點荷法檢測砂漿強度

1、第 26卷第 2期 2004年 2月武漢理工大學(xué)學(xué)報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點荷法砂漿強度的簡化換算公式陳 萌 1, 2, 王仁義 2, 彭少民1(1. 武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院, 武漢 430070; 2. 鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院, 鄭州 450002摘要: 在 G R C 網(wǎng)格布加固空心磚砌體的受剪性能試驗中 , 使用點荷法對 144個砂漿試樣進行了強度測試 , 通過與砂 漿標準試件的抗壓強度值相比較 , 表明點荷法是一種準確可靠的

2、砂漿強度測試方法 ; 文章對大量試驗數(shù)據(jù)進行回歸分 析 , 提出了點荷法計算砂漿強度的換算修正公式 , 通過工程實踐證明了該公式結(jié)論可靠 , 應(yīng)用簡便 。 關(guān)鍵詞: 點荷 ; 砂漿 ; 強度中圖分類號: TU 528.581文獻標識碼: A 文章編號:1671-4431(2004 02-0041-03收稿日期:2003-09-17.基金項目:河南省教育廳自然科學(xué)基礎(chǔ)研究項目 (200010483037 . 作者簡介:陳萌 (1969- , 女, 博士生 . E -m ai l :cm nl x zzu . edu . cn近年來, 我國對砌體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能現(xiàn)場檢測技術(shù)倍加關(guān)注, 作了很多有益的

3、探索和研究。由于磚石砌 體力學(xué)性能指標離散性大, 影響因素多, 因此檢測技術(shù)難以形成統(tǒng)一的標準。常用的砌體砂漿強度檢測方法 有扁頂法、 取芯法、 回彈法和沖擊法等 1, 但上述測試方法誤差大、 可靠性差。 針對此種情況, 用于砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn) 場檢測砂漿強度的點荷測試法應(yīng)運而生。該方法測力系統(tǒng)簡單, 適合于現(xiàn)場檢測。但是, 目前砂漿點荷測試 技術(shù)尚未規(guī)范、 標準化, 測試精確度尚需要進行周密系統(tǒng)的再現(xiàn)性檢驗。為此, 文中利用 G R C 網(wǎng)格布加固空 心 磚 砌 體 的 受 剪 性 能 試 驗 2, 通 過 點 荷 法 現(xiàn) 場 測 試 的 砌 筑 砂 漿 強 度, 與 砂 漿 標 準 試 件(70.

4、 7m m 70. 7m m 70. 7m m 抗壓強度值進行 比較, 表明 點荷法是一種行之有效的現(xiàn)場測定砂漿強度 方法, 但公 式 換算繁雜。 為方便工程應(yīng)用, 在試驗的基礎(chǔ)上, 進一步簡化修正了點荷法計算砂漿強度的換算公式, 并在工程 實踐中驗證了該公式的簡便性、 適用性。1砂漿強度的點荷測試方法1. 1點荷法的測試裝置砂漿強度點荷測試儀由儀器支架、 加載系統(tǒng)、 加載頭、 壓力傳感器和荷載表組成, 該儀器質(zhì) 量輕, 手動 加 荷, 液晶顯示, 可以保持峰值, 較適合于現(xiàn)場檢測。1. 2點荷法的試驗步驟1 在砂漿試樣上畫出作用點, 用卡尺或百分表量測其厚度 t , 精確至 0. 1m m

5、。2 將砂漿試樣放置在點荷儀的下加載頭上, 上下加載頭對準預(yù)先畫好的作用點 (注意:加 荷前, 將顯 示 器上的數(shù)字調(diào)零 。3 加荷時, 用手慢慢轉(zhuǎn)動點荷儀的手柄, 通過固定在儀器架上的螺母作用, 使加荷螺桿向下移動。當加 載頭頂住砂漿試樣時就產(chǎn)生下壓力荷載。 然后緩慢均勻地施加荷載至試件破壞。 記錄荷載值 F , 精確至 1N4 將 破壞后的試件拼成原樣, 量測荷載實際作 用點中心 到試件 邊緣的最 短距離即 作用半 徑 r , 精確 至 0. 1m m 。5 一個砂漿試樣測定完成后, 將保持開關(guān)撥向 “ 非保持 ” 狀態(tài), 使荷載表顯示器回零, 再進行下一個砂漿 試樣的測定。6 根據(jù)測定的

6、點荷載值, 按下列公式 3計算砂漿的抗壓強度換算值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 為砂漿的抗壓強度換算值; N i j 為點荷載值 (kN ; r i j 為試樣的荷載作用半徑修正系數(shù); t i j 為試樣的厚 度修正系數(shù); r i j 為試樣的作用半徑 (m m ; t i j 為試樣的厚度(m m 。 2砂漿強度點荷測試方法的試驗研究2. 1砂漿試樣的選取在 G R C 網(wǎng)格布加固空心磚砌體的受剪性能試驗中, 空心磚砌體共計 48個。 砌筑砂漿的強度等級分別為 M

7、5, M 7. 5, M 10, M 15。 每種強度等級砂漿對應(yīng)的空心磚砌體為 12個, 12個砌體為一組, 由人工砌筑。 砌筑砂 漿均采用 425號礦渣水泥, 中砂配制。其計算配合比 (以質(zhì)量表示 如下, 水泥砂 (M 5為 18. 72, M 7. 5為 16. 58, M 10為 15. 56, M 15為 14. 25 。 對應(yīng)于每種強度等級, 取試模一組 6塊, 標養(yǎng)至 28d , 測定其抗 壓強度平均值, 試驗結(jié)果見表 1。 對于 48個空心磚砌體, 在進行 G R C 網(wǎng)格布加固試驗之后, 從每個砌體中剝 離出 3塊砂漿試樣, 加工或選取符合下列要求的試樣:厚度為 520m m

8、 , 預(yù)估作用半徑為 1525m m , 砂漿 試樣表面應(yīng)平整。試驗中符合上述要求的砂漿試樣共計 483=144個。2. 2點荷測試方法的試驗結(jié)果對于 144個砂漿試樣進 行 點荷 試 驗, 根 據(jù) 測 得 的 點 荷值, 代入公式 (1 可計算出 砌 筑 砂 漿 的 抗 壓 強 度 換 算 值, 試驗結(jié)果見表 1。表 1中, 對 應(yīng) 于 每 種 砌 筑 砂漿 的 強度 等 級, 由 公 式 (1 計算出的砂漿強度換算表 1砌筑砂漿強度的試驗結(jié)果砂漿的強 度等級 砂漿標準試件的抗壓強度平均值/M P a 點荷法抗壓強度換算值/M P a公式 (1 相對誤差/%修正公式 相對誤差/%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值與砂漿標準試件的抗壓強度值較為接近, 其相對誤差變化范圍為 2. 73%9. 22%, 最大誤差小于 10%由此表明, 點荷法可以作為一種較為準確可靠的測試方法, 來測定砌筑砂漿的抗壓強度。 但在應(yīng)用公式 (1 計 算時, 砂漿試樣的荷載作用半徑修正系 數(shù) r i j 計算簡便, 而試樣的厚度修正系數(shù) t i j 則 計算繁瑣, 為 此擬選 取 合適的數(shù)學(xué)

10、模型, 將在上述試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上對 t i j 的計算公式加以簡化修正, 以方便點荷法在工程中的 推 廣應(yīng)用。2. 3 計算公式的簡化修正 試 樣 的 厚 度 修 正 系 數(shù) t i j 的計算公式可以采用曲線擬和 的方法加以簡化。對 144個砂 漿 試樣, 將 砂漿 試 樣的 厚 度 t i j 作為 自 變量, 與 之對 應(yīng) 的 厚度 修正系數(shù) t i j 作為函數(shù),分別用 表 2數(shù)學(xué)模型的回歸分析結(jié)果數(shù)學(xué)模型回歸方程系數(shù) ABC相關(guān)系數(shù) R 一元線性:t ij =A +B t i j1. 53-0. 050. 961一元指數(shù)函數(shù)型:t ij =A e B t i j1. 54-0. 04

11、0. 912一元拋物線型:ti j =A +B t i j +C t 2i j1. 51-0. 02-0. 0040. 9663種數(shù)學(xué)模型進行回歸分析, 回歸結(jié)果見表 2。比較表 2的回歸分析結(jié)果, 可以看出, 這 3種數(shù)學(xué)模型的回歸結(jié)果 以一元拋物線型為最優(yōu) (相關(guān)系數(shù) R 最接近于 1 , 一元線性型次之, 一元指數(shù)函數(shù)型最差。其中一元線性型與一元拋物線型相比, 相關(guān)系數(shù)相差 不多, 但計算簡便, 故選定以一元線性回歸方程作為的簡化計算公式, 由此得t i j =-0.05燈 t i j +1. 53(2 將上述 144個砂漿試樣的點荷試驗數(shù)據(jù)再代入簡化修正后的式 (1 和式 (2 , 所

12、得的砌筑砂漿抗壓強 度 換算值見表 1。從表 1中可以看出, 簡化后的公式計算值與砂漿標準試件的抗壓強度值相比, 其相對誤差的 變化范圍為 2. 36%8. 93%。 對于 144個砂漿試樣, 通過計算得出, 簡化修正公式的抗壓強度換算值與砂漿 標準試件試驗值之比的平均值 =0. 960, 變異系數(shù) =0. 087。由此可見, 經(jīng)過簡化了的公式不僅計算簡便24武漢理工大學(xué)學(xué)報2004年 2月而且能夠滿足工程中的測試精確度需求。3工程實踐的應(yīng)用 選 取 3個工 程作 為 實 踐對 象。砌 筑砂 漿 的強 度 等 級為 M 5.0, M 7. 5, M 10。在主體磚砌體施工的同時, 對應(yīng)于每種

13、強 度 等 級, 取 砂 漿 標 準 試 件 (70. 7m m 70. 7m m 70. 7m m 兩組 12塊, 與砌體同條件養(yǎng)護, 標養(yǎng)至 28d , 測定其抗壓 強度平均值。 與之對應(yīng)的一斷砌體作為一個測區(qū), 在 28d 時, 從砌體中取出砂漿試樣, 用點荷儀測量點荷數(shù)據(jù), 代入簡化 表 3砌體標準試件與點荷砂漿強度換算值 砂漿強 度等級 標準試件抗壓 強度/M Pa 砂漿強度換 算值/M Pa 相對誤差 /%M 5. 06. 05. 83. 45M 7. 58. 88. 62. 32M 1013. 212. 37. 32公式得出砌體的砂漿強度換算值, 試驗結(jié)果見表 3。從 表 中 數(shù)

14、 據(jù) 可 以 看 出, 標 準 試 件 抗 壓 強 度 值 與 砌 體 的 點 荷 砂 漿 強 度 換 算 值 相 近, 最 大 相 對 誤 差 為 7. 32%。由此進一步看出, 經(jīng)過簡化了的點荷法計算砂漿強度的換算公式, 其精確度能滿足工程要求。4結(jié)論點荷法是一種行之有效的、 用于現(xiàn)場測定砂漿強度的方法。為方便工程實踐中的應(yīng)用, 在試驗研究的基 礎(chǔ)上經(jīng)回歸分析, 提出了修正的點荷法計算砂漿強度的換算公式, 經(jīng)工程實踐檢驗, 證明簡化修正的砂漿 強 度換算公式可方便地用于工程現(xiàn)場檢測。參考文獻1G B J50003-2001, 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 S .2陳萌 . G R C 網(wǎng)格布加固空心磚

15、砌體受剪性能的研究 J . 鄭州大學(xué)學(xué)報, 2002, (3 :8688. 3 G B /T 50315-2000, 砌體工程現(xiàn)場檢測技術(shù)標準 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