貫入法檢測(cè)特細(xì)砂砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度的測(cè)強(qiáng)曲線研究

劉洲

（重慶中億工程檢測(cè)有限公司，重慶 402460）

0 引言

重慶地區(qū)既有自建房多為砌體結(jié)構(gòu)，經(jīng)結(jié)構(gòu)安全排查發(fā)現(xiàn)，部分房屋承重墻或磚柱出現(xiàn)表面風(fēng)化、剝落，砂漿粉化現(xiàn)象，存在一定的安全隱患（圖1）。對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)鑒定，砂漿強(qiáng)度是評(píng)價(jià)其質(zhì)量和安全的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。砂漿強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法[1]有貫入法、回彈法、推出法等，貫入法[2]因其技術(shù)成熟、操作便捷而被廣泛使用。

圖1 砌體承重墻外觀質(zhì)量

重慶地區(qū)砌筑砂漿用砂主要來自長(zhǎng)江和嘉陵江，顆粒相對(duì)較細(xì)，細(xì)度模數(shù)一般為0.5～0.85，即便嘉陵江與涪江交匯處的渠河段，其細(xì)度模數(shù)也只有1.0 左右[3]。采用特細(xì)砂配制的砌筑砂漿，其分層度和強(qiáng)度的離散性均較大。國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T136—2017《貫入法檢測(cè)砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》中測(cè)強(qiáng)曲線的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，取自北京、山東、浙江、廣西等地，應(yīng)用于重慶地區(qū)，檢測(cè)對(duì)象較之存在一定的差異，宜進(jìn)行檢測(cè)誤差驗(yàn)證試驗(yàn)，若誤差超限，應(yīng)制定專用或地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線。近年來，針對(duì)貫入法測(cè)強(qiáng)曲線的研究，大部分集中于砂漿品種[4-6]以及當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)[7-9]的應(yīng)用分析，但缺少針對(duì)重慶市既有建筑廣泛使用的特細(xì)砂砌筑砂漿的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。鑒于這一現(xiàn)狀，結(jié)合重慶市砂漿性能及施工特點(diǎn)，進(jìn)行貫入法測(cè)強(qiáng)曲線的試驗(yàn)研究。

1 基礎(chǔ)試驗(yàn)

（1）根據(jù)既有建筑工程實(shí)際，設(shè)計(jì)試配M5、M7.5、M10 三個(gè)不同強(qiáng)度等級(jí)的特細(xì)砂水泥砌筑砂漿。強(qiáng)度等級(jí)M5 設(shè)計(jì)9 個(gè)配合比，M7.5 設(shè)計(jì)8 個(gè)配合比，M10 設(shè)計(jì)4 個(gè)配合比。砂漿試配所用水泥符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》[10]的要求，用砂符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[11]的要求，用水符合JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》[12]的要求。試配選用的原材料，盡可能與既有砌體結(jié)構(gòu)房屋所使用的建筑材料保持一致，砂漿配合比設(shè)計(jì)基本情況見表1。

表1 砂漿配合比設(shè)計(jì)基本情況

（2）采用燒結(jié)普通磚為砂漿強(qiáng)度試件底模[13]，按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[14]的規(guī)定成型試件。M5 和M7.5 每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)、每個(gè)配合比分別制作2組尺寸為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm 的砂漿立方體抗壓強(qiáng)度試件，M10 強(qiáng)度等級(jí)每個(gè)配合比分別制作4 組強(qiáng)度試件，每組試件數(shù)量均為6 個(gè)。制作試件時(shí)，應(yīng)將對(duì)應(yīng)的一組貫入試件和一組抗壓強(qiáng)度試件一起拌制，同時(shí)振搗成型。

（3）靜置24±2 h，對(duì)試件進(jìn)行編號(hào)、拆模。將試件平攤在地面進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，各個(gè)試件保持間距300 mm。在養(yǎng)護(hù)早期，每隔12 h 翻轉(zhuǎn)試件，使試件各個(gè)面輪流與地面接觸，以保證各個(gè)試件的養(yǎng)護(hù)條件相同，達(dá)到7 d 齡期后，每隔24 h 翻轉(zhuǎn)試件，直至自然養(yǎng)護(hù)28 d。

（4）同強(qiáng)度等級(jí)、同配合比且同盤制作的試件，以每組6 個(gè)試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，同時(shí)以每組6 個(gè)試件進(jìn)行貫入深度試驗(yàn)?？箟簭?qiáng)度試驗(yàn)按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行，取6 個(gè)試件的抗壓強(qiáng)度平均值作為其代表值f2（MPa），精確至0.1 MPa。貫入深度試驗(yàn)按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T136—2017《貫入法檢測(cè)砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定進(jìn)行，先將試件置于壓力試驗(yàn)機(jī)上，加載預(yù)估破壞荷載1%的預(yù)緊力，在其成型側(cè)面進(jìn)行貫入試驗(yàn)，每個(gè)試件只貫入一次，取6 個(gè)試件的貫入深度平均值作為其代表值md（mm），精確至0.01 mm。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由于砂漿抗壓強(qiáng)度試件制作采用同類塊體為底模，故無需對(duì)抗壓強(qiáng)度代表值進(jìn)行換算修正。試驗(yàn)取得砂漿貫入深度數(shù)據(jù)25 組150 個(gè)，立方體抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)25 組150 個(gè)，砂漿貫入深度和立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 砂漿貫入深度和立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 數(shù)據(jù)整理

3.1 基本公式

貫入法專用測(cè)強(qiáng)曲線的回歸方程式，按每一組試件的貫入深度代表值md和對(duì)應(yīng)一組的抗壓強(qiáng)度代表值f2數(shù)據(jù)，采用最小二乘法[15]進(jìn)行線性回歸計(jì)算，見式（1）—（5）。

式中：

f2——試件抗壓強(qiáng)度代表值（MPa）；

——試件抗壓強(qiáng)度的算術(shù)平均值（mm）；——砂漿構(gòu)件抗壓強(qiáng)度換算值（MPa）；

md——試件貫入深度代表值（mm）；

——試件貫入深度的算術(shù)平均值（mm）；

mdj——砂漿構(gòu)件貫入深度代表值（mm）；

a ——截距；

b ——斜率；

r ——相關(guān)系數(shù)；

n ——試件組數(shù)；

α、β——測(cè)強(qiáng)曲線回歸系數(shù)。

3.2 回歸分析

對(duì)式（5）兩邊分別取對(duì)數(shù)lg，則可以得到式（6）。

表3 貫入法專用測(cè)強(qiáng)曲線回歸統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖2 貫入深度-試件抗壓強(qiáng)度擬合曲線圖

4 結(jié)果分析

（1）試配砂漿的強(qiáng)度等級(jí)、品種、拌制方式以及選用的原材料與既有砌體結(jié)構(gòu)房屋實(shí)際使用材料基本一致，并采取自然養(yǎng)護(hù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果具有一定的代表性。強(qiáng)度等級(jí)M5 砌筑砂漿立方體抗壓強(qiáng)度范圍為5.7～8.9 MPa，M7.5 砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度范圍為8.7～11.6 MPa，M10 砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度范圍為10.9～14.5 MPa。砂漿抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值均滿足現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的強(qiáng)度檢測(cè)適用范圍0.4～16.0 MPa。

（2）根據(jù)砂漿試件貫入深度mdj，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)場(chǎng)拌制水泥砌筑砂漿統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線計(jì)算砂漿試件抗壓強(qiáng)度換算值，依據(jù)砂漿試件實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度平均值f2,j求得平均相對(duì)誤差mδ=11.6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er=12.8%。試驗(yàn)結(jié)果表明，現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)場(chǎng)拌制水泥砌筑砂漿統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線的檢測(cè)誤差在規(guī)定限值內(nèi)，同樣適用于重慶地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)拌制的特細(xì)砂水泥砌筑砂漿。

（4）對(duì)于特細(xì)砂水泥砌筑砂漿，同一貫入深度，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)場(chǎng)拌制水泥砌筑砂漿統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線，計(jì)算所得的砂漿抗壓強(qiáng)度換算值較專用測(cè)強(qiáng)曲線偏低，說明在砂漿抗壓強(qiáng)度基本相同的情況下，特細(xì)砂水泥砌筑砂漿孔隙率偏大，密實(shí)度偏小，砂漿硬度偏低。

5 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)對(duì)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)場(chǎng)拌制水泥砌筑砂漿貫入法統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線的地區(qū)適用性進(jìn)行了檢測(cè)誤差驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明其同樣適用于重慶地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)拌制的特細(xì)砂水泥砌筑砂漿。特細(xì)砂水泥砌筑砂漿貫入法專用測(cè)強(qiáng)曲線，是針對(duì)既有砌體結(jié)構(gòu)房屋所用材料和施工特點(diǎn)，通過基礎(chǔ)試驗(yàn)所建立。專用測(cè)強(qiáng)曲線較統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線更接近試驗(yàn)數(shù)據(jù)，能更好地反映特細(xì)砂水泥砌筑砂漿的實(shí)際強(qiáng)度，可作為既有砌體結(jié)構(gòu)房屋砂漿強(qiáng)度檢測(cè)鑒定的參考，亦可作為貫入法檢測(cè)砂漿強(qiáng)度地方標(biāo)準(zhǔn)編制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。由于該試驗(yàn)未涵蓋特細(xì)砂混合砂漿、預(yù)拌砂漿以及強(qiáng)度等級(jí)M5 以下的特細(xì)砂水泥砂漿等品種，故試驗(yàn)所得到的專用測(cè)強(qiáng)曲線仍有較大的局限性，若擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，尚需進(jìn)一步試驗(yàn)研究。