钻芯法检测砌体抗剪强度技术研究

钻芯法检测砌体抗剪强度技术研究

0钻芯法检测砌体抗剪强度技术由于成本低、施工技术简单、防水性能好，在中国的建筑结构体系中占有重要地位。中国数十亿平方米的公共建筑、工业设施和住宅是由中国城市提供的。在当前全球应对气候变暖的行动中,欧洲发达国家从各个方面推进绿色环保、节能减排的工作。我国为保护土地资源,节约能源,建设节约型社会,保障国民经济和社会的可持续发展,鼓励企业利用煤矸石、粉煤灰等工业废渣为原料开发、生产新型墙体材料和建筑节能技术与产品。为保证新型墙体材料的结构安全性,促进新型墙体材料又快又好地健康发展,必须加快砌体结构综合性能的试验研究。汶川大地震后,人们对结构的抗震性能更加重视,震害分析显示:砖混结构的墙体多表现在剪切型破坏、弯剪倾覆破坏和弯曲型破坏,在对抗地震作用时,砌体沿通缝截面抗剪强度发挥较大作用,因而,砌体的抗剪强度直接关系到砌体结构抗震性能。钻芯法检测砌体抗剪强度技术直接从砌体中钻取芯样,对砌体芯样进行加工处理后,按照《砌体基本力学性能试验方法标准》(GB/T50129-2011)的方法进行芯样沿通缝截面抗剪强度试验,根据砌体芯样抗剪强度推定出标准砌体抗剪强度,此方法具有如下优点:1)钻芯抗剪强度试验方法与《砌体基本力学性能试验方法标准》(GB/T50129-2011)沿通缝截面抗剪强度试验方法一致,检测结果直接体现砌体沿通缝截面抗剪强度值,准确可靠反映砌体抗剪性能。2)不需对砌块、砂浆的强度进行检测后再查表推算,直接得到砌体沿通缝截面抗剪强度。3)旧房屋加固、改造,缺少砌体原材料信息,或者目前尚无标准依据的新型墙体材料,钻芯抗剪强度试验可方便测得到砌体沿通缝截面抗剪强度,为设计验算或鉴定加固提供依据。4)试验简单,方法科学,不需专用试验设备,对结构损伤小,损伤处易修补,试验结果准确可靠。1砌体芯样抗剪试验钻芯法检测砌体抗剪强度试验过程包括钻取芯样位置、芯样尺寸、芯样处理、芯样沿通缝截面抗剪强度试验、数据处理。1)钻取芯样位置:垂直于墙体水平方向钻取砌体芯样,钻取的芯样包括三层砖和两条灰缝,在墙体上取芯的位置如图1、图2所示。2)芯样尺寸:目前砌体结构常用砌块材料为普通砖和多孔砖,普通砖尺寸为53×113×240mm,多孔砖尺寸为90×113×240mm,砖尺寸不同钻取砌体芯样尺寸也不同,普通砖砌体芯样直径150mm,多孔砖砌体芯样直径190mm。3)芯样处理:如图2所示,多孔砖砌体芯样中部较厚,两侧只有半个砖的厚度,并且带孔,在进行抗剪试验时,两侧砖抗压强度可能小于沿通缝截面的抗剪强度,所以,需要用快硬浆料将两侧的孔洞填补密实,同时将砌体芯样端部承压面、加荷面抹平整并垂直于受剪面灰缝。4)砌体芯样抗剪试验按下列步骤和要求进行:a)测量受剪面尺寸,测量精度应为1mm。b)将砖砌体抗剪试件立放在试验机下压板上,如图3所示,在承压面、加荷面处垫钢板,承压面与加荷面应水平并垂直于受剪面灰缝。试件的中心线应与试验机轴线重合。试验机上下压板与芯样承压面、加荷面钢板接触应密合。如不密合应重新对芯样端部承压面、加荷面进行抹平处理。测量抗剪破坏荷载的测力系统可采用试验机或数显测力仪等,测力系统应使抗剪破坏荷载处于其量程20%~80%之间,精度应为1kN。c)抗剪试验应采用匀速连续加荷方法,并应避免冲击。加荷速度宜按试件在1~3min内破坏进行控制。当有一个受剪面被剪坏即认为试件破坏,应记录破坏荷载值和试件破坏特征。d)对每个试件,均应实测受剪破坏面的砂浆饱满度。5)数据处理单个试件沿通缝截面的抗剪强度fv,i,应按下式计算,其计算结果取值应精确至0.01N/mm2:式中fv,i———芯样试件沿通缝截面的抗剪强度(N/mm2);Nv——芯样试件的抗剪破坏荷载值(N);A———芯样试件的一个受剪面的面积(mm2)。2砌体抗压强度试验钻芯法检测砌体抗剪强度技术关键是由砌体芯样抗剪强度推定出标准砌体抗剪强度,而目前还没有理论上的公式,试验数据分析证明砌体芯样抗剪强度与标准砌体抗剪强度密切相关,通过大量试验数据回归分析,能够建立经验公式,由砌体芯样抗剪强度换算出标准砌体抗剪强度。我们在试验研究过程中考虑了砌块材料的多样性和砌筑砂浆的不同,2010年5月在济南砌筑各类墙体42道,2011年在德州补充试验再砌各类墙体42道,砌筑每个墙体的同时砌筑240×370×720mm抗压试件和240×370×180mm抗剪试件,成型70.7×70.7×70.7mm砂浆试块。在28d、90d、180d龄期时,同时进行砌体钻芯抗剪强度检测、标准砌体抗压、抗剪试验及砌筑砂浆立方体抗压试验。取得了烧结煤矸石砖、页岩砖、黄河淤泥砖、烧结多孔砖、蒸压粉煤灰砖、混凝土实心砖、混凝土多孔砖等多种砌体的钻芯抗剪强度、标准砌体抗压强度、标准砌体抗剪强度、砌筑砂浆强度等数据。试验数据对比分析,得出如下结论:1)砌体抗剪强度与砌体抗压强度无明显相关性,与砌筑砂浆立方体抗压强度明显相关,与标准砌体抗剪强度密切相关,可以通过检测砌体芯样抗剪强度推定出标准砌体抗剪强度。2)砌体芯样抗剪强度与标准砌体抗剪强度受砌块材料种类、表面状况影响,同类型砖表面越光滑平整砌体抗剪强度越低,多孔砖在孔洞处如形成销键将大大提高砌体的抗剪强度,当多孔砖为盲孔或亚盲孔时不能在孔洞处形成销键,砌体抗剪强度提高有限。3)回归分析确定各类砌体芯样抗剪强度与标准砌体抗剪强度换算公式,经对比合并分为五类砌体,分别为:普通烧结砖砌体、烧结多孔砖砌体、混凝土实心砖砌体、混凝土多孔砖砌体、蒸压粉煤灰砖砌体。4)回归分析确定各类砌体芯样抗剪强度与砌筑砂浆立方体抗压强度换算公式,同样对比归类为以上五类砌体。5)考虑新型墙材多种多样,同时各地材料性能也有差异,建议各地采用钻芯法进行砌体结构检测时,应对本地材料进行分类,建立地区测强曲线。3新型墙材砌体结构目前国内外还没有砌体抗剪强度检测的可靠方法,钻芯法检测砌体抗剪强度技术直接准确地检测出砌体抗剪强度,既适用于传统砌体结构,又适用于新型墙材砌体结构,特别适用于砌体结构抗震鉴定及抗震加固验算。钻芯法检测砌体抗剪强度技术为新型墙体材料质量检测评定及