb5，当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌体强度时，可按砂浆强度为零来确定其砌体强度。

3）对砂浆的质量要求

为了满足工程设计需要和施工质量，砂浆应当满足以下要求：

（1）砂浆应有足够的强度，应符合砌体强度及建筑物耐久性要求。

（2）砂浆应具有较好的和易性，保证砂浆在砌筑时能很容易且较均匀地铺开，以提高砌体强度和施工劳动效率。砂浆的可塑性指是砌体砌筑过程中砂浆的流动性，用锥体沉入砂浆中的深度测定。锥体的沉入深度可根据砂浆的用途来规定。对实心砖砌体，要求沉入量为70～100mm；对空心砖砌体，要求沉入量为60～80mm；对砌块砌体，要求沉入量为70～100mm；对石砌体，要求沉入量为30～50mm。

（3）砂浆应具有适当的保水性，使其在存放、运输和砌筑过程中不出现明显的泌水、分层、离析现象，以保证砌筑质量、砂浆的强度和砂浆与块材之间的粘结力。保水性可由分层度衡量，在新拌砂浆静置30min后，以上、下层砂浆沉入量的差值来表示分层度，一般要求砂浆分层度不大于20mm。在砂浆中增加石灰膏或黏土浆可以改善砂浆的保水性。

4.混凝土砌块灌孔混凝土

混凝土砌块灌孔混凝土是由水泥、集料、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分，按一定比例，采用机械搅拌后，用于浇注混凝土砌块砌体芯柱或其他需要填实部位孔洞的混凝土，简称砌块灌孔混凝土。灌孔混凝土应具有较大流动性，其坍落度应控制在200～250mm。

在混凝土小型砌块建筑中，为了提高房屋的整体性、承载能力和抗震性能，常在砌块孔洞中设置钢筋并浇入灌孔混凝土，使其形成钢筋混凝土芯柱。在有些混凝土小型砌块砌体中，虽然孔内并没有配钢筋，但为了增大砌体的横截面积或为了满足其他功能要求，也需要灌孔。根据灌孔尺寸大小和灌注高度不同，灌孔混凝土又分为粗灌孔混凝土和细灌孔混凝土。二者的区别为细灌孔混凝土中不加碎石（豆石），仅为一定比例的水泥、砂子和水，有时还加少量白灰。

为了保证施工质量，要求灌孔混凝土既容易灌注又不致离析，并能保证钢筋的正确位置。混凝土砌块砌体的灌孔混凝土强度等级不应低于Cb20，且不应低于1.5倍的块体强度等级，灌孔混凝土强度指标取同强度等级的混凝土强度指标。

5.砌体材料的选择

在砌体结构设计中，块体及砂浆的选择既要保证结构的安全可靠，又要获得合理的经济技术指标。一般应按照以下的原则和规定进行选择：

（1）应根据“因地制宜，就地取材”的原则，尽量选择当地性能良好的块材和砂浆材料，以获得较好的技术经济指标。

（2）要根据设计计算选择强度等级适宜的块体和砂浆，以满足砌体结构构件对承载力的要求。

（3）要保证砌体的耐久性和抗冻性。所谓耐久性就是要保证砌体在长期使用过程中具有足够的承载能力和正常使用性能，避免或减少块体中可溶性盐的结晶风化导致块体掉皮和层层剥落现象。另外，块体的抗冻性能对砌体的耐久性有直接影响。抗冻性的要求是要保证在多次冻融循环后块体不至于剥蚀及强度降低。一般块体吸水率越大，抗冻性越差。

（4）砌体中的砂浆不但应有足够的强度，还应具有一定的和易性（可塑性）以便于砌筑，具有一定的保水性以保证砂浆硬化所需要的水分。一般情况下，砌体常采用混合砂浆砌筑，地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙体，采用水泥砂浆砌筑。

表5.2　地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间墙所用材料的最低强度等级

表5.3　砌体结构的环境类别

（5）设计使用年限为50年时，地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙或环境类别2的砌体，所用材料的最低强度等级应符合表5.2的规定，砌体结构的环境类别见表5.3。在冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体，不宜采用多孔砖；如采用时，其孔洞应用不低于M10的水泥砂浆预先灌实；当采用混凝土空心砌块时，其孔洞应采用强度等级不低于Cb20的混凝土预先灌实。对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，表中材料强度等级应至少提高一级。

（6）设计使用年限为50年时，处于环境类别3～5等有侵蚀性介质的砌体材料应符合下列规定：

①不应采用蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖。

②应采用实心砖，砖的强度等级不应低于MU20，水泥砂浆的强度等级不应低于M10。

③混凝土砌块的强度等级不应低于MU15，灌孔混凝土的强度等级不应低于Cb30，砂浆的强度等级不应低于Mb10。

④应根据环境条件对砌体材料的抗冻指标、耐酸、耐碱性能提出要求，或符合有关规范的规定。