回彈法推定普通混凝土空心砌塊抗壓強度研究

摘要：從3片砌體墻片中隨機抽取60個砌塊，研究了砌塊回彈測試時的回彈儀選取以及回彈儀回彈砌塊帶肋與不帶肋位置時的回彈值大小的差異.通過9個混凝土空心砌塊砌體試件中的回彈對比試驗，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系.通過對砌塊回彈值抗壓強度的試驗數據進行對比研究和回歸分析，提出了回彈法檢測砌體中普通混凝土空心砌塊抗壓強度的一般公式.驗證性試驗結果顯示，該公式檢測精度較高，可為相關標準、規范的修訂提供依據.

關鍵詞：抗壓強度；回彈法；混凝土空心砌塊；影響因素；統一測強公式

中圖分類號：TU362文獻標識碼：A

混凝土空心砌塊在墻體中應用日趨廣泛，但只有文獻[1]對砌塊回彈法進行了研究，但對回彈法檢測混凝土空心砌塊抗壓強度影響因素及測強曲線并未涉及.為補充GB/T50315—2011《砌體工程現場檢測技術標準》，擴大回彈法的適用范圍，湖南大學于2011年6月至2012年12月開展了回彈法檢測砌體中普通混凝土空心砌塊抗壓強度的試驗研究，提出了回彈法檢測砌體中混凝土空心砌塊抗壓強度的一般公式.

1測試方法和數據處理

空心砌塊的強度是由各個部位強度共同作用的結果，回彈值僅代表局部點的強度對應值[1]，為了反映砌體總體強度的回彈值，選取砌塊兩長側面進行回彈，每個側面分別均勻彈擊8個點，呈一字型排列，相鄰兩點的距離在50 mm左右，測點距離砌塊邊緣不小于20 mm，每個試塊共回彈16個點.目前，建立砌體中塊材的回彈測強曲線回彈數值獲得的試驗方法主要有2種[2-3].

1.1方法1測試步驟

1）對標準砌體試件中的混凝土空心砌塊進行回彈測試.試驗中抽取的砌塊均外觀勻質、無缺陷，每個砌塊回彈測試完成后，均用油漆對其進行編號.

2）用切割機沿灰縫將標準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方法》[4]中抗壓強度試件加工、養護的方法，將砌塊制作成抗壓強度試件.

3）在溫度10 ℃以上不通風的室內養護3 d后，測定試件的抗壓強度.

1.2 方法2測試步驟

1）按照《混凝土小型空心砌塊試驗方法》中砌塊抗壓強度試件加工、養護方法，將供回彈測試的砌塊制作成抗壓強度試塊.

2）養護3 d后，測量試件的受壓面尺寸并將其置于壓力機加壓板中.加載至50 kN后恒載，然后對試塊進行回彈測試.

3）回彈測試完成后，繼續加載至試件破壞，得到試件的抗壓強度.

1.3數據處理

參照文獻[1]和《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》[5]，對每一空心砌塊回彈得到的16個回彈值，去掉3個最大值和3個最小值，取剩下的10個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

試驗采用ZC3A型混凝土回彈儀和ZC4型測磚回彈儀分別對砌塊帶肋及不帶肋位置進行回彈測試[6].在四川省建筑科學研究院結構實驗室的3片空心砌塊墻片上隨機抽取60個砌塊，每片墻選20塊.先對砌塊帶肋位置進行回彈，得到回彈值R1；然后對砌塊不帶肋位置進行回彈，得到回彈值R2.分別取10個砌塊為一組，共6組，取其平均值進行對比分析，得到回彈砌塊不同位置下的回彈值.回彈位置對回彈值的影響如圖1所示.

由圖1可知， ZC4型測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回彈數值造成的影響，故采用ZC3A型回彈儀對空心砌塊進行回彈測試.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

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

3回彈值的影響因素研究

在房屋現場檢測中，既有砌體中砌塊的約束條件及受力狀態各不相同，不同樓層、不同使用功能房屋在樓面、屋面荷載作用下對砌塊的豎向壓力不同；不同砌筑砂漿強度等級對砌塊的粘結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.為分析各種差異對砌塊回彈數值的影響，下面采用ZC3A型混凝土回彈儀分別進行回彈對比試驗，對不同豎向壓力、試驗方法、是否灌孔以及回彈位置對回彈數值大小的影響進行試驗研究.

3.1豎向壓力

3.1.1試驗概況

采用強度等級為MU15.0的普通混凝土空心砌塊，強度等級為M7.5的水泥混合砂漿，砌筑9個尺寸為190 mm×390 mm×590 mm的標準砌體試件.砌筑完成并養護一個月后，將試件置于壓力機平臺上，利用壓力機對試件分級加載，壓力值直接從表盤中讀取.為模擬實際砌體結構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，從壓力為零開始加荷，荷載每增加一級，近似代表其所處的樓層低一級.每加一級荷載，靜置約10 min后進行回彈試驗.每級荷載下選取砌體試件中的上下2塊砌塊（390 mm×190 mm×190 mm）進行回彈.

本試驗中共9個試件（18塊砌塊），對每個試件分別在0，10 kN，20 kN，30 kN，40 kN和50 kN下進行回彈，分別得到18個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）數據描繪成散點圖，如圖2所示.不同豎向壓力下的回彈測試如圖3所示.

3.2約束條件

4回彈測強曲線的建立

4.1回歸分析

試驗完成后，按照方法1和方法2共得到101組回彈值抗壓強度數據.根據以上試驗及分析結果表明，試驗方法對砌塊回彈值和抗壓強度沒有影響，因此可以對方法1和方法2得到的共101組回彈值抗壓強度數據進行總體回歸分析.

從101組原始數據來看，對于回彈值相同的一組砌塊試塊（2～5塊），其組內各砌塊的實測抗壓強度之間的差值最大可達10.82 MPa.101組原始數據中回彈值與抗壓強度之間的相關系數也不到0.7，這說明 101組原始數據反映的回彈值和抗壓強度之間的相關關系并不太顯著.為從大量原始數據中挖掘出客觀存在的砌塊回彈值和抗壓強度之間的相關關系，將101組數據分別以回彈值相近（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度平均值.

分別采用指數函數式、冪函數式、拋物線函數式和直線函數式，按最小二乘法對33組回彈平均值抗壓強度平均值數據進行回歸分析[8]，并計算各擬合公式的相關系數、平均相對誤差（%）和平均相對標準差（%），擬合結果如圖8和表1所示.

5結論

本試驗是有關砌體檢測方法的研究，為將回彈法的應用推廣到普通混凝土空心砌塊中來，為相關規范的編制提供實驗依據，根據試驗得到如下結論：

1）豎向壓力、試驗方法和回彈位置對砌塊回彈數值大小基本沒有影響，回彈測試可以不考慮其差異的影響；灌孔使回彈數值略有增大，但不顯著；在建立砌體中砌塊回彈測強曲線的試驗過程中，按照兩種試驗方法對標準砌體試件或處于一定豎向壓力下的抗壓強度試件進行回彈測試，其測試結果與現場檢測條件下既有砌體中處于不同樓層的砌塊的回彈測試結果是等效的.

2）通過試驗，對砌塊回彈值抗壓強度數據進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強公式：f1 =0.001 2R2.45.經驗證其相對誤差較小，滿足精度要求.

參考文獻

[1]天津市建材科研所.回彈儀測砼空心砌塊強度的研究[J]. 建筑砌塊與砌塊建筑， 1998， 1：10-14.

[2]陳大川，陳庭柱，施楚賢.回彈法推定砌體中燒結多孔磚抗壓強度研究[J].建筑結構，2012，42（9）：134-136.

[3]GB 8239-1997普通混凝土小型空心砌塊[S]. 北京： 中國標準出版社， 1997：3-4.

[4]GB/T4111-1997混凝土小型空心砌塊試驗方法[S]. 北京： 中國標準出版社， 1997：4-5.

[5]JGJ/T23-2011回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S]. 北京： 中國建筑工業出版社， 2011： 9-11.

[6]GB/T50344-2004建筑結構檢測技術標準[S]. 北京： 中國建筑工業出版社， 2004： 56-57.

[7]GB/T2542-2003砌墻磚試驗方法[S]. 北京： 中國建筑工業出版社， 2003：1-18.

[8]陳大川，陳庭柱，施楚賢，等.回彈法推定砌體中燒結普通磚強度等級的研究[J].湖南大學學報：自然科學版，2012，39（3）：23-27.