点荷法检测砂浆强度

1、第 26卷第 2期 2004年 2月武汉理工大学学报JO U R N A L O F W U H A N U N I V E R SITY O F TE C H N O LO G YV ol . 26N o. 2F eb. 2004点荷法砂浆强度的简化换算公式陈 萌 1, 2, 王仁义 2, 彭少民1(1. 武汉理工大学土木工程与建筑学院, 武汉 430070; 2. 郑州大学土木工程学院, 郑州 450002摘要: 在 G R C 网格布加固空心砖砌体的受剪性能试验中 , 使用点荷法对 144个砂浆试样进行了强度测试 , 通过与砂 浆标准试件的抗压强度值相比较 , 表明点荷法是一种准确可靠的

2、砂浆强度测试方法 ; 文章对大量试验数据进行回归分 析 , 提出了点荷法计算砂浆强度的换算修正公式 , 通过工程实践证明了该公式结论可靠 , 应用简便 。 关键词: 点荷 ; 砂浆 ; 强度中图分类号: TU 528.581文献标识码: A 文章编号:1671-4431(2004 02-0041-03收稿日期:2003-09-17.基金项目:河南省教育厅自然科学基础研究项目 (200010483037 . 作者简介:陈萌 (1969- , 女, 博士生 . E -m ai l :cm nl x zzu . edu . cn近年来, 我国对砌体结构的力学性能现场检测技术倍加关注, 作了很多有益的

3、探索和研究。由于砖石砌 体力学性能指标离散性大, 影响因素多, 因此检测技术难以形成统一的标准。常用的砌体砂浆强度检测方法 有扁顶法、 取芯法、 回弹法和冲击法等 1, 但上述测试方法误差大、 可靠性差。 针对此种情况, 用于砌体结构现 场检测砂浆强度的点荷测试法应运而生。该方法测力系统简单, 适合于现场检测。但是, 目前砂浆点荷测试 技术尚未规范、 标准化, 测试精确度尚需要进行周密系统的再现性检验。为此, 文中利用 G R C 网格布加固空 心 砖 砌 体 的 受 剪 性 能 试 验 2, 通 过 点 荷 法 现 场 测 试 的 砌 筑 砂 浆 强 度, 与 砂 浆 标 准 试 件(70.

4、 7m m 70. 7m m 70. 7m m 抗压强度值进行 比较, 表明 点荷法是一种行之有效的现场测定砂浆强度 方法, 但公 式 换算繁杂。 为方便工程应用, 在试验的基础上, 进一步简化修正了点荷法计算砂浆强度的换算公式, 并在工程 实践中验证了该公式的简便性、 适用性。1砂浆强度的点荷测试方法1. 1点荷法的测试装置砂浆强度点荷测试仪由仪器支架、 加载系统、 加载头、 压力传感器和荷载表组成, 该仪器质 量轻, 手动 加 荷, 液晶显示, 可以保持峰值, 较适合于现场检测。1. 2点荷法的试验步骤1 在砂浆试样上画出作用点, 用卡尺或百分表量测其厚度 t , 精确至 0. 1m m

5、。2 将砂浆试样放置在点荷仪的下加载头上, 上下加载头对准预先画好的作用点 (注意:加 荷前, 将显 示 器上的数字调零 。3 加荷时, 用手慢慢转动点荷仪的手柄, 通过固定在仪器架上的螺母作用, 使加荷螺杆向下移动。当加 载头顶住砂浆试样时就产生下压力荷载。 然后缓慢均匀地施加荷载至试件破坏。 记录荷载值 F , 精确至 1N4 将 破坏后的试件拼成原样, 量测荷载实际作 用点中心 到试件 边缘的最 短距离即 作用半 径 r , 精确 至 0. 1m m 。5 一个砂浆试样测定完成后, 将保持开关拨向 “ 非保持 ” 状态, 使荷载表显示器回零, 再进行下一个砂浆 试样的测定。6 根据测定的

6、点荷载值, 按下列公式 3计算砂浆的抗压强度换算值f i j =(3. 33t i j ri j Ni j-1. 1 1. 09(1其中ri j =1i j t i j=1i j i j 式中, f i j 为砂浆的抗压强度换算值; N i j 为点荷载值 (kN ; r i j 为试样的荷载作用半径修正系数; t i j 为试样的厚 度修正系数; r i j 为试样的作用半径 (m m ; t i j 为试样的厚度(m m 。 2砂浆强度点荷测试方法的试验研究2. 1砂浆试样的选取在 G R C 网格布加固空心砖砌体的受剪性能试验中, 空心砖砌体共计 48个。 砌筑砂浆的强度等级分别为 M

7、5, M 7. 5, M 10, M 15。 每种强度等级砂浆对应的空心砖砌体为 12个, 12个砌体为一组, 由人工砌筑。 砌筑砂 浆均采用 425号矿渣水泥, 中砂配制。其计算配合比 (以质量表示 如下, 水泥砂 (M 5为 18. 72, M 7. 5为 16. 58, M 10为 15. 56, M 15为 14. 25 。 对应于每种强度等级, 取试模一组 6块, 标养至 28d , 测定其抗 压强度平均值, 试验结果见表 1。 对于 48个空心砖砌体, 在进行 G R C 网格布加固试验之后, 从每个砌体中剥 离出 3块砂浆试样, 加工或选取符合下列要求的试样:厚度为 520m m

8、 , 预估作用半径为 1525m m , 砂浆 试样表面应平整。试验中符合上述要求的砂浆试样共计 483=144个。2. 2点荷测试方法的试验结果对于 144个砂浆试样进 行 点荷 试 验, 根 据 测 得 的 点 荷值, 代入公式 (1 可计算出 砌 筑 砂 浆 的 抗 压 强 度 换 算 值, 试验结果见表 1。表 1中, 对 应 于 每 种 砌 筑 砂浆 的 强度 等 级, 由 公 式 (1 计算出的砂浆强度换算表 1砌筑砂浆强度的试验结果砂浆的强 度等级 砂浆标准试件的抗压强度平均值/M P a 点荷法抗压强度换算值/M P a公式 (1 相对误差/%修正公式 相对误差/%M 55.

9、505. 352. 735. 632. 36M 7. 511. 5010. 954. 7811. 014. 26M 1015. 4014. 466. 1014. 486. 08M 1520. 7018. 799. 2218. 858. 93值与砂浆标准试件的抗压强度值较为接近, 其相对误差变化范围为 2. 73%9. 22%, 最大误差小于 10%由此表明, 点荷法可以作为一种较为准确可靠的测试方法, 来测定砌筑砂浆的抗压强度。 但在应用公式 (1 计 算时, 砂浆试样的荷载作用半径修正系 数 r i j 计算简便, 而试样的厚度修正系数 t i j 则 计算繁琐, 为 此拟选 取 合适的数学

10、模型, 将在上述试验结果的基础上对 t i j 的计算公式加以简化修正, 以方便点荷法在工程中的 推 广应用。2. 3 计算公式的简化修正 试 样 的 厚 度 修 正 系 数 t i j 的计算公式可以采用曲线拟和 的方法加以简化。对 144个砂 浆 试样, 将 砂浆 试 样的 厚 度 t i j 作为 自 变量, 与 之对 应 的 厚度 修正系数 t i j 作为函数,分别用 表 2数学模型的回归分析结果数学模型回归方程系数 ABC相关系数 R 一元线性:t ij =A +B t i j1. 53-0. 050. 961一元指数函数型:t ij =A e B t i j1. 54-0. 04

11、0. 912一元抛物线型:ti j =A +B t i j +C t 2i j1. 51-0. 02-0. 0040. 9663种数学模型进行回归分析, 回归结果见表 2。比较表 2的回归分析结果, 可以看出, 这 3种数学模型的回归结果 以一元抛物线型为最优 (相关系数 R 最接近于 1 , 一元线性型次之, 一元指数函数型最差。其中一元线性型与一元抛物线型相比, 相关系数相差 不多, 但计算简便, 故选定以一元线性回归方程作为的简化计算公式, 由此得t i j =-0.05燈 t i j +1. 53(2 将上述 144个砂浆试样的点荷试验数据再代入简化修正后的式 (1 和式 (2 , 所

12、得的砌筑砂浆抗压强 度 换算值见表 1。从表 1中可以看出, 简化后的公式计算值与砂浆标准试件的抗压强度值相比, 其相对误差的 变化范围为 2. 36%8. 93%。 对于 144个砂浆试样, 通过计算得出, 简化修正公式的抗压强度换算值与砂浆 标准试件试验值之比的平均值 =0. 960, 变异系数 =0. 087。由此可见, 经过简化了的公式不仅计算简便24武汉理工大学学报2004年 2月而且能够满足工程中的测试精确度需求。3工程实践的应用 选 取 3个工 程作 为 实 践对 象。砌 筑砂 浆 的强 度 等 级为 M 5.0, M 7. 5, M 10。在主体砖砌体施工的同时, 对应于每种

13、强 度 等 级, 取 砂 浆 标 准 试 件 (70. 7m m 70. 7m m 70. 7m m 两组 12块, 与砌体同条件养护, 标养至 28d , 测定其抗压 强度平均值。 与之对应的一断砌体作为一个测区, 在 28d 时, 从砌体中取出砂浆试样, 用点荷仪测量点荷数据, 代入简化 表 3砌体标准试件与点荷砂浆强度换算值 砂浆强 度等级 标准试件抗压 强度/M Pa 砂浆强度换 算值/M Pa 相对误差 /%M 5. 06. 05. 83. 45M 7. 58. 88. 62. 32M 1013. 212. 37. 32公式得出砌体的砂浆强度换算值, 试验结果见表 3。从 表 中 数

14、 据 可 以 看 出, 标 准 试 件 抗 压 强 度 值 与 砌 体 的 点 荷 砂 浆 强 度 换 算 值 相 近, 最 大 相 对 误 差 为 7. 32%。由此进一步看出, 经过简化了的点荷法计算砂浆强度的换算公式, 其精确度能满足工程要求。4结论点荷法是一种行之有效的、 用于现场测定砂浆强度的方法。为方便工程实践中的应用, 在试验研究的基 础上经回归分析, 提出了修正的点荷法计算砂浆强度的换算公式, 经工程实践检验, 证明简化修正的砂浆 强 度换算公式可方便地用于工程现场检测。参考文献1G B J50003-2001, 砌体结构设计规范 S .2陈萌 . G R C 网格布加固空心砖

15、砌体受剪性能的研究 J . 郑州大学学报, 2002, (3 :8688. 3 G B /T 50315-2000, 砌体工程现场检测技术标准 S . A Si m pli fi ed F orm ul a for M ort ar St rengt hw i t h t he Spot l oadi ng M et hodC H E N M eng 1, 2, W A N G R en -yi 2, P E N G Shao -m i n 1(1. Schoolof C i vi lE ngi neer i ng and A rchi t ect ure , W U T , W uhan 4

16、30070, C hi na ; 2. Schoolof C i vi lE ngi neeri ng , Zhengzhou U ni ver si t y , Zhengzhou 450002, C hi naA bs t ract : D uri ng t he experi m ent of bri ckw ork r ei nf or ced w i t h G R C gri ddi ng cl ot h , one hundr ed and f ort y -f our m ort ar s ampl es s t rengt h are t es t ed by t he sp

17、ot -l oadi ng m et hod . By com par i ng w i t h m ort ar st andar d sam pl e com press i ve st rengt h , i t show t hat t he spot -l oadi ng m et hod i s an exact w ay t o t est m or t ar st r engt h . O n t he basi s of t he exper i m ent alres ul t s i n t hi s paper , t h revi sed f orm ul a t o