筒压法检测混凝土砖及小砌块砌筑水泥砂浆强度的试验研究.pdf

7 8 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 4 0卷第 3期 2 0 1 4年 6月 筒压法检测混凝土砖及小砌块砌筑水泥砂浆 强度的试验研究 刘 怀斌 ， 吴 体 ， 侯 汝欣 ( 1 西华大学建筑与土木工程学院 四川 成都6 1 0 0 3 9 ； 2 四川 省建 筑科 学研 究院 ， 四川 成都6 1 0 0 8 1 ) 摘要： 按照国家标准 G B T 5 0 3 1 5 2 0 1 1中规定的筒压法操作流程， 对混凝土砖及混凝土小砌块砌筑水泥砂浆的 现场检测方法进行了试验研究。通过对 自然养护条件下水泥砂浆试块立方体抗压强度与墙体砌筑砂浆筒压比的 相关分析 ， 认为国标 G B T 5 0 3 1 5 -2 0 1 1中关于烧结砖砌筑水泥砂浆的测强曲线不适用于混凝土砖及小砌块砌筑水 泥砂 浆 ， 并提 出了新 的测强 曲线 。 关键词： 筒压比； 水泥砂浆； 混凝土砖 ； 砌体 中图分类号： T U 5 2 8 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 7 8 0 4 Ex p e r i me n t a l r e s e a r c h o n t e s t i ng s t r e n g t h o f t h e c e me n t m o r t a r i n c o n c r e t e b r i c k a n d s ma l l h o l l o w b l o c k wi t h t h e m e t h o d o f c o mp r e s s i o n i n c y l i nd e r L I u Hu a i b i n 。 W U Ti HOU Ru x i n ( 1 S c h o o l o f Ar c h i t e c t u r e a n d Ci v i l E n g i n e e r i n g ， Xi h u a Un i v e r s i t y ， Ch e n g d u 61 0 0 3 9， C h i n a ； 2 S i c h u a n I n s t i t u t e o f B u i l d i n g R e s e a r c h ， C h e n g d u 6 1 0 0 8 1 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Ac c o r d i ng t o t he o pe r a t i o n a l p r o c e s s e s o ft he me t h o d o f c o mp r e s s i o n i n c y l i n d e r i n t he na t i o na l s t a nd a r d GBT5 0 31 5 2 011， t h e me t h o d f o r s i t e t e s t i n g o f c o n c r e t e b r i c k a n d s ma l l c o n c r e t e b l o c k ma s o n r y c e me n t mo r t a r i s r e s e a r c h e d T h r o u g h t h e c o r r e l a t i o n a n a l y s i s a b o u t t h e c u b e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c e me n t mo r t a r t e s t b l o c k a n d c y l i n d e r p r e s s u r e r a t i o o f ma s o n r y mo rta r i n w a l l i n n a t u r a l c u r i n g c o n d i t i o n s t h e s t r e n g t h c u r v e for ma s o n r y c e me n t mo rta r i n s i n t e r e d b r i c k w a l l i n t h e n a t i o n a l s t a n d a r d GB T 5 0 3 1 5 2 0l 1 d o e s n o t a p pl y t o c o nc r e t e b r i c k a n d s ma l l e o ne r e t e b l o ck ma s o nr y c e me n t mo rta r ， a n d a n e w me a s u r e me n t C HI V e i s p ut f o r wa r d Ke y wo r ds： c y l i n d e r pr e s s ur e r a t i o； c e me n t mo rta r； c o n c r e t e b l o c k s； ma s o n r y 0 引 言 现行 国家标 准 G B T 5 0 3 1 5 2 O l 1 砌体工程 现 场检测技术标准 于 2 0 1 2年 3月 1日开始实施 ， 该标 准适用范围仅限于烧结普通砖和多孔砖。四川 省建筑科学研究院和成都市建工科学研究设计 院对 筒压法检测非烧结 砖 ( 混凝 土普 通砖 、 混凝 土多孔 砖 、 混凝土小砌块 ) 砌 体的砌筑砂浆 ( 水泥砂浆 ) 强 度进行了试验研究。试验墙片 的砌筑 、 标准砂浆试 块的制作 、 养护及试验 均在四川省建筑科学研究 收稿 日期 ： 2 0 1 3 -0 9 2 2 作者简介 ： 刘怀斌( 1 9 8 8一) ， 男 ， 硕士研究生 ， 研究 方向 ： 工程结 构评 价与加固。 基金项 目： 建设部行 业标准 非烧结砖砌体现场检 测技术规程 编制 经费资助项 目 E ma i l 1 0 5 5 2 01 6 3 0 q q C O m 院进行 ， 取样后 的砂浆试样 的筒压试 验在成都 市建 工科学研究设计院进行。 1 试验设计 与试验准备 1 1 试 验材料 水泥： 4 2 5级普通硅酸盐水泥； 砂 ： 天然砂( 粗砂) ； 块材种类 ： 混凝土普通砖 、 混凝土 多孔砖 、 混凝 土小砌块 、 烧结普通砖 ； 砂浆种类 ： 水泥砂浆 ， 配合 比： 1 ： 4 5 、 1 ： 5 5 、 1 ： 7、 1： 8 5、 1： 9 5。 1 2试验墙体 本次试验在实验室 内共砌筑了 l 5片墙体。字 母 A、 B、 C、 D、 E分别代表砌筑水泥砂浆 的配合 比为 1 ： 5 5、 1 ： 7、 1 ： 8 5、 1 ： 4 5 、 1 ： 9 5 ， 字母后 面的数 字 刘怀斌 ， 等： 筒压法检测混凝土砖及小砌块砌筑水泥砂浆强度的试验研究 7 9 1 、 2 、 3 、 4分别代表砖块种类为烧结普通砖、 混凝土 普通砖 、 混凝土多孔砖 、 混凝 土小砌块。编号为 A、 B、 C的墙段 长约 5 0 m， 编号 为 D、 E的墙段长 约 2 0 m， 高均 约为 1 9皮 砖。配合 比为 1 ： 5 5 、 1 ： 7 、 1 ： 8 5 的水泥砂浆均制作 了混凝土砖底模 、 烧结普通 砖底模 、 钢底模的 自然养护和标准养护试块 ， 配合 比 为 1 ： 4 5 、 1 ： 9 5的水泥砂浆制作 了混凝土砖底模 、 烧结普通砖底模的 自然养护试块。 1 3 砂浆试块抗压强度 本次试验研究 以 自然养护 ( 自然温度 、 自然湿 度 ， 7月平均气温为 2 7 ， 平均湿度为 9 0 ) 条件下 的同底模试块强度为准 ， 对砌筑砂浆的筒压试验结 果进行分析。 自然养护条件下不同底模和配合比试块强度见 表 1 表 1 自然 养护条件 下砂 浆试块 强度 Ta b l e 1 Te s t b l o c k S s t r e n g t h o f m o r t a r u n d e r t he c o n d i ti o n s o f n a t u r a l c u r i n g 2 简压试验 2 1 试样制取 砌筑砂浆配合比为 1 ： 5 5 、 1 ： 7 、 1 ： 8 5的墙体， 每片墙划分为 6个测 区； 砌筑砂浆配合 比为 1 ： 4 5 、 1 ： 9 5的墙体 ， 每片墙划分为 3个测区 ， 每个测 区取 备用砂浆 4 0 0 0 g以上。混凝土普通砖、 混凝土多孔 砖以及烧结普通砖的砌体 自墙顶第三条灰缝依次往 下凿取砂浆片， 每两条灰缝为一个测区， 砂浆从距砌 体表面 2 0 m m以里的水平灰缝 中凿取 ； 砂浆片的最 小厚度不小于 5 mm； 混凝土小砌块砌体 的砂浆片在 取样时难 以满足凿取距砌体表 面 2 0 mm 以里灰 缝 的要求 ， 在实际操作 中尽量剔去面层砂浆 ， 且 自墙顶 第三条灰缝开始凿取 ， 依次取满 3个测区。 2 2试验 制取的砂浆 试样 严 格按 照 G B T 5 0 3 1 5 _2 0 1 1 的规定进行试验 ， 具体试验步骤从 略。其 中筒压荷 载为 2 0 k N， 由于 电液式压力试验 机通过人工控制 送油阀调节加荷速度和荷载大小， 所以本次试验荷 载实际控制大小为 l 9 72 1 7 k N， 加荷 时间控制 在 2 0 4 0 S ， 摇筛机摇筛时间为 2 m i n 。 3试验结果及分 析 3 1 筒压法试验数据 根据各组砂浆试样 的筒压试验结果 ， 计算 出单 个试样的筒压 比， 计算 过程详见 国标 G B T 5 0 3 1 5 - 2 0 1 1第 1 0 4 1条 和 l 0 4 2条。根 据 国标 G B T 5 0 3 1 5 2 0 1 1的要求对试验数据进行统计分析 ， 总 质量在 5 0 0 2 5 g内的数据为有效数据 ， 超出此范 围的数据被舍弃 ， 拟合函数 时均采用有效的试验数 据。经归纳整理， 筒压比检测值与同底模且自然养 护的砂浆试块强度的对应关系详见表 2 。 表2 简压比检测值与同底模且自然养护的砂浆 试块 强度 的对 应关 系 Ta b l e 2 Th e c o r r e s p o n din g r e l a t i o n s h i p o f c y l i n d e r pr e s s ur e r at i o de t e c t i on v alue a nd t he s t r e ng th o f t he t e s t b l o c k wi t h s ame bo t t o m mo l d a nd nat ur al c on s e r va t i o n 3 2 原烧结砖砌筑砂浆简压法公式与试验结果 比 较分析 G B T 5 0 3 1 5 _2 0 l 1 砌体工程现场检测技术标 准 关于烧结砖砌体用水泥砂浆的筒压法计算公式 为 ： i =3 4 5 8 ( 叩 i ) ( 1 ) 式 中 i 第 个 测 区 的 砂 浆 强 度 平 均 值 ( MP a ) ： 8 0 四川建筑科学研 究 第 4 0卷 叼 第 i 个测区的砂浆筒压 比平均值 ， 以 小数计 ， 精确至 0 0 l 。 混凝土普通砖 、 混凝土多孔砖 、 混凝土小砌块三 种墙体砌筑砂浆的试验值按式 ( 1 ) 计 算 ， 并与试块 强度做了对比。为了直观的 比较其差异 ， 现绘 出各 类墙体中水泥砂浆筒压法的筒压 比与混凝土底模 自 然养护砂浆试块强度的散点图， 并与原烧结砖砌体 用水泥砂浆公式曲线进行对比( 图 1 3 ) 。 图 l 混凝土普通砖水泥砂浆散点 Fi g 1 S c at t e r p l o t o f t h e c e m e n t mo r t a r i n c o nc r e t e c ommon br i c k 图 2 混凝土 多子 L 砖 水泥砂浆散点 Fi g 2 S c a t t e r p l o t o f t h e c e m e n t mo r t a r i n c o nc r e t e po r o us br i c k 图 3 混凝 土小砌块 水泥砂浆散点 Fi g 3 Sc a t t e r pl ot o f t he c e me nt mor t ar i n c o nc r e t e s mal l bl o c k 由图 1 3可知， 混凝土普通砖 、 混凝土多孔砖 、 混凝土小砌块墙体按式 ( 1 ) 的计算强度与试块强度 相差较大 ， 由此得 出结 论 ， 国标 G B T 5 0 3 1 5 2 O 1 1 中的原烧结砖砌筑水泥砂浆公式不适用于混凝土普 通砖 、 混凝土多孔砖 、 混凝土小砌块的砌筑砂浆 的检 测 ， 需要重新拟合测强 曲线。从试验数据分析还可 看出， 对于相同配合比的砌筑水泥砂浆 ， 混凝土普通 砖 、 混凝土多孑 L 砖 、 混凝土小砌块的砌筑砂浆的筒压 比低于烧结普通砖 的砌筑水泥砂浆的筒压 比。 3 3拟合新测强曲线 根据第 4 2节图表 中各类砖的水泥砂浆筒压指 标散点分布情况 ， 采用一次 函数 、 乘幂 +常数等函数 类型进行 曲线拟合 ， 一次函数 的评价指标采用相关 系数 r ， 乘幂 +常数函数 的评价指标采用相关指数 。混凝土普通砖和混凝土多孔砖 的砌筑水泥砂浆 拟合曲线分别如图4、 图 5所示。 图4 混凝土普通砖水泥砂浆线性及乘幂 +常数拟合 F i g 4 Li n e a r a n d “ p o we r + a c o n s t a n t fit t i n g a b o u t t he c e m e n t mo r t a r i n c o nc r e t e c o mm o n br i c k 图 5 混凝土 多孔砖水 泥砂 浆线性 及乘幂 +常数拟合 Fi g 5 Li ne a r an d “po we r + a c o ns t ant ” fit t i ng a bout t he c e me nt m o r t ar i n c o nc r e t e p or o u s b r i c k 采用 O r i g i n 7 5软件拟合 比较工具来 比较使用 一 次 函数和乘幂 +常数拟合混凝土普通砖和混凝土 多孔砖水泥砂浆这两批数据 ， 用 F检验 确定两批 数据是否存在显著差别， 据此判断是否代表同一个 样本 。 检验结果表明， 两批数据组在 9 5 的置信水平 上 ， 无论是一次函数 比较拟合还是乘幂 +常数 比较 拟合均不存在显著 差异 ， 两批数据代表 同一样本 。 现将两批数据合并后重新进行一次函数和乘幂 +常 数拟合 ， 可以看出两条曲线几乎重合 ( 图 6 ) 。 由于混凝土小砌块水泥砂浆的取样有别于其他 墙体 ， 砌块与砌块之间的水平灰缝较少 ， 取样时难以 严格满足距砌体表面 2 0 m l T l 以里灰缝 的要求 ， 所以 不考虑与其他墙体水泥砂浆数据进行合并， 宜单独 拟合 曲线( 图 7 ) 。 3 4 回归方程及误差分析 将上述各种墙体水泥砂浆 回归公 式列于表 3 ， 对 比分析其相关系数 r 或相关指数 、 标准差 、 按公 刘怀斌， 等： 筒压法检测混凝土砖及小砌块砌筑水泥砂浆强度的试验研究 8 1 1 4 l 2 l 0 8 嘣6 4 2 0 图 6 合并后线性及乘幂 +常数拟 合 Fi g 6 Li n e a r a n d “ p o we r + a c o n s t a n t fit t i n g a bo ut t he c o mbi ne d data 图 7 混凝土小砌块水 泥砂 浆线性及乘幂 +常数拟合 Fi g 7 Li n e a r a n d “ p o we r + a c o n s ta n t ” fi t t i n g a b o u t t he c e me nt mor t ar i n c onc r e t e s ma l l b l o c k 表 3 回归公 式指标分 析 Tabl e 3 I nde x a nal ys i s o f t he r e g r e s s i on e qu ation 式计算砂 浆 强度 与砂 浆试 块 强 度 比较 的平 均误 差 、 回归变异系数 C 。 由表 3可 以看出， 无论是一次 函数还是乘幂 + 常数回归方程， 均能满足工程精度要求 J 。两种测 强曲线各有优缺点。一次 函数计算简单方便 ， 其相 关系数平方后与乘幂 +常数 的相关指数 比较 ， 略低 于后者或持平 ， 回归变异系数也是乘幂 +常数测强 曲线较低， 其他指标相差不大。如选用乘幂 +常数 测强曲线 ， 其精 度要略高 于一 次函数 ， 且 能与 国标 G B T 5 0 3 1 5 2 O l 1中原烧结砖水泥砂浆测强公式衔 接 ， 避免 了函数类型的较大变动 ， 但计算较一次函数 复杂。 i =2 2 1 5 ( 卵 i ) 。 + 0 9 4 ( 3 ) 3 ) 对于混凝 土小砌块 砌体砌筑水泥砂 浆 的筒 压法检i 见 0 ， 分别给 出一次 函数测强公式 ， 见式 ( 4 ) ， 乘幂函数测强公 式见式 ( 5 ) ， 适用水泥砂浆强度 范 围为 M2 5M1 0 。 i =1 8 9 6 r i +1 5 7 ( 4 ) i = 4 8 1 8( 叼 i ) +2 5 0 ( 5 ) 式中 i第 i 个 测 区的砂 浆 强 度平 均 值 ( MP a ) ； 叼 i 第 i 个测区的砂浆筒压 比平均值 ， 以 小数计 ， 精确至 0 0 1 。 上述公式适用的水泥砂浆强度范围不可外推。 4 结 论 参 考 文 献： 1 ) 一次 函数和乘幂 函数 拟合 的各项 评价指标 基本一致且均能满足工程精度要求 ， 二者均可作为 筒压法检测混凝土普通砖 、 混凝 土多孑 L 砖和 昆凝土 小砌块砌筑水泥砂浆的测强公式的形式。 2 ) 鉴于混凝 土普通砖 和混凝土多孔砖水 泥砂 浆两批数据同属一个样本 ， 建议取采用合并后 的公 式 。一次函数测强公 式见式 ( 2 ) ， 乘幂 函数测强公 式见式( 3 ) 。砂浆强度范围应为 M 2 一 M1 5 。 厂 2 =2 0 9 5 叼 i 0 0 3 ( 2 ) 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 2 J G J 7 0 - - 9 0建筑砂浆基本性能试验方法 s 3 周剑平 O r i g i n实用教程 ( 7 5版) M 西 安 ： 西安交通 大学出 版社 ， 2 0 0 7 4 吴体 砌体结构工 程现场检 测技术 M 北 京 ： 中国建筑 工 业出版社 ， 2 0 1 2 5 刘数华 ， 冷发光 ， 罗季英 建筑材料 试验研究 的数 学方法 M 北京： 中国建材工业出版社 ， 2 0 0 6 6 河南省建设工程质量监督总站 主体结构工程检测 M 郑 州 ： 黄河水利出版社 ， 2 0 0 6