砂浆片局压法推定混凝土砖砌体中砂浆强度的试验研究.pdf

6 2 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 O卷第 5期 2 0 1 4年 1 O月 砂浆片局压法推定混凝土砖砌体中砂浆 强度的试验研究 汪建兵 ， 吴 体 ， 李碧雄 ( 1 四川省建筑科学研究院， 四川 成都6 1 0 0 8 1 ； 2 四川大学建筑与环境学院， 四川 成都6 1 0 0 6 5 ) 摘要 ： 现行国家标准 G B T 5 0 3 1 5 2 0 1 1 砌体工程现场检测技术标准 所列各技术方法仅适用于烧结普通砖及烧 结多孔砖砌体中砂浆强度的推定， 而混凝土普通砖与多孔砖砌体中砂浆强度的现场检测方法 目前缺乏相应的标准 依据。通过采用砂浆片局压法推定混凝土普通砖与多孔砖砌体中砂浆强度的试验研究 ， 验证砂浆片局压法推定烧 结普通砖砌体中砂浆强度的换算公式， 并提出砂浆片局压法推定混凝土普通砖和多孔砖砌体中砂浆强度的换算方 法 及测强公 式。 关键词 ： 混凝土普通砖 ； 混凝土 多孔砖 ； 砂浆强度 ； 砂浆 片局压法 中图分 类号 ： T U 5 2 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 6 20 4 The m e t ho d o f l o c a l c o mpr e s s i o n o n m o r t a r fla k e de t e c t i n g t h e s t r e n g t h o f ma s o n r y mo r t a r i n c o nc r e t e b r i c k WANG J i a n b i n g 一， W U T i ， L I B i x i o n g ( 1 S i c h u a n P r o v i n c i a l A c a d e m y 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 ； 2 C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r e a n d E n v i r o n m e n t ， S i c h u a n U n i v e r s i t y ， C h e n g d u 6 1 0 0 6 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e t e c h n i c a l me t h o d r e c o mme n d e d b y t h e c u r r e n t n a t i o n a l s t a n d a r d “T e c h n i c a l s t a n d a r d f o r s i t e t e s t i n g o f ma s o n r y e n g i n e e r i n g ” ( GB T 5 0 3 l 5 2 0l 1 1 c a n o n l y b e u s e d t o d e t e c t t h e mo r t a r s t r e n g t h o f fi r e d c o mmo n b ri c k ma s o n r y a n d fi r e d p e rfo r a t e d b ri c k ma s o n r y， w h i l e s t i l l l a c k s s t a n d a r d o f d e t e c t i n g t h e c o n c r e t e c o mmo n b ric k ma s o n ry a n d t h e c o n c r e t e p e rf o r a t e d b r i c k ma s o n r y a t p r e s e n t I n t e r ms o f t h e e x p e r i me n t a l r e s e a r c h t o d e t e c t t h e mo aa r s t r e n g t h o f c o n c r e t e c o mmo n b r i c k ma s o n r y a n d c o n c r e t e p e rf o r a t e d b r i c k ma s o n r y wi t h t h e me t h o d o f l o c a l c o mp r e s s i o n o n n l o r t a r fl a k e， t h e c o n v e r s i o n f o r mu l a h a s b e e n v e ri fi e d， wh i c h i s d e r i v e d f r o m d e t e c t i n g t h e mo r t a r s t r e n g t h o f fi r e d c o mmo n b ric k ma s o n r y w i t h t h e me t h o d o f l o c a l c o mp r e s s i o n o n mo r t a r fl a k e， a n d t h e c o n v e r s i o n f o r mu l a a n d t h e s t r e n g t h f o r mu l a h a s b e e n p u t f o r w a r d， w h i c h i s d e r i v e d f r o m d e t e c t i n g t h e mo r t a r s t r e n g t h o f c o n c r e t e c o mmo n b r i c k ma s o n ry a nd c o n c r e t e p e rfo r a t e d b r i c k ma s o nr y wi t h t i l e me t h o d o f l o c a l c o mp r e s s i o n o n mo rta r fla ke Ke y wo r ds： c o n c r e t e c ommo n b r i c k； c o n c r e t e pe rfo r a t e d br i c k； mo r t a r s t r e ng t h； t he me t ho d o f l o c a l c o mpr e s s i o n o n mo r t a r fla ke 0 引 言 国家标准 G B T 5 0 3 l 5 _2 0 1 1 砌体工程现场检 测技术标 准 是 由 G B T 5 0 3 1 5 -2 o 0 0进行 修订 而 成 ， 自2 0 1 2年 3月 1日实施 。该标准的修订进一步 明确了各检测方法的特点、 用途和限制条件 ； 将适用 范围从主要适用于烧结普通砖砌体扩大至烧结多孔 砖砌体； 同时引入了检测砂浆抗压强度的新方法 ， 即 砂浆片局压法 。 收稿 日期 ： 2 0 1 4 3 - 1 0 作者简介 ： 汪建兵( 1 9 8 0一) ， 男 ， 甘 肃静 宁人 ， 工程 师 ， 硕 士研究 生 ， 主要从事建筑结构检测鉴定 、 加固设计 工作 。 Em m i l ： w j b _ 8 8 8 s o h u c o m 砂浆片局压法是江苏省建筑科学研究院等单位 于 1 9 9 6年开始系统进行 的试验研究 ， 通过验证性试 验及较长时间的试点应用 ， 并编制 了推荐性行业标 准 J G J T 2 3 4 2 0 l 1 择压法检测砌筑砂浆抗压强度 技术 规 程 。为 推 广 使 用 该 方 法 ， 在 修 订 G B T 5 0 3 1 5 -2 0 0 0时 ， 将该方法 纳入其 中， 考虑到该方 法检测砂浆片承受局部抗压荷载 ， 将该方法的名称 改为“ 砂浆片局压法” 。 目前我 国砌体结构 中广泛应用 的混凝 土普通 砖、 昆 凝土多孔砖， 其砌筑砂浆强度的推定仍然是一 个空 白。本文通过采用局压 法对混凝土普通砖 、 多 孔砖砌体 中砂浆强度进行检测评定 的试验研究 ， 探 寻采用局压法推定混凝土普通砖 、 多孔砖 砌体 中砂 浆强度的经验 回归公式 。 ，等 ： 砂浆 l 【 局 法推定混凝土砖砌体 一 I 陟浆姒度 的试验研究 6 3 1 试验准备 1 1 原 材 料 本次试验选用 国内普遍使用 的 3 2 5级普通硅 酸盐水 、 火然砂 ( 中砂 ) 眦 而成 的水泥砂浆 ， 配 合比分圳 1 ： 4 5、 1 ： 5 5、 l ： 7 0、 1 ： 8 5 、 1 ： 9 5 ； 砌 体块材选川混凝 土普通砖 、 混凝土多孔砖及烧结普 通 砖 。 1 2主要试验设备、 仪器、 工具 本次试验采川 的局压仪 用 L 1 ； 其他 有关砂浆 试块所J l 1 仪器及设备工具略。 图 l 局压仪 Fi g1 Loc al c ompr e s s i o n i ns t r ume nt 1 3 墙体的砌筑 试验审 I 大 j 共砌筑 r 1 5片模拟墙体 ， 砌筑砂浆 ( 采用水泥砂浆， 以下同) 的配合 比分别为 1 ： 4 5 、 l ： 5 5、 1 ： 7 0 、 l ： 8 5、 1 ： 9 5， 砖块种类为烧结普通砖 、 混凝土将通砖 、 混凝 土多孔砖。其 中砂浆配合 比为 1 ： 5 5、 l ： 7 0、 1 ： 8 5的墙段 K约 5 0 m， 砂浆 合 比 为 1 ： 4 5、 l ： 9 5的墙段 长约 2 0 n ， 墙高均约 为 1 9 皮砖 。 1 4砂浆试块标准抗压强度 试块圳作时问为2 0 1 2年 6月 2 7日至 2 0 1 2年 7 月4 H， 抗 试验 H期为 2 0 l 2年 l 0月 2 5日。养护 条件 ： 自然温 、 自然湿度下进行养护 ( 7月平均气 温约为 2 7 C， 卡 H 刈 湿度约为 7 0 9 0 ) 。夺次 试 验以 闩然养护条件下的试块强度作为墙体砌筑砂浆 的实际强度进行分析 ， 试块啦度见表 l 。 表 1 自然养护条件下不同底模 、 配合比试块 强度 Ta bl e 1 The t e s t b l o c k s t r e ng t h wi t h di ffe r e nt bo t t o m mo l d an d m i x pr opo r t i on u nde r s t anda r d c ur i ng 眦 比 1 ： 9 5 l ： 8 5 1 ： 7 0 1 ： 5 5 1 ： 4 5 混凝上底梭试块强度 MI a 1 7 2 2 5 8 4 1 2 8 0 4 I 3 9 3 烧结 砖底 艇 酞块 堕 MP d 2 7 5 4 3 7 6 4 7 1 0 6 8 1 6 7 6 2局压法试验 2 1 试样制取 每片抛凝土普通砖 、 多孔砖墙体和烧结普通砖 墙体均作为一个测区， 对砌筑砂浆配合 比为 1 ： 5 5 、 1 ： 7 0 、 1 ： 8 5的大墙 片， 每 片墙设置 3 0个测点 ， 砌 筑砂浆配合 比为 1 ： 4 5 、 l ： 9 5的短墙片， 每片墙 设 置 l 5个测点。 每个测点制取 1 块局 试件 ， 采用 电动 切割机 及角磨机制备砂浆试件 ， 砂浆试件 厚度控制在 8 1 6 m i l l 之问； 截面边长 3 0 5 0 l n n l ， 试件制备 2 图 3 图2试 件制备 图3试件 Fi g 2 Spe c i me ns pr e pa r a t i on Fi g 3 Spe c i men 2 2 试验 制取 的 试件按 G B T 5 0 3 l 5 2 0 1 l的规定进 行 试 验 。 3 数据分析 3 1 现行国家标准公式 以下 对 G B T 5 0 3 1 5 0 l 1中的砂浆 片J I lj 法 ( 推荐性行业标准 J G J T 2 3 4 2 0 I 1中所述择 法) 的砌筑砂浆抗瓜强度换算公式作简要说明。 1 ) 个砂浆试件的局J K 蚀 I I I 度， 按下式计钟： ： = ( 1 ) 式中 第 i 测 区第 个砂浆 试件的 l K强 度 ， 精确至 0 1 MP a ； ， v 第 i 测区第 个砂浆 试件 的局 倚 载值 ， 精确 1 N； 试件受压 积 ， 取 7 8 5 4 n 1 n 1 ； 第 i 测区第 个砂浆试仲 度换 系数 ， 按表 2收值。 表 2 砂浆试件厚度换算 系数 Ta bl e 2 The t hi c kne s s c onv e r s i o n c o e f fic i e nt o f mor t ar s p e c i me n s 堕 壁堕 ! ! I I ! 竖丝 堡翌 ： 墨 墼 ： 垄 ： ! ! ： ： ! ! ： ： ： ： ： ： ! ： ： ： 竺 注： 表中术列H ； 的值 L fj 川内插法术得 2 ) 每个测区的局压强度平均值按下式计 ： 1 5 ， = 1 ( 2 ) lI 式 中 第 i 测 区砂浆试件局压强度 fL 均值 ， 四川建筑科学研究 第 4 0卷 精确至 0 1 MP a 。 3 ) 测 区砂浆抗 压强度 换算值 ， 按 下列 公式 计 算。 对水泥砂浆， 按下式计算 ： = 0 6 3 ( 3 ) 对混合砂浆 ， 按下式计算 ： = 0 5 1 印 ( 4 ) 式中 第 测区砂浆抗压强度换算值 ， 精 确至 0 1 MP a 。 本次试验研究工作中， 砂浆试件厚度对局压强 度的影响按照现行推荐性行业标准 择压法检测砌 筑砂浆抗压强度技术规程 的相关要求计算 。 3 2现行国家标准换算强度的比较 按照 G B T 5 0 3 1 5 2 0 1 1 、 J G J T 2 3 4 2 0 1 1 关于 局压法的相关公式 ， 分别计算烧结普通砖砌体 、 混凝 土普通砖砌体 、 混凝土多孔砖砌体 中各检测单元砌 筑砂浆的换算抗压强度与 自然养护条件下 、 同底模 试块强度进行比较 ， 具体见表 3一表 4 。 表3 局压法检测烧结普通砖砌体中砂浆 强度与试块强度的对比 Ta b l e 3 Co mp a r i s o n t h e mo r t a r s t r e n g t h a n d t h e ma s o n r y s t r e n gth o f fi r e d c o mmo n b r i c k ma s o n r y de t e c t e d by l o c aI c o m pr e s s i o n me t ho d 砌体砂浆 烧结砖砌体 普通砖底模 配合 比 砂浆抗压强度换算平均值 M P a 砂浆试块抗压强度 M P a 表 4 局压法检测 混凝 土普通砖 、 多子 L 砖砌体 中 砂浆强度与试块强度的对比 Ta bl e 4 Compar i s on t h e mo r t a r s t r e ngt h a nd t he ma s o nr y s t r e n gt h o f c o nc r e t e c o mm o n br i c k an d c onc r e t e pe rfor a t e d br i c k de t ec ted by l oc a l c ompr e s s i o n met hod 据表 3 表 4分析认 为， 按现行标准公式推定 的烧结普通砖砌体中砂浆抗压强度换算平均值普遍 高于同底模标准试块抗压强度 ， 建议在下一次修编 标准时， 考虑本次试验结果 ， 与其他试验数据共 同进 行分析 。 按现行标准公式推定的混凝土普通砖 、 多孔砖 砌体中砂浆抗压强度换算平均值， 除个别测区外， 其 余普遍低于同条件、 同底模标准试块抗压强度。这 表明现行标准公式不适用于推定混凝土普通砖 、 多 孔砖砌体中砂浆的抗压强度， 需要根据试验结果建 立新 的换算公式。 4拟合新 的测 强 曲线 以下采用图形可视化和数据分析软件 O r i g i n P r o 8 0分别对混凝土普通砖 、 多孔砖砌体 中砂浆的测 强曲线进行回归分析。 4 1 数据拟合分析 采用 Y= 0 ( b ) ( 幂函数 1式 ， 下同) 、 Y=僦 ( 幂函数 2式 ， 下 同) 函数关系分别对烧结普通砖 、 混凝土普通砖 、 混凝土多孑 L 砖 、 混凝土普通砖与多孔 砖砌体中砂浆测 区局压强度平均值与同条件 、 同底 模标准试块强度之间 的对应关 系进行 数据拟合分 析。本文拟合测强曲线中 、 Y代表意义如下 ： ：数据分析过程中代表测区砂浆试件抗压强度 平均值 ； Y ： 数据分析过程 中代表测区砂浆抗压强度换算 值。 4 2 混凝土普通砖砌体中砂浆 混凝土普通砖砌体中测区砂浆试件局压强度平 均值拟合的测强曲线如图 4所示 ， 其表达式如下 ， 式 ( 5 ) 的相关指数 R = 0 9 3 7 。 Y =0 6 0 3 x 。 ( 5 ) 羔 想 恒 图 4幂函数 2式 拟合 曲线 Fi g 4 The fit t i ng c u r ve o f po we r f u nc t i o n 2 4 3 混凝土多孔砖砌体中砂浆 混凝土多孔砖砌体中测区砂浆试件局压强度平 均值拟合的测强曲线如图 5所示 ， 其表达式如下 ， 式 ( 6 ) 的相关指数 R =0 9 3 2 。 Y= 1 5 9 8 x ( 6 ) 4 4混凝土普通砖、 多孔砖砌体中砂浆 混凝土普通砖 、 多孔砖砌体 中测区砂浆局压强 度平均值拟合的测强曲线如图6图7所示， 其表 2 0 1 4 N o 5 汪建兵 ， 等： 砂浆片局压法推定混凝土砖砌体中砂浆强度的试验研究 6 5 图 5 幂函数 2式拟合 曲线 Fi g 5 Th e fit t i ng c ur v e o f p owe r f unc t i on 2 达式分别如下 ， 其 中式 ( 7 ) 的相关指数 R = 0 8 9 1 ， 式 ( 8 ) 的相关指数 R 。 =0 8 3 5 。 Y=3 9 3 2 ( x一2 1 3 9 ) ( 7 ) Y =1 6 4 5 x ( 8 ) 图6 幂函数 1 式拟合曲线 Fi g 6 Th e fi t t i n g c u r v e o fp o we r f u n c ti o n 1 图 7 幂 函数 2式拟合 曲线 Fi g 7 Th e fi t t i n g c u r v e o f p o we r f u n c t i o n 2 4 5小节 通过图 4图 7分析认为 ： 分别采用 Y = a ( b ) 、 Y ：a x 函数关系对混 凝土普通砖 、 多孔砖砌体 中测 区砂浆局压强度平均 值与标准试块抗压强度之间的对应关系进行数据拟 合 ， 均可得到拟合优度较好的回归曲线 ； 对混凝 土普 通砖与多孔砖砌体测区砂浆局压强度平均值( 数据 合并分析 ) 与 同条件 、 同底模标准试块强 度之间的 对应关 系进行数据拟合 ， 采用 Y： 函数关 系进行 拟合分析 ， 其相关指数略小于 0 8 5 ， 拟合优度略差； 采用 Y=a ( b ) 函数关 系进行拟合分析 ， 其相关 指数大于0 8 5 ， 拟合优度较好， 可满足工程精度要 求。鉴于混凝土普通砖 与多孔砖 的制作原材一致 ， 建议局压法推定 昆凝土普通砖 、 多孔砖砌体 中砂浆 的测强公式采用统一的回归曲线。 当采用 Y=a ( b ) 函数关 系， 则与点荷法推 定混凝土普通砖 、 混凝土多孔砖砌体中砂浆测强 曲 线公式 的形式统一 。 综上 ， 建议局压法推定混凝土普通砖 、 多孔砖砌 体中砂浆的测强公式 采用式 ( 7 ) ， 根据本文 4 1条 的相关约定 ， 式 ( 7 ) 可转化为以下形式 ： = 3 9 3 2 ( 。 一 2 1 3 9 ) 0 4 7 4 ( 9 ) 5 结 语 通过对本次试验数据进行分析 、 归纳总结 ， 可得 出以下结论 ： 1 ) 现行标准公式推定 的烧结 普通砖砌体 中砂 浆抗压强度换算值普遍高于同底模标准试块抗压强 度 ， 建议在下次修编标准时考虑本次试验数据 ； 2 ) 现行标准公式不适用 于推定混凝土普通砖 、 多孔砖砌体中砂浆的抗压强度； 3 ) 混凝土普通砖与多孔砖 的制作原材一致 ， 且 采用 Y=口 ( b ) 。 函数关 系对混凝土普通砖 、 多孔 砖测区砂浆局压强度平均值数据合并拟合曲线的相 关指数大于 0 8 5 ， 拟合优度 较好 ， 可满 足工程精度 要求 ， 故建议采用式 ( 9 ) 作为局压法推定 混凝土普 通砖 、 多孔砖砌体 中砂浆抗压强度的回归公式 ； 4 ) 采用 本文式 ( 9 ) 推定混凝土普通砖 、 多孔砖 砌体中砂浆抗压强度( 水泥砂浆) 的适用范围建议 取 21 5 M P a ， 该项科研 成果 填补 了国内砌体结构 领域的一项空白。 参 考 文 献： 1 G B 5 0 3 1 5 -2 0 1 l砌体工程现场检测技术标准 s 2 J G J T 2 3 4 _2 O 1 1择压 法 检测 砌 筑 砂浆 抗 压 强度 技 术 规程 s 3 J G J T 7 O 2 o 0 9建筑砂浆基 本性能试 验方 法 s 4 吴体 砌体结构工程现场检测技术 M 北京： 中国建筑工 、 出版社 ， 2 0 1 2