先裝拔出法檢測水泥砂漿薄層強度現(xiàn)場試驗研究

卜良桃 侯琦

摘要：通過對加固工程施工現(xiàn)場的燒結(jié)普通黏土磚墻體進行鋼筋網(wǎng)水泥砂漿薄層加固，分別進行先裝拔出法檢測和標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度測試.現(xiàn)場試驗采用M10，M15，M20，M25，M30，M35，M40，M45，M50九個強度等級的水泥砂漿，共設(shè)置54個試驗組.根據(jù)試驗結(jié)果，擬合出了先裝拔出法檢測水泥砂漿薄層抗壓強度的公式，并對回歸方程進行模型檢驗，提出了水泥砂漿抗壓強度個別值的區(qū)間預(yù)測.本文為水泥砂漿先裝拔出法現(xiàn)場檢測技術(shù)的推廣應(yīng)用和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了依據(jù).

關(guān)鍵詞：先裝拔出法；現(xiàn)場檢測；水泥砂漿薄層；回歸方程；區(qū)間預(yù)測

中圖分類號： 文獻標(biāo)識碼：A

砌體結(jié)構(gòu)是一種使用年代較早、在我國較為普遍的建筑結(jié)構(gòu)形式.近年來，我國經(jīng)歷了汶川大地震和雅安大地震等自然災(zāi)害，震區(qū)房屋結(jié)構(gòu)受到了不同程度影響＼[1＼].為此，砌體結(jié)構(gòu)的加固一直受到人們的高度關(guān)注.對于安全性及抗震性能不符合要求的砌體結(jié)構(gòu)房屋，鋼筋網(wǎng)水泥砂漿薄層加固是一種經(jīng)濟可靠的加固方法，該方法通過在墻體上綁扎一定間距的鋼筋網(wǎng)，并抹壓砂漿薄層進行雙面加固，能有效提高砌體結(jié)構(gòu)的承載力，增強結(jié)構(gòu)的安全性和抗震性能.隨著砌體房屋安全隱患排查和震損房屋的修繕工作的展開，尋找一種準(zhǔn)確、便捷、經(jīng)濟的方法對在建結(jié)構(gòu)和加固結(jié)構(gòu)中水泥砂漿薄層抗壓強度進行現(xiàn)場檢測成為亟待解決的問題.

目前，國內(nèi)對于水泥砂漿強度的現(xiàn)場檢測一直缺乏完善的技術(shù)手段和專門的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).與砂漿材料性能相似的混凝土抗壓強度的現(xiàn)場檢測方法有很多，技術(shù)較為成熟，而在檢測混凝土抗壓強度的方法中，預(yù)埋拔出法是一種簡便可行的現(xiàn)場檢測方法.該方法通過對混凝土中預(yù)先埋設(shè)的錨盤進行拉拔實驗，測得極限拉拔力，并利用預(yù)先建立的測強曲線推算混凝土的抗壓強度＼[2＼].

考慮到水泥砂漿無粗骨料的影響，較為密實，而且水泥砂漿加固薄層厚度通常僅為25～35 mm，本文結(jié)合工程施工現(xiàn)場實際條件，借鑒預(yù)埋拔出法檢測混凝土強度的試驗裝置和試驗原理，通過對多功能強度檢測裝置進行技術(shù)改進，發(fā)明了用于水泥砂漿現(xiàn)場檢測的錨固件及其固定架，采用先裝拔出法對鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固薄層的抗壓強度進行現(xiàn)場檢測.

1試驗方案

1.1試驗材料

強度等級42.5 MPa的普通硅酸鹽水泥；中砂；潔凈自來水；直徑8 mm的HRB335級鋼筋；HPPC外加劑.

1.2試件制作

試驗在某砌體房屋加固工程施工現(xiàn)場進行.選取9片2 m×3 m的240 mm厚燒結(jié)普通黏土磚墻體，采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固＼[3＼]（圖1）.墻體鑿除抹灰面層并鋪設(shè)間距為150 mm×150 mm鋼筋網(wǎng)片，水泥砂漿加固層厚度為30 mm.每片墻體采用一種強度等級的水泥砂漿加固，9片墻體分別采用M10，M15，M20，M25，M30，M35，M40，M45，M50.每片墻體制作6組試件，每組試件由單面墻體上一塊1 000 mm×1 000 mm區(qū)域的拔出試件和3個70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊組成.每組試件抹壓水泥砂漿時采用同盤水泥砂漿制作對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，立方體試驗采用帶底鋼模制作.標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊和拔出試件在施工現(xiàn)場同等條件下養(yǎng)護.

圖1鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固墻體

Fig.1Reinforce wall by steel mesh cement mortar

1.3先裝拔出試驗

每組試件上取3個鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格中心作為測點，將砂漿錨固件旋入固定架連接牢固，并安放在測點位置，調(diào)節(jié)固定架使錨固件與墻面垂直并將固定架在墻體基層上釘緊.抹壓15 mm厚底層水泥砂漿，將錨固件周圍緊密覆蓋住，在底層砂漿終凝前拆除固定架，然后抹壓15 mm厚面層水泥砂漿，使錨固件周圍測試面平整無缺陷.

拔出試件養(yǎng)護28 d后，進行先裝拔出試驗.拔出試驗裝置采用山東樂陵回彈儀廠生產(chǎn)的ZH-60型多功能后錨固拔出儀，試驗裝置示意圖如圖2所示.安裝拔出儀，按照儀器使用手冊的要求施加拔出力直至水泥砂漿加固薄層出現(xiàn)錐狀破壞（如圖3和圖4所示），記錄極限拔出力.

1—錨固件；2—拔出儀拉桿；3—反力支承圓環(huán)；

4—水泥砂漿薄層；5—基層墻體

2試驗結(jié)果分析

2.1試驗結(jié)果

將各組拔出試件的先裝拔出力與立方體抗壓強度值匯總，見表1.由于本文依據(jù)的試驗采用了M10，M15，M20，M25，M30，M35，M40，M45和M50九個強度等級的水泥砂漿，試驗數(shù)據(jù)數(shù)量大，強度等級覆蓋面廣，因而更有利于試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析和曲線擬合.

54.11注：表中F為試件拔出力 （kN）；fm，cu為水泥砂漿立方體抗壓強度（MPa）；fm，c為水泥砂漿強度換算值（MPa）.

近年來國內(nèi)相關(guān)研究成果顯示，采用圓環(huán)式拔出儀測得的砂漿拔出力與其抗壓強度存在顯著的線性關(guān)系＼[4-6＼]，因此本文考慮采用最小二乘法對自變量和因變量進行線性回歸分析，擬定的回歸方程式為

fm，c=1F+2，（1）

1=∑ni=1fiFi-1n×（∑ni=1Fi）（∑ni=1fi）∑ni=1F2i-1n×（∑ni=1Fi）2， （2）

2=-1. （3）

式中：fm，c為水泥砂漿強度換算值， MPa；F為拔出力， kN；1為測強公式回歸系數(shù)， 103/mm2；2為測強公式回歸系數(shù)， MPa；n為先裝拔出法試驗構(gòu)件數(shù)量；Fi為第i個構(gòu)件的拔出力， kN；fi為第i個構(gòu)件的水泥砂漿立方體試塊抗壓強度， MPa；為拔出力平均值， kN；為水泥砂漿立方體試塊抗壓強度平均值， MPa.

將試驗所得的54組構(gòu)件拔出力和立方體抗壓強度代入式（2）和式 （3）得：