砌体结构的检测.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3砌体结构的检测,本章阐述了砌体的损坏机理及砌体结构检测的一般原则，重点介绍了砌体结构的现场检测技术，主要有原位轴压法、扁顶法、原位单剪法和原位单砖双剪法、推出法、筒压法等。,砌体结构包括砖砌体、砌块砌体、石砌体。砌体结构因造价较低在民用多层建筑中得到广泛应用。本章主要介绍砖砌体结构的检测方法，但亦可供其他砌体的检测参照。,1,3.1砌体的损坏机理,砌体开裂的原因主要有,荷载过大、基础不均匀、沉降和温度应力,的作用。,3.1.1荷载引起的裂缝,（1）拉应力破坏。,砖砌的水池、圆形筒仓等构筑物常会发生由于拉应力过大而引起砌体开裂现象。,当砖的标号较高而砂浆与砖的粘结力不足时，就会造成粘结力破坏，裂缝沿齿缝开展（垂直开展或阶梯形开展）；当砖的标号较低，而砂浆强度较高时，砌体就会产生通过砖和灰缝而连成的直缝，这些裂缝多先发生在砌体受力最大或有洞口的部位。,（2）弯曲抗拉破坏。,弯曲抗拉破坏多产生于挡土墙、地下室围墙和建筑物上部压力较小的挡风墙上。弯曲抗拉裂缝有沿齿缝和沿直缝两种形式（图3.1）。,2,（3）轴压和偏压破坏。,轴压破坏主要发生在独立砖柱上。当砖柱上出现贯穿几皮砖的纵向裂缝时，则该纵向裂缝已经成为不稳定裂缝，即在荷载不增加的情况下，裂缝仍将继续发展。此时，砖柱实际上已处在“破坏”状态。,受压破坏是砖砌体结构最常见和最具危害的破坏。,当在砖砌体上支承梁时，梁的有效支承长度a,0,4h（h为梁高），其合力作用点大体在0.4a,0,处。当梁的合力作用点偏离下部承压柱或墙的形心时，就会造成偏心力，在偏心力作用下，砌体的承载能力比轴心受压明显降低。,此外当砖墙砖柱的高厚比较大时，砌体发生纵向弯曲，砌体也会处于偏心受压状态。,（4）局部受压破坏。,这类破坏通常发生在受集中力较大处，如梁的端部。,3,3.1.2地基不均匀沉降引起的裂缝,地基发生的不均匀沉降当超过一些限度后，会造成砌体结构的开裂。,通常又分为以下两种情况：,（1）中间沉降较多的沉降（又称盆式沉降）。,对软土地基通常地基中部的沉降较大，这时房屋将从底层开始出现沿45角方向的斜裂缝，其特点是下层的裂缝宽度较大。,（2）一端沉降较多的沉降。,当地基软硬不均，如一部分位于岩层，一部分位于土层时容易发生。这时房屋将沿顶部开始出现沿45角方向的斜裂缝，其特点是顶层的裂缝宽度较大。当不均匀沉降稳定以后，这类裂缝将不再发展。,4,3.1.3温度裂缝,在昼夜温差大的炎热地区，屋顶受阳光照射温度上升，屋面混凝土板体积膨胀，板下墙体限制了板的变形，在板的推力下，墙向外延伸，墙体中产生拉应力、剪应力，当应力较大时，将产生水平裂缝。在转角处，水平裂缝贯通形成包角裂缝。,5,除顶层的水平裂缝和包角裂缝外，在房屋两端的窗洞口的内上角及外下角还可能出现因温度应力引起的八字形裂缝。,房屋愈长，屋面的保温、隔热效果愈差，屋面板与墙体的相对变形愈大，裂缝亦愈明显。,6,3.2砌体结构检测的一般原则,3.2.1检测程序及工作内容,砌体结构检测工作的程序，应按下列框图进行：,接受委托,调查,确定检测目的、内容和范围,确定检测方法,设备、仪器标定,测试,计算、分析、推定,检测报告,7,3.2.2检测单元、测区和测点的布置,当检测对象为整栋建筑物或建筑物的一部分时，应将其划分为一个或若干个可以独立进行分析的结构单元，每一结构单元划分为若干个检测单元。,每一检测单元内，应随机选择,6,个构件（单片墙体、柱），作为6个测区。当一个检测单元不足6个构件时，应将每个构件作为一个测区。,每一测区应随机布置若干测点。各种检测方法的测点数，应符合下列要求：,（1）原位轴压法、扁顶法、原位单剪法、筒压法：测点数不应少于,1,个。,（2）原位单砖双剪法、推出法、砂浆片剪切法、回弹法、点荷法、射钉法：测点数不应少于,5,个。,8,3.2.3检测方法分类及其选用原则,砌体工程的现场检测方法，按对墙体损伤程度可分为以下两类：,（1）,非破损检测方法,，在检测过程中，对砌体结构的既有性能没有影响。,（2）,局部破损检测方法,，在检测过程中，对砌体结构的既有性能有局部的、暂时的影响，但可修复。,砌体工程的现场检测方法，按测试内容可分为下列几类：,（1）,检测砌体抗压强度,：原位轴压法、扁顶法；,（2）,检测砌体工作应力、弹性模量,：扁顶法；,（3）,检测砌体抗剪强度：,原位单剪法、原位单砖双剪法；,（4）,检测砌筑砂浆强度：,推出法、筒压法、砂浆片剪切法、回弹法、点荷法、射钉法。,9,根据检测目的设备及环境条件可按照下表选择检测方法,10,3.3原位轴压法,3.3.1一般规定,原位轴压法适用于推定240mm厚普通砖砌体的抗压强度。检测时，在墙体上开凿两条水平槽孔，安放原位压力机。,(1)测试部位应具有代表性，并宜选在墙体中部距楼、地面1m左右的高度处；槽间砌体每侧的墙体宽度不应小于1.5m。,(2)同一墙体上，测点不宜多于1个，且宜选在沿墙体长度的中间部位；多于1个时，其水平净距不得小于2.0m。,(3)测试部位不得选在挑梁下、应力集中部位以及墙梁的墙体计算高度范围内。,11,本仪器是根据建设部于2000年7月6号颁布的国家标准GB/T50315-2000砌体工程现场检测技术标准制作而成的一种新式原位现场检测仪器，它具有精度高、误差小、测量准确等特点，是目前较为常用的一种检测仪器。主要技术参数：1.额定压力：600KN2.板限压力：650KN3.最大行程：20mm4.允许系统误差：35.测试范围：24墙体;,原位压力机,12,13,3.3.2原位轴压法的试验步骤,(1)在测点上开凿水平槽孔。,上下水平槽孔应对齐，两槽之间应相距7皮砖。开槽时，应避免扰动四周的砌体；槽间砌体的承压面应修平整。,(2)在槽孔间安放原位压力机。,安放前，在上槽内的下表面和扁式千斤顶的顶面应分别均匀铺设湿细砂或石膏等材料的垫层，垫层厚度可取10mm。,(3)进行试加荷载试验，试加荷载值可取预估破坏荷载的10%。,检查测试系统的灵活性和可靠性，以及上下压板与砌体受压面接触是否均匀密实。,(4)分级加荷，每级荷载可取预估破坏荷载的10%，并应在11.5min内均匀加完，然后恒载2min。,加荷至预估破坏荷载的80%后，应按原定加荷速度连续加荷，直至槽间砌体破坏。当槽间砌体裂缝急剧扩展和增多，油压表的指针明显回退时,槽间砌体达到极限状态。,14,3.3.3试验结果的整理,根据槽间砌体初裂和破坏时的油压表读数，分别减去油压表的初始读数，按原位压力机的校验结果，计算槽间砌体的初裂荷载值和破坏荷载值。,1、槽间砌体的抗压强度应按下式计算,式中fi,j是第i个测区第j个测点槽间砌体的抗压强度;,N fi,j是第i个测区第j个测点槽间砌体的受压破坏荷载值;,A fi,j是第i个测区第j个测点槽间砌体的受压面积.,2、槽间砌体抗压强度换算为标准砌体的抗压强度应按下列公式计算,式中f,mi,j是第i个测区第j个测点标准砌体抗压强度换算值;,该测点上部墙体的压应力，其值可按墙体实际所承受的荷载标准值计算。,15,3、测区的砌体抗压强度平均值应按下式计算,16,3.4扁顶法,扁顶法除能检测砖砌体的强度外，还能检测砖砌体的受压工作应力及砌体的弹性模量。,3.4.1扁顶法的测试装置与变形测点布置,采用扁顶法检测时应根据检测目的分别按图3.5（a）和图3.5（b）布置测试装置及变形测点。检测时，在墙体的水平灰缝处开凿两条槽孔，安放扁顶。加荷设备由手动油泵、扁顶等组成。,17,3.4.2试验方法及步骤,3.4.2.1实测墙体的受压工作应力,1、在选定的墙体上，标出水平槽的位置并应牢固粘贴两对变形测量的脚标。,2、使用手持式应变仪或千分表在脚标上测量砌体变形的初读数，应测量3次，并取其平均值。,3、在标出水平槽位置处，剔除水平灰缝内的砂浆。,4、,使用手持式应变仪或千分表在脚标上测量开槽后的砌体变形值待读数稳定后方可进行下一步试验工作。,5、待读数稳定后，在槽内安装扁顶，扁顶上下两面宜垫尺寸相同的钢垫板，并连接试验油路。进行试加荷载试验，其方法要求同原位轴压法第3款相同。,6、分级加荷进行正式试验。每级荷载应为预估破坏荷载值的5%，并应在1.52min内均匀加完，恒载2min后测读变形值。当变形值接近开槽前的读数时，应适当减小加荷级差，直至实测变形值达到开槽前的读数，然后卸荷。,此时的应力值即为墙体的受压工作应力。,18,本仪器适用于各种建筑结构在长时间过程中的变形，无论是构件制作过程中变形的测量，还是结构在试验过程中变形的观察，均可采用本仪器。它特别适用于野外和现场作结构变形的测试。主要技术参数：1.基距：250mm 2.位移计量程：5mm 3.最小刻度值：40 4.标准针距尺线膨胀系数1.510-6/5.外形尺寸：2807175 6.重量：约0.8kg.,19,3.4.2.2实测墙体的砌体抗压强度或弹性模量,(1)在完成墙体的受压工作应力测试后，开凿第二条水平槽，上下槽应互相平行、对齐。当选用250mm250mm扁顶时，两槽之间相隔7皮砖，净距宜取430mm；当选用其他尺寸的扁顶时，两槽之间相隔8皮砖，净距宜取490mm。,(2)按前述要求，在下槽内安装扁顶。按前述的要求试加荷载。按前述要求正式加荷，直至槽间砌体破坏。,破坏荷载与槽间砌体的受压面积的比值即为槽间砌体的抗压强度。,测区的砌体抗压强度平均值的计算同原位轴压法。,当需要测定砌体受压弹性模量时,，应在槽间砌体两侧各粘贴一对变形测量脚标，脚标应位于槽间砌体的中部，脚标之间相隔4条水平灰缝，净距宜取250mm。试验前应记录标距值，精确至0.1mm。按上述加荷方法进行试验，测记逐级荷载下的变形值。加荷的应力上限不宜大于槽间砌体极限抗压强度的50%。,20,3.5原位单剪法及原位单砖双剪法,3.5.1.1测试部位的选定,为了便于测试时设备的安放以及降低试验对砌体半破损造成的影响，测试部位选在窗洞口或其他洞口以下3皮砖范围内。,21,3.5.1.2测试步骤,（1）在选定的墙体上，应采用振动较小的工具加工切口，并现浇钢筋混凝土传力件。,（2）待现浇构件达到强度后安装千斤顶及测试仪表，千斤顶的加力轴线与被测灰缝顶面应对齐。测量被测灰缝的受剪面尺寸，精确至1mm。,（3）匀速施加水平荷载，使试件在25min内破坏。当试件沿受剪面滑动、千斤顶开始卸荷时，即判定试件达到破坏状态。记录破坏荷载值，结束试验。在预定剪切面（灰缝）破坏，则此次试验有效。,（,4,）计算测点砌体沿通缝的抗剪强度。,22,3.5.2原位单砖双剪法,3.5.2.1原位单砖双剪法的工作状况及测点布置,测点的选择，应符合下列规定：,（1）每个测区随机布置n1个测点，在墙体两面的数量宜接近或相等。以一块完整的顺砖及其上下两条水平灰缝作为一个测点（试件）。,（2）试件两个受剪面的水平灰缝厚度应为812mm。,（3）下列部位不应布设测点：门、窗洞口侧边120mm范围内；后补的施工洞口和经修补的砌体；独立砖柱和窗间墙。,（4）同一墙体的各测点之间，水平方向净距不应小于0.62m，垂直方向净距不应小于0.5m。,23,3.5.2.2试验步骤,1、原位单砖双剪法宜选用释放受剪面上部压应力0作用下的试验方案；当能准确计算上部压应力0时，也可选在上部压应力0作用下的试验方案。,2、当采用释放上部压应力0的试验方案时，应按图3.9所示。掏空水平灰缝，掏空范围由剪切试件的两端向上按45角扩散至灰缝4,掏空长度应小于620mm,大于240mm。,3、将剪切仪主机放入开凿好的孔洞中，使仪器的承压板与试件的砖块顶面重合，仪器轴线与砖块轴线吻合。开凿孔洞过长，在仪器尾部应另加垫块。,4、操作剪切仪，匀速施加水平荷载，直至试件和砌体之间发生相对位移，试件达到破坏状态。加荷的全过程宜为13min。,5、计算试件沿通缝截面的抗剪强度。,24,3.6推出法,推出法适用于推定240mm厚普通砖墙中的砌筑砂浆强度，所测砂浆的强度等级宜为 M1M15。检测时，将推出仪安放在墙体的孔洞内。推出仪由钢制部件、传感器、推出力峰值测定仪等组成，其工作状况如图所示。,25,推出法测点应符合下列要求：,（1）测点宜均匀布置在墙上，并应避开施工中的预留洞口。,（2）被推丁砖的承压面可采用砂轮磨平，并应清理干净。,（3）被推丁砖下的水平灰缝厚度应为812mm。,（4）测试前，被推丁砖应编号，并详细记录墙体的外观情况。,3.6.1推出法的试验步骤,（1）试件加工,（2）安装推出仪，用尺测量前梁两端与墙面距离，使其误差小于3mm。传感器的作用点在水平方向应位于被推丁砖中间，铅垂方向应距被推丁砖下表面之上15mm处。,（3）旋转加荷螺杆对试件施加荷载，加荷速度宜控制在5kN/min。当被推丁砖和砌体之间发生相对位移时，试件达到破坏状态。记录推出值Ni,j。,（4）取下被推丁砖，用百格网测试砂浆饱满度Bi,j。,3.6.2推出法测区砂浆强度的计算方法,26,3.7筒压法,筒压法适用于推定烧结普通砖墙中的砌筑砂浆强度。检测时，应从砖墙中抽取砂浆试样，在试验室内进行筒压荷载试验，测试筒压比，然后换算为砂浆强度。,3.7.1筒压法的适用范围,筒压法所测试的砂浆品种及其强度范围为：,（1）中、细砂配制的水泥砂浆，砂浆强度为2.520MPa；,（2）中、细砂配制的水泥石灰混合砂浆（以下简称混合砂浆），砂浆强度为2.515.0MPa；,（3）中、细砂配制的水泥粉煤灰砂浆（以下简称粉煤灰砂浆），砂浆强度为2.520MPa；,（4）石灰质石粉砂与中、细砂混合配制的水泥石灰混合砂浆和水泥砂浆（以下简称石粉砂浆），砂浆强度为2.520MPa。,筒压法不适用于推定遭受火灾、化学侵蚀等砌筑砂浆的强度。,27,3.7.2筒压法的测试设备,承压筒可用普通碳素钢或合金钢自行制作，也可用测定轻骨料筒压强度的承压筒代替。,其他设备和仪器包括：50100kN压力试验机或万能试验机；砂摇筛机；干燥箱；孔径为5mm、10mm、15mm的标准砂石筛（包括筛盖和底盘）；水泥跳桌；称量为1000g、感量为0.1g的托盘天平。,3.7.3筒压法的试验步骤,（1）在每一测区，从距墙表面20mm以内的水平灰缝中凿取砂浆约4000g，砂浆片（块）的最小厚度不得小于5mm。各个测区的砂浆样品应分别放置并编号，不得混淆。,（2）使用手锤击碎样品，筛取515mm的砂浆颗粒约3000g，在1055的温度下烘干至恒重，待冷却至室温后备用。,（3）每次取烘干样品约1000g，置于孔径5mm、10mm、15mm标准筛所组成的套筛中，机械摇筛2min或手工摇筛1.5min。称取粒级510mm和1015mm的砂浆颗粒各250g，混合均匀后即为一个试样。共制备三个试样。,（4）每个试样应分两次装入承压筒。,（5）将装料的承压筒置于试验机上，盖上承压盖，开动压力试验机，应于2040s内均匀加荷至规定的筒压荷载值后，立即卸荷。,（6）将施压后的试样倒入由孔径5mm和10mm标准筛组成的套筛中，装入摇筛机摇筛2min或人工摇筛1.5min。,（7）称量各筛筛余试样的质量（精确至0.1g），各筛的分计筛余量和底盘剩余量的总和，与筛分前的试样质量相比，相对差值不得超过试样质量的0.5%；当超过时，应重新进行试验。,28,3.7.4筒压法的数据分析,（1）按下式计算标准试样的筒压比:,Ti,j=t1+t2/t1+t2+t3,（3.14）式中Ti,j第i个测区中第j个试样的筒压比，以小数计；,t1、t2、t3分别为孔径5mm、10mm筛的分计筛余量和底盘中剩余量。,（2）按下式计算测区的砂浆筒压比：,Ti=1/3(Ti1+Ti2+Ti3),（3.15）式中Ti第i个测区的砂浆筒压比平均值，以小数计，精确至0.01；,Ti1、Ti2、Ti3分别为第i个测区三个标准砂浆试样的筒压比。,（3）根据筒压比，按下列公式计算测区的砂浆强度平均值。,砌体结构的现状检测技术目前发展迅速,除以上已介绍的常用的原位轴压法、扁顶法、原位单剪法、原位单砖双剪法、推出法、筒压法外，还有砂浆片剪切法、回弹法、点荷法和射钉法，这些方法可详见砌体工程现场检测技术标准（GB/T 503152000），囿于篇幅所限，不再一一介绍。,29,习题与思考题,P31,3.1,3.3,30,