擺錘敲入法檢測(cè)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)研究

袁海軍 王江展 李中華劉順超

（1中建土木（北京）工程檢測(cè)鑒定中心，北京 100029；2.浙江求是工程檢測(cè)有限公司，浙江 杭州 311232）

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、改革墻體、提高室內(nèi)環(huán)境的舒適度已成為當(dāng)前國(guó)家在建筑業(yè)中實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。而蒸壓加氣混凝土砌塊在全國(guó)范圍的迅速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)提供了較好的建筑材料。蒸壓加氣混凝土砌塊既可用于承重的砌體結(jié)構(gòu)中，又可用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的填充墻。在實(shí)際工程中，缺少相應(yīng)的檢測(cè)方法來保證蒸壓加氣混凝土砌塊工程質(zhì)量，特別是對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度沒有檢測(cè)方法。我中心經(jīng)過多年的試驗(yàn)和攻關(guān)，創(chuàng)造性的提出用擺錘敲入法測(cè)定蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度，該方法是利用擺錘自由落體時(shí)的能量，敲入特制的鋼釘，根據(jù)鋼釘?shù)那萌肷疃韧贫ㄕ魤杭託饣炷疗鰤K的抗壓強(qiáng)度。擺錘敲入法檢測(cè)材料強(qiáng)度具有局部破壞面較小，檢測(cè)后不影響構(gòu)件本身的承載能力等優(yōu)點(diǎn)。

2 擺錘敲入儀的研制

研制開發(fā)出適合于蒸壓加氣混凝土砌塊現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的擺錘敲入儀是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵，檢測(cè)設(shè)備應(yīng)具有體積小，重量輕，不需電源等特點(diǎn)。

1）錘頭與擺桿長(zhǎng)度的確定。錘頭選用尺寸為58mm×58mm×80mm的鋼錘，是因?yàn)殄N頭過大離心力隨之增加，過大的離心力難以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作；錘頭過小會(huì)使測(cè)釘?shù)那萌肷疃冗^小，而不易拉開不同砌塊的敲入深度。擺桿選用長(zhǎng)度為194mm，直徑為10mm的鋼桿，其轉(zhuǎn)軸到錘頭中心的距離為223mm。擺桿過長(zhǎng)，擺錘下落時(shí)易傷及操作人員，擺桿過短擺錘的能量偏小。

2）測(cè)釘?shù)倪x用。測(cè)釘選用工具鋼制成，測(cè)釘兩端應(yīng)為平頭，角部應(yīng)有半徑為1mm的倒角；細(xì)端長(zhǎng)度應(yīng)為16.00mm，直徑應(yīng)為（4.00±0.06）mm；測(cè)釘過渡段長(zhǎng)度應(yīng)為4.00mm；粗端長(zhǎng)度應(yīng)為60.00mm，直徑應(yīng)為（6.00±0.06）mm。

為避免敲入深度過深，在對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊進(jìn)行敲入試驗(yàn)時(shí)，需用粗端朝向砌塊。

3）擺錘敲入儀組成。擺錘敲入儀由錘頭、擺桿、懸臂、豎板、測(cè)釘、測(cè)釘座、調(diào)節(jié)螺絲、水準(zhǔn)泡、激發(fā)桿等組成（圖1）。

圖1 擺錘敲入儀示意圖

3 擺錘敲入法測(cè)強(qiáng)曲線的建立

為了建立蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度與測(cè)釘敲入蒸壓加氣混凝土砌塊深度之間的關(guān)系曲線，選取各種不同強(qiáng)度等級(jí)的蒸壓加氣混凝土砌塊，分別進(jìn)行擺錘敲入法檢測(cè)和蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，具體試驗(yàn)步驟如下：

1）每塊蒸壓加氣混凝土砌塊檢測(cè)5個(gè)測(cè)點(diǎn)，將5個(gè)敲入深度平均值作為代表值；

2）按照《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》GB/T11969的要求，對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得出每塊蒸壓加氣混凝土砌塊的強(qiáng)度值；

3）統(tǒng)計(jì)分析各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)蒸壓加氣混凝土砌塊的敲入深度平均值及對(duì)應(yīng)的蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度。

4）最后對(duì)抗彎強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)與測(cè)釘?shù)那萌肷疃冗M(jìn)行數(shù)據(jù)回歸分析。

采用Excel軟件對(duì)擺錘敲入法測(cè)釘?shù)那萌肷疃扰c蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出相應(yīng)的測(cè)強(qiáng)擬合公式。擺錘敲入法測(cè)釘?shù)那萌肷疃扰c蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的關(guān)系如圖1。

圖1 擺錘敲入法測(cè)強(qiáng)冪函數(shù)擬合曲線

蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度與敲入深度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系公式建議采用如下公式：

式中：fci為木材強(qiáng)度換算值，MPa；di為敲入深度值，mm，其相關(guān)系數(shù)r=0.96。

4 結(jié)語(yǔ)

擺錘敲入法檢測(cè)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度是一種全新的原位無損檢測(cè)方法。通過一系列的試驗(yàn)研究，敲入深度與蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為以后編寫《擺錘敲入法檢測(cè)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。