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1、第 26 卷 第 2 期 2004年 2 月武汉理工大学学报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 . 26 N o. 2 F eb. 2004点荷法砂浆强度的简化换算公式陈 萌 1, 2, 王仁义 2, 彭少民1(1. 武汉理工大学土木工程与建筑学院 , 武汉 430070; 2. 郑州大学土木工程学院 郑州 450002摘 要: 在 G R C 网格布加固空心砖砌体的受剪性能试验中 , 使用点荷法对 144个砂浆试样进行了强度测试 , 通过与砂 浆标准试件的抗压强度值相比较 , 表明 点荷法
2、是一种准确可靠的砂浆强度测试方法 ; 文章对大量试验数据进行回归分 析 , 提出了点荷法计算砂浆强度的换算修正公式 , 通过工程实践证明了该公式结论可靠 应用简便 。 关键词 : 点荷 ; 砂浆 ; 强度中图分类号 : TU 528.581 文献标识码 : A 文章编号 :1671-4431(2004 02-0041-03收稿日期 :2003-09-17.基金项目:河南省教育厅自然科学基础研究项目 (200010483037 .作 者简介 :陈 萌 (1969- , 女, 博士生 . E -m ai l :cm nl x zzu . edu . cn近年来, 我国对砌体结构的力学性能现场检测技
3、术倍加关注 , 作了很多有益的探 索和研究。由于砖石砌 体力学性能指标离散性大 , 影响因素多 , 因此检测技术难以 形成统一的标准。常用的砌体砂浆强度检测方法 有扁顶法、 取芯法、 回弹法和冲 击法等 1, 但上述测试方法误差大、 可靠性差。 针对此种情况 , 用于砌体结构现 场检测砂浆强度的点荷测试法应运而生。该方法测力系统简单 , 适合于现场检测。 但是, 目前砂浆点荷测试 技术尚未规范、 标准化, 测试精确度尚需要进行周密系统 的再现性检验。为此 , 文中利用 G R C 网格布加固空 心 砖砌 体 的 受 剪 性能 试 验 2, 通 过 点 荷 法 现 场 测 试 的 砌 筑 砂 浆
4、 强 度 , 与 砂 浆 标 准 试 件 (70. 7m m ×70. 7m m 7×0. 7m m 抗压强度值进行 比较, 表明 点荷法是一种行之有效的现场测 定砂浆强度 方法, 但公 式 换算繁杂。 为方便工程应用 , 在试验的基础上 , 进一步简 化修正了点荷法计算砂浆强度的换算公式 , 并在工程 实践中验证了该公式的简便 性、 适用性。1 砂浆强度的点荷测试方法1. 1 点荷法的测试装置砂浆强度点荷测试仪由仪器支架、 加载系统、 加载头、 压力传感器和荷载表 组成, 该仪器质 量轻, 手动 加 荷, 液晶显示, 可以保持峰值 , 较适合于现场检测。1. 2 点荷法的
5、试验步骤1 在砂浆试样上画出作用点 , 用卡尺或百分表量测其厚度 t , 精确至 0. 1m m 。2 将砂浆试样放置在点荷仪的下加载头上 , 上下加载头对准预先画好的作用点 (注意:加荷前, 将显 示器上的数字调零 。3 加荷时 , 用手慢慢转动点荷仪的手柄 , 通过固定在仪器架上的螺母作用 , 使加 荷螺杆向下移动。当加 载头顶住砂浆试样时就产生下压力荷载。 然后缓慢均匀地 施加荷载至试件破坏。 记录荷载值 F , 精确至 1N4 将破坏后的试件拼成原样 , 量测荷载实际作用点中心到试件边缘的最短距 离即作用半径 r , 精确至 0. 1m m 。5 一个砂浆试样测定完成后 , 将保持开关
6、拨向“非 保持”状 态, 使荷载表显示器 回零, 再进行下一个砂浆试样的测定。6 根据测定的点荷载值 , 按下列公式 3计算砂浆的抗压强度换算值f i j =(3. 33t i jri 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 为砂浆的抗压强度换算值 ; N i j 为点荷载值 (kN ; r为 i j试 样的 荷载作用半径修正系数 ; t i为 j 试样的厚度修正系数 ; r i j 为试样的作用半径 (m m ; t i j 为试样的厚度(m m 。 2 砂浆强度点荷测试方法的试验研究2. 1 砂浆试样的选取在 G R
7、 C 网格布加固空心砖砌体的受剪性能试验中 , 空心砖砌体共计 48个。 砌筑砂浆的强度等级分别为 M 5, M 7. 5, M 10, M 15 。每种强度等级砂浆对应的空 心砖砌体为 12个, 12个砌体为一组, 由人工砌筑。砌筑砂浆均采用 425号矿渣水 泥, 中砂配制。其计算配合比 (以质量表示 如下, 水泥砂 (M 5为 18. 72, M 7. 5 为 16. 58, M 10为 15. 56, M 15为 14. 25 。对应于每种强度等级 , 取试模一组 6块, 标养至 28d , 测定其抗 压强度平均值, 试验结果见表 1。对于 48个空心砖砌体, 在进行 G R C 网格布
8、加固试验之后 , 从每个砌体中剥 离出 3块砂浆试样, 加工或选 取符合下列要求的试样 :厚度为 520m m , 预估作用半径为 1525m m , 砂浆 试样表 面应平整。试验中符合上述要求的砂浆试样共计 48 ×3=144 个。2. 2 点荷测试方法的试验结果对于 144个砂浆试样进 行点荷试验, 根据测得的点荷值, 代入公式 (1 可计算出 砌 筑砂 浆的 抗压强度 换算 值, 试验结果见表 1。表 1中, 对应于每种砌筑砂浆 的强度 等级, 由公式 (1 计算出的砂浆强度 换算表 1 砌筑砂浆强度的试验结果砂浆的强 度等级 砂浆标准试件的抗压强度平均值/M P a 点荷法抗
9、压强度换算值 /M P a公式 (1 相对误差 /%修正公式 相对误差 /%M 55. 505. 352. 735. 632. 36M 7. 511. 5010. 954. 7811. 014. 26M 1015. 4014. 466. 1014. 486. 08M 1520. 7018. 799. 2218. 858. 93值与砂浆标准试件的抗压强度值较为接近 , 其相对误差变化范围为 2. 73%9. 22%, 最大误差小于 10%由此表明, 点荷法可以作为一种较为准确可靠的测试方法 , 来测定砌筑砂浆的抗压强度。 但在应用公式 (1 计 算时, 砂浆试样的荷载作用半径 修正系 数r i
10、j计 算简便, 而试样的厚度修正系数 t i j则 计算繁琐, 为此拟选 取合 适的数学模型 , 将在上述试验结果的基础上对 t i j的 计算公式加以简化修正 , 以方 便点荷法在工程中的 推 广应用。2. 3 计算公式的简化修正试 样 的 厚 度 修 正 系 数 t i j的 计算公式可以采用曲线拟和 的方法加以简化。对 144个砂 浆试样, 将 砂浆 试 样的 厚度 t i j 作为 自变量, 与之对应的厚度修正系数 t i j作 为函数,分别用 表 2 数学模型的回归分析结果数学模型回归方程系数 ABC相关系数 R 一元线性: t ij =A +B ? t i j1. 53-0. 05
11、0. 961一元指数函数型 : t ij =A? e B ? t i j1. 54-0. 040. 912一元抛物线型 : ti j =A +B? t i j +C ? t 2i j1. 51-0. 02-0. 0040. 9663种数学模型进行回归分析 , 回归结果见表 2。比较表 2的回归分析结果 , 可以看出, 这 3种数学模型的回归结果 以一元抛物 线型为最优 (相关系数 R 最接近于 1 , 一元线性型次之 , 一元指数函数型最差。其中 一元线性型与一元抛物线型相比 , 相关系数相差 不多, 但计算简便 , 故选定以一元线 性回归方程作为的简化计算公式 , 由此得 t i j =-0
12、.05 燈 t i j +1. 53(2将上述 144个砂浆试样的点荷试验数据再代入简化修正后的式 (1 和式 (2 , 所得的砌筑砂浆抗压强 度 换算值见表 1。从表 1中可以看出 , 简化后的公式计算值 与砂浆标准试件的抗压强度值相比 , 其相对误差的 变化范围为 2. 36%8. 93%。 对 于 144个砂浆试样 , 通过计算得出 , 简化修正公式的抗压强度换算值与砂浆 标准试 件试验值之比的平均值 =0. 960变, 异系数 =0. 08。7由此可见 , 经过简化了的公式 不仅计算简便24 武 汉 理 工 大 学 学 报 2004年 2 月而且能够满足工程中的测试精确度需求。3 工程
13、实践的应用选取 3个工程作为实践对象。砌 筑砂浆的强度等级为 M 5.0, M 7. 5, M 10。在主体砖砌体施工的同时 , 对应于每种 强 度 等 级, 取 砂 浆 标 准 试件 (70. 7m m 7×0. 7m m ×70. 7m m两组 12块, 与砌体同条件养护 , 标养至 28d , 测定其抗压 强度平均值。 与之对 应的一断砌体作为一个测区 , 在 28d 时, 从砌体中取出砂浆试样 , 用点荷仪测量点荷 数据, 代入简化 表 3 砌体标准试件与点荷砂浆强度换算值 砂浆强 度等级 标准试 件抗压 强度/M Pa 砂浆强度换 算值/M Pa 相对误差 /%M
14、 5. 06. 05. 83. 45M 7. 58. 88. 62. 32M 1013. 212. 37. 32公式得出砌体的砂浆强度换算值 , 试验结果见表 3。从 表 中 数 据可 以看 出, 标 准 试 件 抗压 强度 值 与 砌 体 的点 荷 砂 浆 强 度 换 算值 相近, 最 大 相 对 误 差为 7. 32%。由此进一步看出 , 经过简化了的点荷 法计算砂浆强度的换算公式 , 其精确度能满足工程要求。4结论点荷法是一种行之有效的、 用于现场测定砂浆强度的方法。为方便工程实践 中的应用 , 在试验研究的基 础上经回归分析 , 提出了修正的点荷法计算砂浆强度的 换算公式 , 经工程实
15、践检验 , 证明简化修正的砂浆 强 度换算公式可方便地用于工程 现场检测。参考文献1 G B J50003-2001, 砌体结构设计规范 S .2 陈 萌 . G R C 网格布加固空心砖砌体受剪性能的研究 J . 郑州大学学报,2002, (3 :8688. 3 G B /T 503152000, 砌体工程现场检测技术标准 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
16、 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 430070, 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
17、 h , one hundr ed and f ort y -f our m ort ar s ampl ess t rengt h are t es t ed by t he-lh 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
18、 t hi s paper , t h revi sed f orm ul a t o cal cul at e m ort ar st r engt h w i t h t he spot -l oadi ng m et hod i s suppos ed . B y t he t est of pr act i calengi neer i ng , t h revi sed f orm ul a pr oves ef f ect i ve .K ey w ords : spot -l oadi ng ;m or t ar ;st rengt h 34第 26卷 第 2期陈 萌, 等 :点荷法砂浆强度的简化换算公式