回弹法推定普通混凝土多孔砖抗压强度研究.pdf

2 0 1 5年 第 1 1期 (总 第 3 1 3期) Nu mb e r 1 1 i n 2 0 1 5( T o t a l No 3 1 3) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNoLoGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 1 1 0 3 3 回弹法推定普通混凝土多孔砖抗压强度研究 陈大川 ， 毛迪 ，毛延宾 ( 湖南大学 土木工程学院， 湖南 长沙 4 1 0 0 8 2 ) 摘要： 砌体块材中烧结砖回弹法检测抗压强度应用越来越广泛， 但在非烧结砖 中并未得到推广应用。 通过四川建筑科学研究 院和江苏省建筑科学研究院的墙体共 1 1 0 块试块 ， 对混凝土多孔砖回弹测试时 回弹带肋及不带肋位置 的影响进行了研究； 通过 江苏省建筑科学研究院3片试验墙体 ， 对不同砂浆强度对 回弹值 的影响进行了研究 ； 通过湖南大学结构试验室的 1 2个砌体试 件， 对不同竖向压力 、 试验方法对回弹值 的影响进行了研究 ； 通过对混凝土多孔砖 回弹值 一抗压强度试验数据 的回归分析 ， 得到 以 Z C 4型砖回弹仪的抛物线函数表达式为混凝土多孔砖回弹测强计算式。 关键词：回弹法 ； 混凝土多孔砖 ； 抗压强度 ； 影响因素 ；回归分析 ；回弹测强曲线 中图分类号： T U 5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 1 0 1 2 1 0 5 Re s e a r c h on t h e e v a l u a t i o n o f s t r e n g t h f o r n o r ma l c o n c r e t e p e r f or a t e d br i c k b y r e b o u n d me t h o d CI - N Da c h u a n， MAO Di，MAO Ya nb i n ( Co l l e g e o f C i v i l E n g i n e e ri n g ， Hu n a n Un i v e r s i t y， C h a n g s h a 4 1 0 0 8 2， C h i n a ) Abs t r a c t： F ke d b ric k r e bo u n d me t h od t e s t the c o mp r e s s i ve s t r e n g t h o f ma s o n r y s t r u c t u r e i s us e d mo r e a n d mo r e c o mmo n， bu t h a s n o t b e e n a pp l i e d i n n o nfir e d b ric k Ba s e d o n the t e s t o f 1 1 0 b ric ks c h o s e n f r o m wa l l s b y S i c h u a n I n s t i t u t e o f bu i l d i n g Re s e a r c h a n d J j a n g S U I n s t i tut e o f b u i l d i n g r e s e arc h， t h e di f f e r e n c e s o f the r e b o u n d v a l u e f o r c o n c r e m p e rfo r a t e d b ric k rib b e d a n d wi tho u t ri b be d p o s i tio n h a s b e e n i n v e s ti ga t e d i n t h i s r e s e arc h Th e i n flu e n c e s o f d i f f e r e n t mo r t ar s tre n gth t o r e bo u nd v a l u e wa s s t u d i e d i n a n gs u I n s titut e o f Bu i l d i n g Re s e a r c h I n a d d i t i o n， the i n f l u e n c e s o f d i f f e r e n t v e r t i c a l p r e s s u r e， a n d t e s t me tho d s t o the r e bo u n d va l u e a r e s t ud i e d i n the e x p e rime n t o f 1 2 ma s o n r y s p e c i me n s b y Hu n a n Un i v e r s i t y Ba s e d o n the r e g r e s s i o n an d a na l ys i s o f t h e e x p e rime n t a l d a t a the n g o t ZC4 b ric k r e b o u n d h a mm e r pa r a b o l a f u n c ti o n e x p r e s s i o n fo r c o n c r e t e p e rfo r a t e d b ric k r e b o un d s t r e ng th f o r m u l a Ke y wo r ds ： r e b o u n d me tho d ； n o r ma l c o n c r e t e p e rf o r a t e d b r i c k； c o mp r e s s i v e s t r e n g th ； i n f l u e n ti a l f a c t o r s ； r e g r e s s i o n a n a l y s i s ； s tr e n g t h c a l c u l a t i o n c u r ve f o r r e bo u n d t e s t 0 引 言 混凝土多孔砖在墙体材料 中的应用 日趋广泛 ， 但 回弹 法评定混凝土多孔砖强度 尚无检测依据， 为补充 G B T 5 0 3 1 5 -2 0 1 1 砌体工程 现场检测技术 标准 ， 进一步扩 大 回弹法的适用范围， 湖南大学于 2 0 1 2年 8月至2 0 1 4年 3 月开展了回弹法检测砌 体 中普通混凝 土多孔砖抗压强 度 的试验研究 ， 提出了回弹法检测砌体 中混凝土多孔砖抗 压 强度的一般计算式 。 1测 试 方 法 本次试验研究 的混凝土多孔砖 与普通烧 结砖在长度 与宽度方 向的尺寸一致 ， 因此 在现场测试 时参考 了 砌体 工程现场检测技 术标 准 中烧结砖 测点选 取与 布置 的规 定。 被测试的砖应为外观质量合 格的完 整砖 ， 选取混凝土 多孔砖 的条面为测试面 ， 测试 面应干燥 、 清 洁、 平整 ， 必要 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 2 2 1 基 金 项 目 ： 国家 自然科学基 金资助项 目( 5 0 7 7 8 0 6 7 ) 时应用磨石或者砂轮清 除表面杂物 ， 同时应用毛刷 清理粉 尘 。 每块砖 的测试 面上应均匀 布置 5 个 弹击点 ， 相邻弹击 点的间距不应小于 2 0 m i l l ， 同时弹击点距砖边缘不应小于 3 0 m i l l ， 回弹值读数应估读至 1 ， 计算这 5 个 回弹值 的平均 值 。 2 墙 片与试件制作和回弹仪 选取 2 1 墙 片与试件制作 本次试验研究采用市场上常见标 准规格 的双 L W L 普通混凝土多孔砖 ， 其 孔洞率为 3 3 左右 ， 在 四川省建 筑科学研究 院和江苏省建 筑科 学研究 院各制作 了 3片试 验墙片 ， 在湖南大学结构试验 室制作 了 1 2个标准砌体 试 件 ， 混凝土多孔砖强度为 l 0 2 5 MP a 。 2 2回 弹仪 选 取 本次试验所用的混凝土多孑 L 砖兼具 混凝土构件 和普 通烧结砖 的特点 ， 试验决定采用 Z C 4型砖回弹仪和 Z C 3一 A型混凝土 回弹仪分别对其进行 回弹测试 ， 比较两 种 1 21 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 回弹仪 的测试结果 ， 并分别对这两种 回弹仪的 回弹结果 和 实测抗压强度值进行测强 曲线的拟合 ， 得 出相应的测强曲 线 ， 最后选用相关系数较高的测强曲线 。 3 回弹值 的影响 因素研 究 对于混凝土多孔砖这种新型墙体材料来说， 影响其回 弹值和抗压强度 的因素以及 这些 因素 的影 响程度 尚处于 试验研究当中。 本次试验主要对回弹位置 、 试验方法 、 砂浆 强度 、 竖 向压力的差 异等影 响 因素进行专 门的试 验研究 ， 通过试验数据 ， 分析这些 因素对混凝土多孔砖 回弹法测强 的影响程度 。 。 3 1 回弹 位 置 普通双排孔混凝土多孑 L 砖两端 和中间均有混凝土肋 ， 然而在检测现场进行混凝土多孔砖砌体原位 回弹测试时 ， 一 般并不能很准确 的回弹带肋位 置或不带肋位置 ， 为使 回 弹法应用到混凝土多孔砖中来 ， 必须掌握 回弹其带肋位置 及不带肋位置对 回弹值的影响 。 在四川省建筑科学研究 院的 3片混凝土多孔 砖墙片上随机抽取 7 5块砖 。 先对带 肋位置进行回弹， 得到回弹值 R 1 ； 然后对不带肋位置进行 回弹 ， 得到 回弹值 R 2 。 取 1 5块砖 为一 组 ， 共 5组 ， 分别取 其平均值进行对 比分析 ， 得到回弹混凝土多孔砖不同位置 下的回弹值如 图 1 所示 。 3 O 27 24 21 理1 8 惑l 5 回1 2 9 6 3 1 2 3 4 5 数 据组数 ( a ) Z C 4 型砖 回弹仪 混凝土多孔砖进行回弹值测试。 每块多孔砖均弹击 5个测 点 ， 5 个测点呈一 字型排列。 每块 混凝土多孔砖 砖 回弹测 试完成后 ， 均对其进行 编号 ( 方法一 ) ， 此时得到 的回弹值 为 R 1 ； 用切割机沿水平灰缝 和竖 向灰缝将 昆 凝土多孔砖 砌体试件切割成单块砖 ， 然后利用砂轮将有编号的混凝土 多孔砖表面残余砂浆去除干净并打磨平整 。 按照 G B 2 5 7 7 9 -2 0 1 0 ( 承重混凝土多孔砖 中抗压强度试件 加工 、 养护的方法 J ， 将方法 一 中的砖制作成抗压强度试 块 ， 养 护 7 d后 ， 将其放 置在压力机加 压板 中， 在试块 固定 受压 3 0 k N下 ， 对试块进 行 回弹测试 ( 方法二 ) ， 此 时得 到 的回 弹值为 R 2 j 。 这 1 8 块混凝土多孔砖在两种不同约束 条件 下的回弹值如图 2所示。 3 0 25 2O j 型 慧 1 5 匣 l0 5 0 35 3O 25 邋 2 O 徽 回 1 5 1 0 5 O 试 块 ( a ) Z C 4 型砖 回弹仪 试 块 (b ) Z C3 一 A型混 凝土 回 弹仪 图2两种方法下约束条件差异对回弹值的影响 由图 2可知 ， 当采用 Z C 4型砖 回弹仪 回弹时 ， 回弹数 值差别不大 ， R 2一R 1 范 围为 一 2 6 2 8 ， 平均值 相差 0 9 ； 当使用 Z C 3 一 A型混凝土 回弹仪 回弹时， ， R 2一 R 1 范 围为 一 1 4 2 8 ， 平 均值 相差 0 8 。 部分试块在两种试验方法下 回弹值之差很小， 因此， 在两种试验方法( 不同约束条件) 下试块 的回弹值差异很小 ， 试验方法对 回弹数值 大小 的影 响可忽略。 3 3砂浆 强度 为了研究砌筑砂浆 强度 等级对 昆 凝土 多孔 砖 回弹值 的影响 ， 在江苏省建筑科学研究 院结构试验室进行了如下 试验 ： 对于设计强度等级为 MU I O的 3片混凝土多孑 L 砖 墙 体 ， 采用预拌 水 泥混合 砂 浆砌 筑 ， 设 计 强度 依次 为 M5 、 MI O 、 M1 5 ， 分别对每种强度等级砂浆砌筑的墙体的混凝土 多孔砖砖进行 回弹测试 ， 然后对 其 回弹平均值进 行 比较 ， 如表 1所示 。 表 1 砂浆强度对回弹值的影响 =2 他 9 6 0 O 融 凰 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 由表 1可以看 出， 对于强度等级为 M5 、 M1 0 、 M1 5的 砂浆 ， 无论是使用 Z C 3 一 A型混凝 土 回弹仪进行 回弹测试 还是使用 Z C 4型砖 回弹仪进行回弹测试， 其 回弹平均值 均随着砂浆强度等级的提高而略有增 大， 最大增大值分别 为 0 9和 1 3 ， 即说 明砂浆 的约束 作用对 回弹值 的大小略 有影响 ， 但影响不明显 。 因此在 回弹测试 中， 可不考虑砂浆 强度 的影响。 3 4 竖 向压 力 为探究 回弹法测试时 ， 砌体结构 中处于不 同楼层的块 材 ， 其所受竖 向压力对 回弹值 的影响 ， 本次试 验在湖南 大 学结构试验室共砌筑 了 6个尺 寸为 2 4 0 n l l n 3 7 0 n l l n 8 0 0 m m 的标准砌体试件 ， 采用强度等级为 M1 0的水 泥混 合砂浆 。 砌筑完成并养护一个月后进行 试验 ， 将砌体试件 放置在压力机平 台上 ， 采用压力 机对试件进行 分级加 载 ， 压力数值可以直接从表盘上读取。 为模拟实际房屋各个楼 层的墙体砌块所受 的不 同的竖 向压力 ， 把荷载 分为六 级 ， 从压力为 0开始 加载 ， 荷载每增加 1级 ， 近似代表其 所处 的楼层低 1 层 。 每加 1 级荷载后 ， 静置约 1 0 m i n后进行 回 弹试验 ， 选取每个砌体 试件 中的 1 O块混凝 土多孔砖 在每 级荷载时进行 回弹测试 。 本试验中共 6 试件 ， 对 每个试件分别 在 0 、 2 0 、 4 0 、 6 0 、 8 0 、 1 0 0 k N下进行 回弹 ， 分别得到 6 0个砌块在某一竖向压 力作用下的回弹平均值 。 将竖 向压力 ( F ) 和 回弹平 均值 ( R ) 数 据汇总并描绘成散点图， 如图 3所示。 由图 3可知 ， 使用 Z C 4型 回弹仪 回弹时 ， 竖向压 力 一 回弹平均值 散点连 线大致 呈一条 水平 线 ， 其 围绕 平均 值 R= 2 5 8波动 ， 波 动范围为 一1 0 0 7 ； 使用 Z C 3一 A 型回 弹仪回弹时 ， 竖向压力 一回弹平均值散点连线也大致 呈一 条水平 线 ， 其 围 绕 平 均 值 R ：3 0 5波 动 ， 波 动 范 围 为 一 0 8 - 0 9 。 因此 ， 在使用 Z C 3一 A型回弹仪和 Z C 4型回弹 仪时 ， 可不考虑竖 向压力对 回弹值大小 的影响。 4 9 n,4 强 曲线 的建立 通过在四川省建筑科学研究 院和湖南大学结构试验 枯 回 趔 慧 回 0 2 0 4 0 6 0 8 0 l 0 O 竖 向压力 k N ( a ) Z C 4 砖 回弹仪 U 2U 4U OU U l UU 竖 向压力 k N ( b ) Z C3 一 A型混凝 土回弹仪 图3不同竖向压力对回弹值的影响 室进行 回弹试验 ， 得到 8 0组试 块的 回弹值 一 抗 压强度数 据 ， 然后对其进行 回归分析 。 从 8 0组原始数据来看 ， 对 于 回弹值相 同的一组混凝土多孔砖试块( 2 4块试 块) ， 其组 内各试块的实测抗压强度之间的差值最大可达 1 1 8 MP a ； 8 0组原始数据中回弹值与抗压强度之问的相关系数分别仅 为 0 6 ( Z C 3 一 A型回弹仪) 和 0 5 ( Z C 4型回弹仪) ， 这说明 8 0 组原始数据反映的回弹值和抗压强度之间关系并不显著。 为 了从大量原始数据 中挖掘 出客 观存在 的试块 回弹 值和抗压强度值之 间的相关关 系 ， 对 8 0组原始数据 以 回 弹值相近( 回弹值差不大于 0 5 ) 的 1 1 1 块砖为一组 ， 共得 到 2 2组平均值。 采用对数 函数 、 幂 函数 、 抛物线 和直线 函 数 ， 对 2 2组 回弹值 一 抗 压强度平均值进 行 回归分析 和数 据拟合 ， 分别计算每个 回归计算式 的相关系数 、 平均相 对 误差 ( ) 以及强度相对标准差 ( ) ， 回归计算式及 误 差计算结果如表 2 ( Z C 3一A型 回弹仪 ) 和表 3 ( Z C 4型 回 弹仪 ) 所示 ， 拟合 曲线分别如图 4和 图5所示。 表 2 2 2组回弹值 一抗压强度数据拟合结果( Z C 3一 A型回弹仪 ) 从表 2和 图4可以看 出， 当使用 Z C 3一A型回弹仪进 相关性最好 ， 达 到了 0 8 6 ， 平均相对误差 和相对标准差也 行 回弹测试时 ， 以对数式拟合的回弹值 一抗压强度计算式 较小 ， 分别为 9 1 和 1 2 5 。 表 3 2 2组回弹值 一抗压强度数据拟合结果( Z C 4型回弹仪 ) 1 23 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 回弹值 ( c 1 抛物线函数式 图 4函数曲线拟合结果( Z C 3 一A型回弹仪) 回弹值 ( c ) 抛 物线 函 数 式 ； 2 6 皇 2 4 弱 鬟 ： l 4 1 2 回弹值 f d ) 对 数 函数 式 图5函数 曲线拟合结果I 7 C 4型回弹仪) 从表 3和图 5可以看 出， 当使用 Z C 4型回弹仪时 ， 以 抛物线式拟合 的回弹值 一抗压 强度相 关性最 好 ， 达 到 了 0 8 7 ， 平均相对误差和相对 标准差也最小 ， 分别 为 8 8 和 1 0 7 。 通过与表 2的拟合结果对 比， 可知用 Z C 4型 回弹 仪时拟合 的效果较好 ， 因此选择 Z C 4型砖 回弹仪 作为混 凝土多孔砖 的回弹仪器 ， 以抛物线式表达 的拟合曲线为混 凝土多孔砖 的回弹测强曲线 ， 其表达式为 ： ，= 2 3 0 3 31 1 8 8 R+ 0 0 3 9 R ( 1 ) 简化为 ： ，=2 3 0 31 1 9 R+ 0 0 4 R ( 2) 5测强 曲线的验 证 江苏省 建 筑 科 学 研 究 院 重 点 试 验 室 的 A 2 1 、 A 2 2 、 1 2 4 回弹值 ( d 1 对 数 函数 式 B 2 1 、 B 2 2 、 C 2 1 、 C 2 2 标准试件用 于本次测强 曲线 的验证性 试验 ， 试件采用预拌 水泥 昆 合砂浆砌筑 ， 从这 6个 标准试 件 中随机抽取了 1 O块表面光滑 、 平整 的混凝 土多孔砖进 行 回弹测试 ， 并进行编号 ， 现场 回弹测试完 成后委托 江苏 省建筑科学研究院进行混凝土多孔砖抗压强度测试 。 计算 1 0块混凝土多孔 砖 回弹值 的平 均值 ， 将其代 入 计算式， 计算得到相应的抗压强度换算值， 然后与江苏省 建筑科学研究 院提供的 1 0块混凝土多孔砖抗 压强度实测 值进行 比较分析 ， 并计算其相对误差 ， 结果如表 4所示 。 由表 4可 以看 出， 抛物线 函数式的相对误差为 9 4 ， 说明该计算式作为普通混凝土多孔砖测强计算式具有较 高的检测精度 。 0 8 6 4 2 O 8 6 4 2 ， ： 靴 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 4 验证性试验结果 6 结 论 本试验是关于砌体结构 中混 凝土多孔砖 现场检测方 法 的研究 ， 为了扩大 回弹法的应用范 围， 为相关 规范 的编 制提供依据 ， 通过相关试 验研究 ， 本研究得 到的主要结论 如下 ： ( 1 ) 回弹位置 、 试验方法 ， 砂浆强度和竖 向压力对普通 混凝 土多孔砖的 回弹值大小 略有影响 ， 但影 响不 显著 ， 因 此现场 回弹测试 时可不考虑这些因素对 回弹值的影响。 ( 2 ) 通过试验研究和数据 的回归分析 ， 建立 了适用于 普通混凝 土多 孔砖 的 回弹测强 曲线计 算 式 ： 厂 = 2 3 0 3 1 1 9 R+ 0 0 4 R 。 该测 强计算式 通过验证具 有较高 的检测 精度 ， 验证性试验表明相对误 差仅 为 9 4 ， 对砌体工程 中 混凝土多孔砖 的现场 回弹检测具有 较好 的参考价值 和指 导作用 ， 本研究所建立 的混凝土多孔砖 的回弹测强 曲线适 用 于强度为 1 0 - 2 5 MP a 的普通混凝土多孔砖 。 参考文献： 1 G B T 5 0 3 1 5 -2 0 1 1 ， 砌体工程现场检测技术标准 s 北京 ： 中 国建筑工业出版社 ， 2 0 1 1 ： 1 1 0 5 2 J C 9 4 3 2 0 0 4 ， 混凝土多孔砖行业标准 s 北京： 中国建材工 业出版社 ， 2 0 0 4 ： 1 5 3 陈大川， 罗虎， 刘翔 回弹法推定普通混凝土空心砌块抗压强 度研究E J 湖南大学学报： 自然科学版 ， 2 0 1 3 ， 4 0 ( 1 1 ) ： 1 5 r 4 J C J T 2 3 2 0 1 1 ， 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条管桩壁 0 0 2 4 m 的桩按高速降速约 1 0 0 r mi n 、 初速和高速持 厚达 1 0 5 mm， 比要求的 9 5 mm多 1 0 m m。 管桩布料过程 续时间均延长 1 m i n的离心工艺离心 。 管桩经离 心成型 、 中， 取样测试混凝土拌合物的坍落度并成型混凝土试件测 蒸汽养护后脱模为免蒸压管桩试样 ， 两条桩的外表面光滑 试不同龄期强度， 其结果为表8所示。 表 8 试生产管桩现场取样的混凝土性能 5 结 语 选取四种掺合料 ， 通过正交试验 ， 确定 A、 c两种 为配 制免蒸压管桩混凝土 的掺合料 ， 通过对免蒸压管桩混凝 土 的优化试验 ， 确定 出在本试 验条件下 ， 能满足施 工要求 和 强 度 要 求 的 混 凝 土 基 础 配 合 比 参 数 为 ： 胶 材 用 量 i4 7 0 k g m ， 水胶 比 0 2 3 ， 砂率 3 6 、 聚羧酸减水剂掺量 ( 1 0 浓度) 3 2 - 3 6 。 由此配制 的免蒸压管桩混凝土在 蒸养条件下 ( 8 5蒸汽养护 3 5 h ) 5 d 强度达 到 9 0 MP a ； 试生产试验表明管桩外观质量 良好 ， 强度能满足要求 。 参考 文献 ： 1 张建纲， 毛永琳 ， 乔敏 P H C管桩混凝土免压蒸技术研究 J 混凝土与水泥制品， 2 0 1 2 ( 7 ) ： 3 1 3 3 2 周栋梁， 张建纲， 毛永琳， 等 免压蒸管桩混凝土的制备与性能 研究 J 粉煤灰综合利用 ， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 4 4 4 7 ， 5 4 第一作者 联 系地 址 联系电话 詹镇峰( 1 9 6 4一) ， 男， 硕士 ， 高级工程师 ， 从事水泥基 材料的研究工作。 广州市天寿路 1 1 6号 水利院宿舍 5 栋 8 0 6室( 5 1 0 6 3 0 ) 1 3 71 01 8 7 2 7 0 1 25 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m