混凝土砖墙体特细砂水泥砂浆筒压法检测抗压强度的试验研究.pdf

8 2 四川建筑科 学研 究 S i c h u a n Bui l d i ng S c i en c e 第 4 0卷第 3期 2 0 1 4年 6月 混凝土砖墙体特细砂水泥砂浆筒压法检测 抗压强度的试验研究 张 涛 ( 南充市建设工程质量安全监督站检测中心， 四川 南充6 3 7 0 0 0 ) 摘要： 按照圜家标准 G B T 5 O 3 1 5 2 0 1 l 规定的筒压法原理和检测方法， 对混凝土砖墙体中特细砂水泥砂浆的现 场检测进行了试验研究， 通过对模拟墙体的同条件养护砂浆立方体抗压强度与墙体砌筑砂浆筒压指标的相关分 析， 拟合了推算混凝土墙中砌筑砂浆抗压强度的计算公式。 关键词 ： 混凝 土砖 ； 特细砂砂浆 ； 筒压法 ； 简压 指标 中图分类号 ： T U 5 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 8 2一 O 3 The e x p e r i me n t a l s t ud y o f c o n c r e t e b r i c k wa l l s p e c i a l fin e s a n d c e m e n t mo r t a r c y l i n d e r p r e s s ur e m e t h o d c o m p r e s s i v e s t r e ng t h Z HANG Ta o ( N a n c h o n g C i t y C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g Q u a l i t y S u p e r v i s i o n S t a t i o n T e s t i n g C e n t e r ， N a n c h o n g 6 3 7 0 0 0， C h i n a ) Ab s t r ac t ： I n a c c o r da n c e wi t h t h e p r o v i s i o n s o f t he na t i o na l s t a n d a r d GBT5 031 5- 2 011 c y l i nd e r p r e s s u r e me t ho d a n d d e t e c t i n g p rin c i p l e， o n s i t e i ns p e c t i o n o f c o n c r e t e b r i c k wa l l s pe c i a l f i n e s a int c e me nt mo r t a r we r e s t u di e d， by a na l y z i n g s i mu l a t e d wa l l wi t h t h e s ame c u r i n g c o n di t i o n mo r t a r c o mpr e s s i v e s t r e n g t h a n d wall ma s o n r y mo r t a r c y l i n de r pr e s s ur e i n d e x， f i t t i n g t h e r e g r e s s i on c a l c u l a t e d f o r mu l a t h e c o mp r e s s i v e s t r e n gth o f ma s o n ry mo rt a r ， c a n b e a p p l i e d Ke y wo r d s ： c o n c r e t e b r i c k； s p e c i a l f i n e s a n d mo r t a r ； c y l i n d e r p r e s s u r e me t h o d ； c y l i n d e r p r e s s u r e i n d e x U 刖 罱 近年来 ， 因为国家节能减排 、 保护环境等政策 ， 我国很多地区逐步减少烧结砖的使用 ； 随着非烧结 砖墙体的大量应用 ， 也带来 了非烧结砖墙体 中砂浆 的现场检测问题。但是 ， 我国 目前还没有非烧结砖 砌体 的检测 方 法和 标准 ， 笔者 按 照 G B T 5 0 3 1 5 - 2 0 1 1 砌体工程现场检测技术标准中规定 的筒压 法检测烧结砖砌体砂浆抗压强度 的方法和原理 ， 对 混凝土砖墙体中特细砂水泥砌筑砂浆抗压强度的检 测进行了试验研究 。 1 试 验仪器 本次试验用仪器设备主要包括 ： 1 ) 摇筛机， 其性 能参数的主要指标为左右摆动 次数为 2 3 0次 分钟 ， 摆动偏心距为 1 2 I n n； 2 ) 方 孔标 准筛 ， 使 用 4 7 5 Inm、 9 5 In l T l 、 1 6 0 收稿 日期 ： 2 0 1 4 - 0 1 2 1 作者简介 ： 张涛 ( 1 9 7 3一) ， 男 ， 四川南 充人 ， 高级工程 师， 主要从事 建筑工程及材料的检测 ： 作 。 E m a i l ： 8 4 4 3 91 8 9 q q C O I n m i l l 孔径的筛子； 3 ) 天平 ， 称量 1 0 0 0 g ， 感量 0 0 1 g ； 4 ) 电热 鼓 风 干燥 箱 ， 能 将 箱 内 温 度 保 持 在 1 0 5 C 5 ： 5 ) 万能试验机 ， 精度为 1 ， 带数据 自动采集 功能， 数据能精确到 0 0 1 k N； 6 ) 承压筒 ， 由普通碳 素钢制成 ， 尺 寸完全符合 G B T 5 0 3 1 5 2 0 1 1 砌体工程现场检测技术标准 标 准的要求 ； 7 ) 砂浆稠度仪 。 2 试 验设计与试 验准备 2 1 试验墙体 本次研究共砌筑了 2 6片墙体 ， 分为两批 成型 ， 第一批墙体 l 2片砌筑于 2 0 1 1年 9月 ， 于 2 0 1 1 年 1 0 月底和 2 0 1 2年 2月分两批检测 ， 设计等级为 M1 0 MI 5 0 ， 每个等级砌筑两片墙体 ， 每片墙 的配合 比 略有不同 ， 保证每个 等级 附近有两组 砂浆强度 值。 第二批墙体 1 4片砌筑于 2 0 1 2年 6月， 于 2 0 1 2年 l 0 月和 2 0 1 3年 3月分两批检测 ， 其中设计等级为 M1 0M1 5 0的墙体 1 2片， 每盘料砌筑了作对 比 张涛： 混凝土砖墙体特细砂水泥砂浆筒压法检测抗压强度的试验研究 8 3 试验的混凝土砖墙 和烧结普通砖墙各 1片 ， 另外用 一 盘 M 5 0 等级的砂浆砌筑了混凝土实心砖和混凝 土空心砖各 1片墙。以上两批 墙体 中， 混凝土实心 砖墙体计 1 9片， 每片墙 留置 了同条件 、 标准养护试 块各两组 ， 其余墙体留置了同条件 、 标准养护试块各 1 组。同条件试块放于墙体顶部填满湿砂 的、 用砌 墙砖 围成 的槽 中， 保证试块与墙体 同条件养护。每 片墙体长 1 2 0 m， 高 1 0 m( 共约 2 O线水平砂浆灰 缝 ) ， 厚度 2 0 0 m T l ， 每片墙砌筑完后顶上 压五线干 砖 。 2 2材料 砌墙砖使用混凝土实心砖和混凝土小型空心砌 块， 第二批对比的墙体还使用了烧结普通砖； 以强度 等级为 3 2 5的粉煤灰水泥 、 特细砂砂浆砌 筑墙体 ； 两批墙体 用砂 的细度模数分别为 0 6和 0 7， 含泥 量为 5 1 0 。 2 3 砌筑砂浆设计等级 砂浆 强 度 等 级 按 M1 0 、 M2 5 、 M5 0 、 M7 5 、 M1 0 0、 M1 5 0设计 ， 砂浆稠度 严格控制在 5 07 O m m的范围内， 本次试验共制作9 0组砂浆立方体试 件 ， 同条件 、 标准养护各 4 5组 ， 同条件每组制作 6个 以砌墙砖作底模 的试块 ， 标准养护每组制作 3个钢 底模 的试块。 3 试验及筒压值计算 3 1 试验龄期 由于检测工程现场砌筑砂浆强度时 ， 其龄期一 般都在 2 8 d以后 ， 因此本次试验 的龄期亦都在 2 8 d 以后 ， 考虑到粉煤灰水泥后期强度有较多增加 ， 每片 混凝土实心砖墙体分成龄期一个月后和半年左右两 次检测。砂浆立方体试验与墙体砂浆筒压试验在同 一 天进行 。 3 2砂浆立方体试验 砂浆立方体的抗压强度试验及结果的评定均严 格按照 J G J 7 0 - -O 0 ( 建筑砂浆基本性能试验方法 的 规定进行。每个试块按照实际抗压面积计算强度。 3 3 筒压法的标准试样 每片墙从上到下均匀分成两部分拆除 ， 每部分 墙体均匀分成 3 个测区， 即每 3 条水平灰缝中凿取 的砂浆颗粒混合为一个测 区， 均在距墙表面 2 0 m m 以里的水平灰缝中凿取砂浆片。将测 区内所有符合 要求的砂浆片收集起来 ， 进行人工锤碎 ， 筛取 4 7 5 1 6 m m粒径的砂浆颗粒 ， 在 1 0 5 c I = 5 温度下烘 干至恒重 ， 冷却至室温备用 。每次称取烘干试样约 1 0 0 0 g ， 置于孔径为 1 6 m m、 9 5 m m、 4 7 5 m m依次 套接的方孔标准筛中， 筛取粒级 4 7 5 9 5 m m、 9 5 1 6 m m 的干燥砂浆颗粒 ， 称取 4 7 59 5 mm和 9 51 6 m m 的干燥砂浆颗粒各 2 5 0 g ， 精确至 0 1 g ， 混合均匀作为一个标 准试样 ， 每一个测 区称取 6 l 2个标准试样 。 3 4简压试验 每个标准试样分两次装入承压筒 ， 每次约二分 之一 ， 每次装料后放在直径 为 1 6 m m的热轧光 圆钢 筋上颠击密实， 左右各颠击 2 5次 ， 第二次颠击后整 平表面 ， 按上承压盖将装好料 的承压筒置于万能试 验机上施压 ， 2 O 4 0 S内均匀加荷至规定的筒压荷 载 ， 然后立即卸荷 。每个测 区的标准试样分成两组 ， 每组由不同的人员试验。筒压荷载为 1 0 k N。将抗 压过的试样 ， 倒入孔径为 9 5 m m、 4 7 5 mm和底 盘 依次套接的标准筛中， 加上筛盖扣严 ， 置于摇筛机上 摇筛2 m i n ， 称量各筛上的筛余试样量， 所有各筛的 分计筛余量和底盘 中剩余量 的总和 ， 与筛前试样重 量相比， 差值不得超过 0 5 ， 否则该标 准试样的试 验数据无效。 3 5数据计算 砂浆立方体强度按每个试块 的实际面积进行计 算 ， 每组砂浆的强度取该组立方体抗压强度平均值 ， 每个砌筑砂浆标准试样的筒压指标按下式计算 ： 叼 i i =( t 1 + t 2 ) ( t 1 +t 2 + t 3 ) ( 1 ) 式 中， 为第 个测 区中第 个标准试样的筒压值 ， 精确到 0 0 0 0 1 ； t 1 、 t 2 、 t 3分别 为孔 径 9 5 IT I IT I 、 4 7 5 m m筛的分计筛余量及底盘中的剩余量， 精确至 0 01 g。 每个测区的筒压指标为该测 区中各个标准试样 筒压指标的平均值。每片墙的筒压指标取三个测 区 的筒压指标的平均值 ， 即： 叼 i i =( 叼 1 +叼 2 +叼 3 ) 3 ( 2 ) 式中， 叼 i j 为第 i 片墙第 部分 的筒 压指标 ， 精确 到 0 0 0 0 1 ； r 。 、 叼 、 叼 3 为该片墙三个测 区的筒压指标 。 本次研究共做了 昆 凝土砖墙同条件砂浆立方体 抗压试验 3 9组 ， 标准筒压试验 5 4 5组 ， 整理成与砂 浆强度对应的墙 体筒压指标数据 3 9组。汇总后将 同条件养护砂浆立方体强度及对应的墙体筒压指标 列于表 1中， 并将数据散点 图绘于图 1中( 图 1中 轴表示每片墙的筒 压指标 ， y轴表示每片墙 同条件 8 4 四川 建筑科 学研究 第 4 0卷 养护砂浆试块的抗压强度 ) 。 表 1 同条件养护砂 浆立方体 强度及对 应的墙体 简压指标 Ta bl e l The s a m e c ur i ng c on di t i on mo r t a r c ube s t r e ng t h and t h e wa l l c y l i nde r c o m pr e s s i on i nde x 图 1 同条件养护砂 浆立方体 强度及对应的 墙体简压指标散点 Fi g 1 The s a l ne c ur i ng c o ndi t i o n mor t ar c ub e s t r e n gth a n d t h e wa l l c y l i n d e r c o mp r e s s i o n i nde x s c a t t e r di ag r a m 4强度计算式 推算测区砌筑砂浆强度的测强曲线 ， 是用试验 墙体的筒压指标和对应的同龄期同条件养护砂浆立 方体试块抗压强度值进行统计分析得 出， 对 于所测 数据进行一元线性函数 、 一元二次函数 、 幂函数等多 个一元函数的模型进行拟合 回归 ， 散点图及 回归 曲 线如图 2 4所示 ( 图中 轴表示每片墙 的筒压指 标 ， ， ， 轴表示每片墙 同条件养护砂浆试块 的抗压强 度) 。将每个回归方程模拟计算 的砂浆立方体强度 与同条件实际抗压强度进行误差 比较并计算其平均 误差 。衡量拟合精度 的指标统一采用相关 指数 r ， 相对标准差 S ， 以及模拟计算的平均误差 ， 列于表 2 中。 图 2 一元一次直线 函数及散点 Fi g 2 A s t r a i 【g ht l i ne f un c t i on a nd s c at t e r di ag r a m 筒压 指标 图 3 一 元二次 曲线函数及 散点 F i g 3 On e y u a n t wo c u r v e a n d s c a t t e r d i a g r a m 图 4 幂 函数 曲线及散点 Fi g 4 Th e p owe r f unc t i o n c ur v e and s c a t t e r di a g r am 表 2回归公式分析 Tabl e 2 An al ys i s o f r e g r e s s i o n f or mul a s 由表 2可以看 出， 回归 的一元二次 函数相关指 数最大 ， 相对标准差 s 最小 ， 模拟计算的平均误差最 小 ， 相关曲线的精度最高。再结合对散点图的观察 ， 确定选取一元二次 回归方程式作为计算砌筑砂浆抗 压强度的相关关系式 ： ： =1 0 1 5 7 4 7 7 。 +2 4 7 7 叼 ( 下转第 2 1 1页) 2 0 1 4 N o 3 邸青 ， 等： 适应成都地区水文气候特征的透水性铺装结构性能比较研究 2 1 1 稳定速率 由大到小依次为 4 _2 1 3 ， 4号模 型结构层较薄且孔隙度相对较大， 故下渗快 ， 而 3号 模型多为密度较大的材料 ， 孔隙度明显偏小 ， 所 以稳 定速率较小。 4 ) 下渗总时长 总时长 由短到长依 次为 2 _4 _3 一l ， 反映了 2 号模型综合下渗能力较强， 能够将降水在最短的时 间内下渗出结构 ； 1号结构需要较长时间排水 ， 其结 构将长期处在饱水状态 ， 影响该结构的耐久性 ， 同时 不利于对短期内的下一次洪峰的缓解。 5 ) 总下渗量 总下渗量 由多到少依次为 2 一1 _3 ， 3号模 型的总下渗量明显少于其余 3个模型， 证明其结构 保水能力强 ， 不利于雨水的下渗 。 总体看来 ， 由于面层采用了透水材料 ， 4组模型 均 出现出较好的下渗能力 ， 相对不透水地面来说 ， 起 到了明显的缓解地表径流 、 补充地下水 的作用。其 中 2号模型总体下渗时间最短、 下渗量最多， 能够起 到迅速排水的作用； 3号模型总体下渗量较少 ， 下渗 时间也相对最长 ， 不利于雨水的下渗 ； 4号下渗稳定 速率最高 ， 在短时强降雨时， 对地表径流的缓解作用 最为明显 ， 较适用于降雨历时较短的地 区。 5 结 论 在 4种结构当中， 2号和 4号结构 的性能最好 ， 下渗一定量的雨水所需要的时间最短和在段较长 时间之后下渗水的总量 最多， 表现为具有最好 的透 水性能。l 号结构和 3号结构的下渗时 间较长 、 较 长时间之后结构仍能保有较多量 的水 ， 在暴雨重现 期较短时更容易导致城市内涝。可结合各地不同的 降雨特征及地表功能要求选择性使用上述铺装结 构 。 参 考 文 献 ： 1 唐 亮 会 “呼吸 ” 的砖透水 砖 的发 展现 状 和发 展趋 势 J 住宅产业 ， 2 0 1 l ( 9 ) 2 饶玲丽 ， 曹建新 ， 郝增 韬 透水砖 发展状况及 其推广 建议 J 砖瓦世界 ， 2 0 1 1 ( 5) 3 薛明 ， 曹巨辉 ， 汪宏 涛， 等 透水砖 在环境保护领 域的研究应 用及发展前景 c 中国环境科学学会 学术 年会优 秀论文集 ， 2 o o 8 4 殷海荣， 陈福， 薛立莎， 等 利用废玻璃研制瓷质砖及陶瓷透 水砖 J 中国陶瓷 ， 2 0 0 5 ( 6 ) 5 左富云 建筑垃圾在 透水砖 及城市 道路上 的运用 D 昆 明： 昆明理工大学 ， 2 0 0 8 6 谢添 ， 王晓飞 道路 常用透水砖 的透水性能研究 J 交通标 准化 ， 2 0 1 1 ， 3 ( 4 )： 1 5 8 - 1 6 1 7 马云龙 透水砖透水性和强度 的影 响因素 J 佛 山陶瓷， 2 0 0 5 ( 5 ) 8 廖奇丽 ， 江伟辉 ， 虞澎澎 ， 等 工艺参 数对陶瓷透水 砖性能影 响 的研究 J 新型建筑材料， 2 0 0 7 ( 4 ) 9 朱春阳 ， 李芳 ， 李树华 园林道路 不 同铺 装结构 对雨水 入渗 过程的影响 J 中国园林， 2 0 0 8 ( 3 ) 1 0侯 立柱 ， 冯绍元 ， 韩志文 ， 等 透水砖铺 装地面垫层结 构对城市 雨水入 渗过程 的影 响 J 中国农业大学学报 ， 2 0 0 6 ( 4) 1 1 武晟 ， 汪 志荣 ， 张建丰 ， 等 不 同下 垫面径流系数 与雨 强及历 时关系的实验研究 J 中国农业大学学报 ， 2 0 0 6 ( 5 ) ( 上接第 8 4页) 式中， 町 。 为第 i 测区的筒压指标， 精确至0 0 0 1 为 推算第 测区砌筑砂浆 的抗压强度 ( 相当于同龄期 同条件养护的砂浆立方体抗压强度) 。 观察图 3中散点图与二次曲线 ， 应用该 回归方 程时限定条件为 ： 当筒压指标低于 0 2时 ， 按照砂浆 立方体强度低于 2 MP a处理 。 5 结 语 本次试验完全按照现行 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 中筒压法检测 的原理及操作规定进行 ， 试验获得的数据 已足够多 ， 因此统计分析出的公式可 以试用于实际工程 中混凝 土砖墙的特细砂砂浆筒压法检测。 参 考 文 献 ： 1 G B T 5 0 3 1 5 2 O 1 1砌体工程现场检测 技术标 准 S