蒸压加气混凝土砌块承重墙抗震性能综述研究

摘要：蒸压加气混凝土砌块是墙体材料改革中能替代粘土砖的一种较为理想的材料。根据国内外对蒸压加气混凝土砌块承重墙的研究，介绍了蒸压加气混凝土砌块的工程应用情况及抗震研究发展现状，指出了这种墙体在抗震研究中仍需解决的关键问题和进一步的研究方向。

关键词：蒸压加气混凝土，砌块，承重墙，抗震性能

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

蒸压加气混凝土砌块是墙体材料改革中的一种较为理想的材料，它以水泥、石灰、硅砂等主要原料经高温高压、蒸汽养护后反映生成的多孔状结晶材料。与传统的砌体材料粘土砖相比，具有不以粘土为原料、自重小、导热系数小、造价低、低碳、能环保等优点。蒸压加气混凝土砌块以主要原料的选用不同分为蒸压粉煤灰砌块和蒸压砂砌块，以工业废料粉煤灰为主要原料的称为蒸压粉煤灰砌块，以天然材料石英砂为主要原料的称为蒸压砂砌块。

1蒸压加气混凝土发展概况

加气混凝土的发源地是欧洲，目前世界上蒸压加气混凝土产品主要应用在四层以下住宅、公寓以及一些公共设施中。1923年瑞典人埃克森取得了以铝粉为发气剂工业化生产加气混凝土的专利，1929年开始用工业化生产加气混凝土制品。第二次世界大战前，加气混凝土的生产地主要集中在瑞典、波兰、芬兰，总产量不超过100万m3/年；第二次世界大战后，西欧、东欧、前苏联、日本等国相继引进加气混凝土生产技术，加气混凝土工业得到了很大的发展，其中德国是加气混凝土的技术中心。在德国，加气混凝土被称为“两性建筑材料”，可满足建筑力学要求和建筑物理要求的双重性能。日本在蒸压加气混凝土板材的花纹加工、图案设计方面位居世界领先水平。由于加气混凝土在国外的研制和应用较早，技术己趋于成熟，在一些发达国家，加气混凝土制品在墙体材料的产量中所占比例已达到了40%。

我国是生产和应用蒸压加气混凝土较早的国家之一。从上世纪50年代末开始研究加气混凝土，60年代引进了瑞典加气混凝土生产成套技术，在北京市加气混凝土厂建成年产量15万立方米的蒸压加气混凝土制品生产线。此后，在天津、上海、南京等地，相继建成100多个生产线。90年代以来，国内生产厂家又陆续引进了德国先进的生产技术和设备，使得蒸压加气混凝土砌块产品的性能有了明显改善，强度有了较大提高。国外技术和设备的引进进一步促进了我国加气混凝土工业的发展，加快了我国加气混凝土技术进步步伐。目前，29个省市已有大大小小的生产企业370多家，生产能力达到2000万m3/年。

2蒸压加气混凝土砌块承重墙抗震性能的研究现状

2.1国外研究现状[1]

在国外，由于大部分加气混凝土砌块应用在四层以下住宅，且不考虑其抗震性能，因此，日本、美国等国家大都对加气混凝土材料的物理力学性能及理论分析方面做了较多研究，对加气混凝土作为承重结构材料应用于多层砌体的抗震性能研究还较少。A.Georgiaaes和J.Marinos于1991年对加气混凝土的微孔结构与收缩之间的关系进行了系统研究，并建立它们之间的函数关系式；N.Narayanan等对蒸压加气混凝土材料的结构及性能进行了全面的总结；W.Hu等对北美地区的多个厂家的多种粉煤灰加气混凝土进行大量的试验研究，而且研究者指出随着材料抗压强度的提高，其抗拉强度也会增大；EhabHamed和OdedRabinovitch对采用横向加强措施的蒸压加气混凝土砌体墙进行了平面外负荷的试验研究；John H. Matthys和 Ronald E. Barnett对蒸压加气混凝土的产品生产、施工应用到设计规定等方面的问题进行了分析研究，Jorge L. Varela等基于14片蒸压加气混凝土剪力墙的低周反复荷载的试验结果，研发了蒸压加气混凝土结构设计的应用程序。1999年美国发起了PATH（Partnership forAdvancing Technology in Housing：PATH，1999）研究，对蒸压加气混凝土材料的各类信息进行研究、归纳、总结。

2.2国内研究现状

从20世纪80年代起，中国建筑东北设计研究院、清华大学、浙江大学、同济大学、天津大学等单位对蒸压加气混凝土的物理和力学性能、砌块墙体和砌块房屋的抗震性能做了初步的探讨。

同济大学对采用专用粘结剂砌筑的伊通砂加气混凝土砌体进行了轴压、偏压、弯曲抗拉和通缝抗剪的基本力学性能试验及设不同构造措施的伊通砌体墙在垂直荷载和水复荷载作用下的抗震性能试验。对基本力学性能的研究表明，采用专用粘结剂砌筑的伊通砌体对砌块的抗压强度的利用率较高，不同等级砌块砌体的抗剪通缝试验的破坏形态有所不同，砌块的强度越高砌体的抗剪强度也越高。对墙体抗震性能试验的研究表明，在墙体内设置的构造柱使墙体承载力提高了50%以上，极限位移提高了3倍以上。

中国建筑东北设计研究院高连玉等对对蒸压加气混凝土砌块的抗压、抗剪性能及采用普通砂浆和专用砂浆砌筑的缩尺砌体墙进行了抗震性能的研究，提出了适合于此类墙体、行之有效的构造措施。研究表明，专用砂浆墙体比普通砂浆墙体的承载力提高了8%。

2004年起，天津大学用缩尺模型对不同构造措施下的蒸压加气混凝土砌体承重墙进行了一系列研究。赵彤，赵全斌对设构造柱和混凝土水平配筋条带的蒸压加气混凝土承重墙的抗震性能进行了研究。研究发现，适当较少构造柱的间距或增加构造柱的数量将能更有效地发挥蒸压加气混凝土砌块墙体的抗震承载力，增加混凝土水平配筋条带的数目，会提高墙体的延性。

李敬明[2]通过6片1/2缩尺试件的水平低周反复荷载试验，研究了高宽比和竖向压应力对蒸压加气混凝土承重素墙体的破坏形式、抗剪强度及变形性能、耗能性能和刚度退化的影响。研究表明，在高宽比相同的情况下，当水平位移相同时，竖向压应力大的墙体刚度比较大；减小高宽比或增大竖向压应力对墙体的抗震抗剪强度有提高，但对墙体的延性有所降低；虽然蒸压加气混凝土砌块的强度比较低，抗剪强度小，但延性较好，可以用于低层住宅结构的承重墙。

蒋伟通过5片1/2缩尺试件研究了不同设置位置的蒸压加气混凝土构造柱墙体的抗震性能，并与粘土砖墙体进行了对比，结果表明加设中构造柱墙体的抗倒塌能力与粘土砖相当。

2006年，费添慧[3]首先对54个小型砌体的抗剪试验，研究了正应力对蒸压加气混凝土砌体抗剪性能的影响，并认为压应力的存在对于蒸压加气混凝土砌体抗剪强度的提高要比砖砌体更有效。为了研究正应力对砌体抗震抗剪性能的影响，又进行了3片蒸压加气混凝土墙体低周反复加载试验，结果表明：竖向压应力比较大的强度出现的竖向裂缝较多，并提高了开裂抗剪强度和极限抗剪强度。

3蒸压加气混凝土砌块承重墙抗震性能研究的关键问题

我国所生产的传统蒸压加气混凝土砌块由于受到原料和生产工艺的限制，生产的砌块强度偏低，应用范围主要集中在非、低抗震区的填充墙、围护墙等非承重墙体上。近年来，通过设置构造措施将蒸压加气混凝土砌块作为承重墙结构，其抗震性能越来越受到研究者的关注的交点，但大多集中在承载力、变形等性能上。基于蒸压加气混凝土砌块的特点，作者认为其抗震性能研究中的关键问题包括：

（1）蒸压加气混凝土砌块承重墙恢复力模型。众所周知，蒸压加气混凝土砌块在构造措施的组合作用下，导致承重墙的恢复力模型较为复杂，目前，尚未见关于设置构造措施的蒸压加气混凝土承重墙恢复力模型方面的研究，因而需要进一步加强这方面的研究。

（2）蒸压加气混凝土砌块之所以应用在承重墙中，是由于构造措施对砌块的约束作用，使承重墙在受力过程中可以共同工作，增加其强度和延性。研究蒸压加气混凝土砌块承重墙抗震性能必须充分考虑构造措施与砌块之间的匹配，以达到最佳的约束效果。因此如何设置构造措施是又一关键问题。

参考文献

[1]吴会阁.设芯柱的蒸压加气混凝土砌块砌体承重墙抗震性能的研究[D].北京工业大学,2011;

[2]李敬明. 蒸压加气混凝土砌块承重墙体抗震性能的试验研究[D].天津大学,2005;

[3]费添慧.蒸压加气混凝土承重砌体剪压符合受力性能试验研究[D].天津大学，2006.