回彈法推定普通混凝土空心砌塊抗壓強(qiáng)度研究

摘要：從3片砌體墻片中隨機(jī)抽取60個(gè)砌塊，研究了砌塊回彈測(cè)試時(shí)的回彈儀選取以及回彈儀回彈砌塊帶肋與不帶肋位置時(shí)的回彈值大小的差異.通過9個(gè)混凝土空心砌塊砌體試件中的回彈對(duì)比試驗(yàn)，研究了砌塊在不同約束條件、豎向壓力和混凝土灌孔下的回彈值的關(guān)系.通過對(duì)砌塊回彈值抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比研究和回歸分析，提出了回彈法檢測(cè)砌體中普通混凝土空心砌塊抗壓強(qiáng)度的一般公式.驗(yàn)證性試驗(yàn)結(jié)果顯示，該公式檢測(cè)精度較高，可為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的修訂提供依據(jù).

關(guān)鍵詞：抗壓強(qiáng)度；回彈法；混凝土空心砌塊；影響因素；統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)公式

中圖分類號(hào)：TU362文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

混凝土空心砌塊在墻體中應(yīng)用日趨廣泛，但只有文獻(xiàn)[1]對(duì)砌塊回彈法進(jìn)行了研究，但對(duì)回彈法檢測(cè)混凝土空心砌塊抗壓強(qiáng)度影響因素及測(cè)強(qiáng)曲線并未涉及.為補(bǔ)充GB/T50315—2011《砌體工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，擴(kuò)大回彈法的適用范圍，湖南大學(xué)于2011年6月至2012年12月開展了回彈法檢測(cè)砌體中普通混凝土空心砌塊抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)研究，提出了回彈法檢測(cè)砌體中混凝土空心砌塊抗壓強(qiáng)度的一般公式.

1測(cè)試方法和數(shù)據(jù)處理

空心砌塊的強(qiáng)度是由各個(gè)部位強(qiáng)度共同作用的結(jié)果，回彈值僅代表局部點(diǎn)的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)值[1]，為了反映砌體總體強(qiáng)度的回彈值，選取砌塊兩長(zhǎng)側(cè)面進(jìn)行回彈，每個(gè)側(cè)面分別均勻彈擊8個(gè)點(diǎn)，呈一字型排列，相鄰兩點(diǎn)的距離在50 mm左右，測(cè)點(diǎn)距離砌塊邊緣不小于20 mm，每個(gè)試塊共回彈16個(gè)點(diǎn).目前，建立砌體中塊材的回彈測(cè)強(qiáng)曲線回彈數(shù)值獲得的試驗(yàn)方法主要有2種[2-3].

1.1方法1測(cè)試步驟

1）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)砌體試件中的混凝土空心砌塊進(jìn)行回彈測(cè)試.試驗(yàn)中抽取的砌塊均外觀勻質(zhì)、無缺陷，每個(gè)砌塊回彈測(cè)試完成后，均用油漆對(duì)其進(jìn)行編號(hào).

2）用切割機(jī)沿灰縫將標(biāo)準(zhǔn)砌體試件切割成單塊砌塊，然后利用砂輪將磚表面殘余砂漿去除干凈并打磨平整.按照GB/T4111—1997《混凝土小型空心砌塊試驗(yàn)方法》[4]中抗壓強(qiáng)度試件加工、養(yǎng)護(hù)的方法，將砌塊制作成抗壓強(qiáng)度試件.

3）在溫度10 ℃以上不通風(fēng)的室內(nèi)養(yǎng)護(hù)3 d后，測(cè)定試件的抗壓強(qiáng)度.

1.2 方法2測(cè)試步驟

1）按照《混凝土小型空心砌塊試驗(yàn)方法》中砌塊抗壓強(qiáng)度試件加工、養(yǎng)護(hù)方法，將供回彈測(cè)試的砌塊制作成抗壓強(qiáng)度試塊.

2）養(yǎng)護(hù)3 d后，測(cè)量試件的受壓面尺寸并將其置于壓力機(jī)加壓板中.加載至50 kN后恒載，然后對(duì)試塊進(jìn)行回彈測(cè)試.

3）回彈測(cè)試完成后，繼續(xù)加載至試件破壞，得到試件的抗壓強(qiáng)度.

1.3數(shù)據(jù)處理

參照文獻(xiàn)[1]和《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》[5]，對(duì)每一空心砌塊回彈得到的16個(gè)回彈值，去掉3個(gè)最大值和3個(gè)最小值，取剩下的10個(gè)回彈值的平均值作為該砌塊的回彈平均值.

2回彈儀選取及試件制作

2.1回彈儀選取

試驗(yàn)采用ZC3A型混凝土回彈儀和ZC4型測(cè)磚回彈儀分別對(duì)砌塊帶肋及不帶肋位置進(jìn)行回彈測(cè)試[6].在四川省建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的3片空心砌塊墻片上隨機(jī)抽取60個(gè)砌塊，每片墻選20塊.先對(duì)砌塊帶肋位置進(jìn)行回彈，得到回彈值R1；然后對(duì)砌塊不帶肋位置進(jìn)行回彈，得到回彈值R2.分別取10個(gè)砌塊為一組，共6組，取其平均值進(jìn)行對(duì)比分析，得到回彈砌塊不同位置下的回彈值.回彈位置對(duì)回彈值的影響如圖1所示.

由圖1可知， ZC4型測(cè)磚回彈儀受回彈位置的影響較ZC3A型回彈儀大，為減少回彈過程中回彈位置不好把握對(duì)回彈數(shù)值造成的影響，故采用ZC3A型回彈儀對(duì)空心砌塊進(jìn)行回彈測(cè)試.回彈儀在洛氏硬度為60±2的鋼砧上，回彈儀的率定值為80±2.

2.2試件制作

本次試驗(yàn)采用市場(chǎng)上常見的普通混凝土小型空心砌塊，其孔洞率為47%左右，其中湖南大學(xué)共制作91塊試塊和9個(gè)砌體試件，試塊均采用坐漿法[7]找平，試件大小為3個(gè)砌塊高、一個(gè)砌塊寬（590 mm×390 mm）.四川省建筑科學(xué)研究院制作試驗(yàn)墻片3片和20個(gè)試塊（供驗(yàn)證試驗(yàn)用）.南充市質(zhì)監(jiān)站制作10個(gè)試塊.

3回彈值的影響因素研究

在房屋現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中，既有砌體中砌塊的約束條件及受力狀態(tài)各不相同，不同樓層、不同使用功能房屋在樓面、屋面荷載作用下對(duì)砌塊的豎向壓力不同；不同砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)對(duì)砌塊的粘結(jié)作用以及配筋砌塊砌體灌孔和回彈位置是否帶肋的影響等等.為分析各種差異對(duì)砌塊回彈數(shù)值的影響，下面采用ZC3A型混凝土回彈儀分別進(jìn)行回彈對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)不同豎向壓力、試驗(yàn)方法、是否灌孔以及回彈位置對(duì)回彈數(shù)值大小的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究.

3.1豎向壓力

3.1.1試驗(yàn)概況

采用強(qiáng)度等級(jí)為MU15.0的普通混凝土空心砌塊，強(qiáng)度等級(jí)為M7.5的水泥混合砂漿，砌筑9個(gè)尺寸為190 mm×390 mm×590 mm的標(biāo)準(zhǔn)砌體試件.砌筑完成并養(yǎng)護(hù)一個(gè)月后，將試件置于壓力機(jī)平臺(tái)上，利用壓力機(jī)對(duì)試件分級(jí)加載，壓力值直接從表盤中讀取.為模擬實(shí)際砌體結(jié)構(gòu)房屋不同樓層的墻體中磚所受的不同豎向壓力，將荷載分為6級(jí)，從壓力為零開始加荷，荷載每增加一級(jí)，近似代表其所處的樓層低一級(jí).每加一級(jí)荷載，靜置約10 min后進(jìn)行回彈試驗(yàn).每級(jí)荷載下選取砌體試件中的上下2塊砌塊（390 mm×190 mm×190 mm）進(jìn)行回彈.

本試驗(yàn)中共9個(gè)試件（18塊砌塊），對(duì)每個(gè)試件分別在0，10 kN，20 kN，30 kN，40 kN和50 kN下進(jìn)行回彈，分別得到18個(gè)砌塊在某一豎向壓力作用下的回彈平均值.將豎向壓力（FN）回彈平均值（R）數(shù)據(jù)描繪成散點(diǎn)圖，如圖2所示.不同豎向壓力下的回彈測(cè)試如圖3所示.

3.2約束條件

4回彈測(cè)強(qiáng)曲線的建立

4.1回歸分析

試驗(yàn)完成后，按照方法1和方法2共得到101組回彈值抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù).根據(jù)以上試驗(yàn)及分析結(jié)果表明，試驗(yàn)方法對(duì)砌塊回彈值和抗壓強(qiáng)度沒有影響，因此可以對(duì)方法1和方法2得到的共101組回彈值抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行總體回歸分析.

從101組原始數(shù)據(jù)來看，對(duì)于回彈值相同的一組砌塊試塊（2～5塊），其組內(nèi)各砌塊的實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度之間的差值最大可達(dá)10.82 MPa.101組原始數(shù)據(jù)中回彈值與抗壓強(qiáng)度之間的相關(guān)系數(shù)也不到0.7，這說明 101組原始數(shù)據(jù)反映的回彈值和抗壓強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系并不太顯著.為從大量原始數(shù)據(jù)中挖掘出客觀存在的砌塊回彈值和抗壓強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系，將101組數(shù)據(jù)分別以回彈值相近（回彈值極差不大于0.5）的1～10塊砌塊為一組，得到33組回彈平均值與抗壓強(qiáng)度平均值.

分別采用指數(shù)函數(shù)式、冪函數(shù)式、拋物線函數(shù)式和直線函數(shù)式，按最小二乘法對(duì)33組回彈平均值抗壓強(qiáng)度平均值數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析[8]，并計(jì)算各擬合公式的相關(guān)系數(shù)、平均相對(duì)誤差（%）和平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（%），擬合結(jié)果如圖8和表1所示.

5結(jié)論

本試驗(yàn)是有關(guān)砌體檢測(cè)方法的研究，為將回彈法的應(yīng)用推廣到普通混凝土空心砌塊中來，為相關(guān)規(guī)范的編制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，根據(jù)試驗(yàn)得到如下結(jié)論：

1）豎向壓力、試驗(yàn)方法和回彈位置對(duì)砌塊回彈數(shù)值大小基本沒有影響，回彈測(cè)試可以不考慮其差異的影響；灌孔使回彈數(shù)值略有增大，但不顯著；在建立砌體中砌塊回彈測(cè)強(qiáng)曲線的試驗(yàn)過程中，按照兩種試驗(yàn)方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)砌體試件或處于一定豎向壓力下的抗壓強(qiáng)度試件進(jìn)行回彈測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件下既有砌體中處于不同樓層的砌塊的回彈測(cè)試結(jié)果是等效的.

2）通過試驗(yàn)，對(duì)砌塊回彈值抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘法回歸分析，建立了適用于砌塊砌體中普通混凝土空心砌塊的回彈測(cè)強(qiáng)公式：f1 =0.001 2R2.45.經(jīng)驗(yàn)證其相對(duì)誤差較小，滿足精度要求.

參考文獻(xiàn)

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