1、1回弹法推定普通混凝土空心砌块抗压强度研究摘要:从 3 片砌体墙片中随机抽取 60 个砌块,研究了砌块回弹测试时的回弹仪选取以及回弹仪回弹砌块带肋与不带肋位置时的回弹值大小的差异.通过 9 个混凝土空心砌块砌体试件中的回弹对比试验,研究了砌块在不同约束条件、竖向压力和混凝土灌孔下的回弹值的关系.通过对砌块回弹值抗压强度的试验数据进行对比研究和回归分析,提出了回弹法检测砌体中普通混凝土空心砌块抗压强度的一般公式.验证性试验结果显示,该公式检测精度较高,可为相关标准、规范的修订提供依据. 关键词:抗压强度;回弹法;混凝土空心砌块;影响因素;统一测强公式 中图分类号:TU362 文献标识码:A 混凝
2、土空心砌块在墙体中应用日趋广泛,但只有文献1对砌块回弹法进行了研究,但对回弹法检测混凝土空心砌块抗压强度影响因素及测强曲线并未涉及.为补充 GB/T503152011砌体工程现场检测技术标准 ,扩大回弹法的适用范围,湖南大学于 2011 年 6 月至 2012 年 12 月开展了回弹法检测砌体中普通混凝土空心砌块抗压强度的试验研究,提出了回弹法检测砌体中混凝土空心砌块抗压强度的一般公式. 1 测试方法和数据处理 空心砌块的强度是由各个部位强度共同作用的结果,回弹值仅代表局部点的强度对应值1,为了反映砌体总体强度的回弹值,选取砌块两2长侧面进行回弹,每个侧面分别均匀弹击 8 个点,呈一字型排列,
3、相邻两点的距离在 50 mm 左右,测点距离砌块边缘不小于 20 mm,每个试块共回弹 16 个点.目前,建立砌体中块材的回弹测强曲线回弹数值获得的试验方法主要有 2 种2-3. 1.1 方法 1 测试步骤 1)对标准砌体试件中的混凝土空心砌块进行回弹测试.试验中抽取的砌块均外观匀质、无缺陷,每个砌块回弹测试完成后,均用油漆对其进行编号. 2)用切割机沿灰缝将标准砌体试件切割成单块砌块,然后利用砂轮将砖表面残余砂浆去除干净并打磨平整.按照 GB/T41111997混凝土小型空心砌块试验方法4中抗压强度试件加工、养护的方法,将砌块制作成抗压强度试件. 3)在温度 10 以上不通风的室内养护 3
4、d 后,测定试件的抗压强度. 1.2 方法 2 测试步骤 1)按照混凝土小型空心砌块试验方法中砌块抗压强度试件加工、养护方法,将供回弹测试的砌块制作成抗压强度试块. 2)养护 3 d 后,测量试件的受压面尺寸并将其置于压力机加压板中.加载至 50 kN 后恒载,然后对试块进行回弹测试. 3)回弹测试完成后,继续加载至试件破坏,得到试件的抗压强度. 1.3 数据处理 参照文献1和回弹法检测混凝土抗压强度技术规程5,对每3一空心砌块回弹得到的 16 个回弹值,去掉 3 个最大值和 3 个最小值,取剩下的 10 个回弹值的平均值作为该砌块的回弹平均值. 2 回弹仪选取及试件制作 2.1 回弹仪选取
5、试验采用 ZC3A 型混凝土回弹仪和 ZC4 型测砖回弹仪分别对砌块带肋及不带肋位置进行回弹测试6.在四川省建筑科学研究院结构实验室的3 片空心砌块墙片上随机抽取 60 个砌块,每片墙选 20 块.先对砌块带肋位置进行回弹,得到回弹值 R1;然后对砌块不带肋位置进行回弹,得到回弹值 R2.分别取 10 个砌块为一组,共 6 组,取其平均值进行对比分析,得到回弹砌块不同位置下的回弹值.回弹位置对回弹值的影响如图 1 所示. 由图 1 可知, ZC4 型测砖回弹仪受回弹位置的影响较 ZC3A 型回弹仪大,为减少回弹过程中回弹位置不好把握对回弹数值造成的影响,故采用 ZC3A 型回弹仪对空心砌块进行
6、回弹测试.回弹仪在洛氏硬度为 602的钢砧上,回弹仪的率定值为 802. 2.2 试件制作 本次试验采用市场上常见的普通混凝土小型空心砌块,其孔洞率为47%左右,其中湖南大学共制作 91 块试块和 9 个砌体试件,试块均采用坐浆法7找平,试件大小为 3 个砌块高、一个砌块宽(590 mm390 mm).四川省建筑科学研究院制作试验墙片 3 片和 20 个试块(供验证试验用).南充市质监站制作 10 个试块. 3 回弹值的影响因素研究 4在房屋现场检测中,既有砌体中砌块的约束条件及受力状态各不相同,不同楼层、不同使用功能房屋在楼面、屋面荷载作用下对砌块的竖向压力不同;不同砌筑砂浆强度等级对砌块的
7、粘结作用以及配筋砌块砌体灌孔和回弹位置是否带肋的影响等等.为分析各种差异对砌块回弹数值的影响,下面采用 ZC3A 型混凝土回弹仪分别进行回弹对比试验,对不同竖向压力、试验方法、是否灌孔以及回弹位置对回弹数值大小的影响进行试验研究. 3.1 竖向压力 3.1.1 试验概况 采用强度等级为 MU15.0 的普通混凝土空心砌块,强度等级为 M7.5的水泥混合砂浆,砌筑 9 个尺寸为 190 mm390 mm590 mm 的标准砌体试件.砌筑完成并养护一个月后,将试件置于压力机平台上,利用压力机对试件分级加载,压力值直接从表盘中读取.为模拟实际砌体结构房屋不同楼层的墙体中砖所受的不同竖向压力,将荷载分
8、为 6 级,从压力为零开始加荷,荷载每增加一级,近似代表其所处的楼层低一级.每加一级荷载,静置约 10 min 后进行回弹试验.每级荷载下选取砌体试件中的上下2 块砌块(390 mm190 mm190 mm)进行回弹. 本试验中共 9 个试件(18 块砌块) ,对每个试件分别在 0,10 kN,20 kN,30 kN,40 kN 和 50 kN 下进行回弹,分别得到 18 个砌块在某一竖向压力作用下的回弹平均值.将竖向压力(FN)回弹平均值(R)数据描绘成散点图,如图 2 所示.不同竖向压力下的回弹测试如图 3 所示. 53.2 约束条件 4 回弹测强曲线的建立 4.1 回归分析 试验完成后,
9、按照方法 1 和方法 2 共得到 101 组回弹值抗压强度数据.根据以上试验及分析结果表明,试验方法对砌块回弹值和抗压强度没有影响,因此可以对方法 1 和方法 2 得到的共 101 组回弹值抗压强度数据进行总体回归分析. 从 101 组原始数据来看,对于回弹值相同的一组砌块试块(25 块) ,其组内各砌块的实测抗压强度之间的差值最大可达 10.82 MPa.101 组原始数据中回弹值与抗压强度之间的相关系数也不到 0.7,这说明 101 组原始数据反映的回弹值和抗压强度之间的相关关系并不太显著.为从大量原始数据中挖掘出客观存在的砌块回弹值和抗压强度之间的相关关系,将 101 组数据分别以回弹值
10、相近(回弹值极差不大于 0.5)的 110 块砌块为一组,得到 33 组回弹平均值与抗压强度平均值. 分别采用指数函数式、幂函数式、抛物线函数式和直线函数式,按最小二乘法对 33 组回弹平均值抗压强度平均值数据进行回归分析8,并计算各拟合公式的相关系数、平均相对误差(%)和平均相对标准差(%) ,拟合结果如图 8 和表 1 所示. 5 结论 本试验是有关砌体检测方法的研究,为将回弹法的应用推广到普通混凝土空心砌块中来,为相关规范的编制提供实验依据,根据试验得到如下结论: 1)竖向压力、试验方法和回弹位置对砌块回弹数值大小基本没有影6响,回弹测试可以不考虑其差异的影响;灌孔使回弹数值略有增大,但
11、不显著;在建立砌体中砌块回弹测强曲线的试验过程中,按照两种试验方法对标准砌体试件或处于一定竖向压力下的抗压强度试件进行回弹测试,其测试结果与现场检测条件下既有砌体中处于不同楼层的砌块的回弹测试结果是等效的. 2)通过试验,对砌块回弹值抗压强度数据进行最小二乘法回归分析,建立了适用于砌块砌体中普通混凝土空心砌块的回弹测强公式:f1 =0.001 2R2.45.经验证其相对误差较小,满足精度要求. 参考文献 1天津市建材科研所.回弹仪测砼空心砌块强度的研究J. 建筑砌块与砌块建筑, 1998, 1:10-14. 2陈大川,陈庭柱,施楚贤.回弹法推定砌体中烧结多孔砖抗压强度研究J.建筑结构,2012
12、,42(9):134-136. 3GB 8239-1997 普通混凝土小型空心砌块S. 北京: 中国标准出版社, 1997:3-4. 4GB/T4111-1997 混凝土小型空心砌块试验方法S. 北京: 中国标准出版社, 1997:4-5. 5JGJ/T23-2011 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程S. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011: 9-11. 6GB/T50344-2004 建筑结构检测技术标准S. 北京: 中国建筑工业出版社, 2004: 56-57. 7GB/T2542-2003 砌墙砖试验方法S. 北京: 中国建筑工业出版7社, 2003:1-18. 8陈大川,陈庭柱,施楚贤,等.回弹法推定砌体中烧结普通砖强度等级的研究J.湖南大学学报:自然科学版,2012,39(3):23-27.