点荷法检测砂浆强度
第26卷 第2期2004年2月
武 汉 理 工 大 学 学 报
JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY
Vol.26 No.2 Feb.2004
点荷法砂浆强度的简化换算公式
陈 萌,王仁义,彭少民
1,2
2
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
581中图分类号: TU 528.
文献标识码: A 文章编号:1671-4431(2004)02-0041-03
近年来,我国对砌体结构的力学性能现场检测技术倍加关注,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GRC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强度,与砂浆标准试件(70.7mm×70.7mm×70.7mm)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0.1mm。
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1N
4)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0.1mm。
5)一个砂浆试样测定完成后,将保持开关拨向“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
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-mail:cmnlx@zzu.edu.cn
武 汉 理 工 大 学 学 报 200442年2月
fij=(3.33ξtijξrijN
其中
ξrij=
ij
1.09
-1.1)(1)
11
=tij
ijiijj式中,(kN);fij为砂浆的抗压强度换算值;Nij为点荷载值ξξrij为试样的荷载作用半径修正系数;tij为试样的厚度修正系数;(mm);(mm)。rij为试样的作用半径tij为试样的厚度
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GRC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5,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M5,M7.M10,M15。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(M5为1∶8.72,5为M7.1∶6.58,56,25)。对应于每种强度等级,取试模一组6块,标养至28d,测定其抗M10为1∶5.M15为1∶4.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GRC网格布加固试验之后,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5~20mm,预估作用半径为15~25mm,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
砂浆的强度等级M55M7.M10M15
表1 砌筑砂浆强度的试验结果
砂浆标准试件的
抗压强度平均值
/MPa5.50
11.5015.4020.70
点荷法抗压强度换算值/MPa
公式(1)5.3510.9514.4618.79
相对误差/%
2.734.786.109.22
修正公式5.6311.0114.4818.85
相对误差/%
2.364.266.088.93
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ξ而试样的厚度修正系数ξ为此拟选取rij计算简便,tij则计算繁琐,合适的数学模型,将在上述试验结果的基础上对ξ以方便点荷法在工程中的推tij的计算公式加以简化修正,广应用。
2.3 ξ计算公式的简化修正┾┳┴
试样的厚度修正系数ξtij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tij作为自变量,与之对应的厚度修正系数ξ分别用tij作为函数,
表2 数学模型的回归分析结果
数学模型
一元线性:ξtij=A+B・tij
B・tij
一元指数函数型:ξtij=A・e2一元抛物线型:ξtij=A+B・tij+C・tij
回归方程系数A
B
C
1.53-0.051.54-0.041.51-0.02-0.004
相关系数R0.9610.9120.966
3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
ξ05燈tij+1.53tij=-0.
(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μ=0.960,变异系数δ=0.087。由此可见,经过简化了的公式不仅计算简便
第26卷 第2期 陈 萌,等:点荷法砂浆强度的简化换算公式
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而且能够满足工程中的测试精确度需求。
3 工程实践的应用
选取3个工程作为实践对象。砌筑砂浆的强度等级为0,M7.5,M10。在主体砖砌体施工的同时,对应于每种M5.
强度等级,取砂浆标准试件(70.7mm×70.7mm×70.7两组12块,与砌体同条件养护,标养至28d,测定其抗压mm)
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。
表3 砌体标准试件与点荷砂浆强度换算值砂浆强标准试件抗压砂浆强度换度等级0M5.M7.5M10
强度/MPa6.08.813.2
算值/MPa5.88.612.3
相对误差/%3.452.327.32
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] GBJ50003-2001,砌体结构设计规范[S].
[2] 陈 萌.[J].郑州大学学报,2002,(3):86~88.GRC网格布加固空心砖砌体受剪性能的研究[3] GB/2000,砌体工程现场检测技术标准[S].T50315-
ASimplifiedFormulaforMortarStrength
withtheSpot┐loadingMethod
2
,CHENMeng1,WANGRen-yi2,PENGShao-min1
(1.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,WUT,Wuhan430070,China;2.)SchoolofCivilEngineering,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450002,China
DuriAbstract:ngtheexperimentofbrickworkreinforcedwithGRCgriddingcloth,onehundredandforty-fourmortarsam
ples′strengtharetestedbythespot-loadingmethod.Bycomparingwithmortarstandardsamplecompressivestrength,itshowthatthespot-loadingmethodisanexactwaytotestmortarstrength.Onthebasisoftheexperimentalresultsinthispaper,threvisedformulatocalculatemortarstrengthwiththespot-loadingmethodissupposed.Bythetestofpracticalengineering,threvisedformulaproveseffective.
spot-Keywords: mortar; strengthloading;