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非烧结砖砌体现场检测相关技术问题的分析

作者:2015-05-16 14:38文章来源:未知

  非烧结砖(块材)主要分为两大类:一类属于混凝土制品,如混凝土普通砖、混凝土多孔砖、混凝土小型空心砌块;另一类属于蒸压制品,如蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖及各类矿渣砖.这些制品均已有相应的产品标准、工程结构设计标准和施工验收标准,但目前尚无相应的现场检测技术标准,致使这类工程出现质量争议和质量事故时,难以作出准确的判断.在实际工程检测中,有的检测单位套用现行国家标准《砌体工程现场检测技术标准》GB/T 50315,但该标准主要适用于烧结砖砌体结构工程,盲目套用难免造成误判.结合行业标准《非烧结砖砌体现场检测技术规程》的制订工作,对国家标准GB/T50315中检测砂浆强度的10余种方法能否用于非烧结砖砌体的现场检测开展了大量的试验研究.本文根据四川省建筑科学研究院及合作研究单位的试验研究成果,就非烧结砖砌体砌筑块材强度和砌筑砂浆强度现场检测相关技术问题的研究进行简要介绍.

  1 混凝土小型空心砌块回弹法

  《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》已颁布实施多年且经过多次修订,回弹法检测混凝土强度的技术是比较成熟的.但回弹法检测混凝土制品类块材的强度和检测混凝土构件的强度是有差别的,对块材而言,其强度等级较低,且需考虑粗、细骨料以及级配的影响、块体孔洞率、孔型的影响等.单排孔普通混凝土小型空心砌块的主规格为390mm×190mm×190mm,最小外壁厚度不应小于30mm,最小肋厚不应小于25mm,空心率不应小于25%.通过多年应用发现,为便于施工和节约材料,混凝土小砌块产品基本都按最小壁厚进行生产,因此该类产品的孔型和空心率是基本统一的,有条件通过试验建立回弹值和普通混凝土小砌块强度之间的相关关系.

  从砌体墙片中随机选取砌块进行试验以及在试验室内试验,考虑因素包括不同弹击位置、不同约束条件、竖向压力和是否灌孔等.试验研究表明,竖向压力、试验方法和回弹位置对砌块回弹数值大小基本没有影响,回弹测试可以不考虑其差异的影响;灌孔使回弹数值略有增大,但不显著;在建立砌体中砌块回弹测强曲线的试验过程中,按照两种试验方法对标准砌体试件或处于一定竖向压力下的抗压强度试件进行回弹测试,其测试结果与现场检测条件下既有砌体中处于不同楼层的砌块的回弹测试结果是等效的.通过对砌块回弹值-抗压强度的试验数据进行对比研究和回归分析,提出了回弹法检测砌体中普通混凝土小砌块抗压强度的一般公式:

  f1i =5×10-3 R2.1-0.9 (1)

  经验证,其相对误差较小,能满足工程精度要求.

  2 砂浆回弹法

  2.1 砂浆回弹法中碳化深度的影响和分析在国家标准GB/T 50315中用于烧结砖砌体工程的砂浆回弹法检测砂浆抗压强度的计算公式,主要是以四川地区砂浆回弹法的研究成果为基础,考虑碳化深度和回弹值2个因素,以碳化深度为1mm和3mm 为界限,分别给出了3种碳化深度情况下的砂浆强度计算公式.由于在实际工程中,即使是同一条灰缝砂浆的碳化深度变化也较大,可能出现由于其碳化深度在现有国标公式的不同界限范围内而采用不同的计算公式的矛盾.因此新版国标GB/T 50315-2011对于砂浆回弹法测位的处理,在上一版国标要求“打磨平整,除去浮灰”的基础上,增加了“磨掉表面砂浆的深度应为5~10mm,且不应小于5mm”的要求.其目的是尽量检测接近墙体核心区的砂浆强度,同时减小碳化因素对砂浆强度检测结果的影响.

  山东省建筑科学研究院试验研究表明,回弹值随着碳化深度值的增大而增大,但在碳化深度为0~10mm的范围内并不明显.在本次规程制订过程中,编制组针对碳化深度对回弹法检测砂浆强度的影响进行了系统分析.编制组收集了我院1988年2月至1989年3月的历史试验数据共1 682组.同时,编制组还收集了2009年至2011年对《砌体工程现场检测技术标准》GB/T 50315-2000进行修订时开展的砂浆回弹法的相关试验数据.通过对这些数据按照不同强度等级分别画出散点图进行分析,表明碳化深度与回弹值的关系呈现出斜率为零的线性关系或者零星几点的关系,而回弹值则随着砂浆强度的提高而提高,即回弹值与砂浆强度之间存在着一定的正相关关系.因此,在后续研究中可只考虑砂浆回弹值与砂浆强度之间的关系,忽略碳化深度这一影响因素.

  2.2 混凝土普通砖和混凝土多孔砖砌体砂浆回弹曲线的建立

  在非烧结砖砂浆回弹法的试验方案中,最初考虑了5种砂浆强度、3种块材(混凝土普通砖、混凝土多孔砖、混凝土小砌块).分别制作进行标准养护和自然养护的砂浆试块,需要自然养护的砂浆试块,就地进行自然养护,适当浇水湿润,前期(7d)基本保持试块表面潮湿.到试验后期发现混凝土小砌块砌体由于小砌块的外壁较薄,其灰缝砂浆沿墙厚方向的厚度仅为30mm左右,在磨掉5~10mm后对检测结果的影响难以评估,因此分析中未再考虑小砌块砌体.在对数据进行分析时,首先考虑混凝土普通砖和混凝土多孔砖分别建立拟合曲线,分析曲线的走势,然后用F检验确定两批数据是否存在显著差别,据此判断是否代表同一个样本.分析表明,两批数据没有显著差别,可以合并进行分析.将凝土普通砖和混凝土多孔砖两种砌体砂浆回弹法的试验数据合并分析拟合,得到其砂浆回弹法的公式如下:

  f2ij =0.69R-3.43 (2)

  式(2)拟合的相关系数r=0.91,能满足工程使用的精度要求.

  3 筒压法检测混凝土制品类砌体中水泥砂浆

  在《非烧结砖砌体现场检测技术规程》编制工作中,筒压法试验研究主要包括混凝土制品类块材和蒸压制品类块材,其中关于蒸压制品类块材的试验主要由长沙理工大学和山西四建集团科研所进行,其研究成果见另文.本文主要对筒压法检测混凝土制品类砌体中水泥砂浆研究情况作介绍,涉及的块材类型包括混凝土普通砖、混凝土多孔砖、混凝土小砌块.研究的基本思路是:模拟施工现场砌筑混凝土普通砖、混凝土多孔砖和混凝土小砌块墙片,砂浆片试样抽取及试验均按照《砌体工程现场检测技术标准》GB/T 50315-2011的规定进行,同时制作同块材底模、同条件养护砂浆试块,然后将筒压法试验结果与同条件养护的砂浆块试验结果进行比较,并根据比较结果确定GB/T 50315-2011中的公式是否适用,若不能适用,则需要根据试验数据重新拟合公式.

  3.1 筒压法检测混凝土普通砖和混凝土多孔砖砌体中水泥砂浆

  如前所述的研究思路,将混凝土普通砖和混凝土多孔砖砌体中砌筑砂浆的筒压比和与其对应的同条件养护砂浆试块的强度绘制成散点图,同时将GB/T 50315中筒压法的测强曲线公式也绘在同一张散点图中进行比较.图3为混凝土普通砖砌体水泥砂浆筒压比与砂浆试块强度散点图.从试验数据分析可看出,对于相同试块强度的水泥砂浆,混凝土普通砖、混凝土多孔砖的水泥砂浆的筒压值低于GB/T 50315中烧结普通砖砌体的水泥砂浆筒压值.换言之,相同的筒压指标情况下,混凝土普通砖墙体的水泥砂浆强度高于烧结砖墙体的砂浆强度.造成这种情况的主要原因是,对于同盘砂浆砌筑的不同墙体,由于墙体材料的吸水性不同,墙体里的砂浆片的强度是不同的,试验出的筒压指标也是不同的,同时同条件养护的立方体试块强度也不同.且对于混凝土普通砖与混凝土多孔砖砌体,按国标公式计算的强度与试块强度相差很大.由此可以得出结论,国标中的原烧结砖水泥砂浆筒压法公式不适用于混凝土普通砖、混凝土多孔砖砌体的水泥砂浆强度的检测,需要重新拟合测强曲线.压法检测时的筒压比和同条件养护的砂浆试块的强度画出散点图进行拟合分析.与砂浆回弹法类似,在对数据进行分析时,首先考虑混凝土普通砖和混凝土多孔砖分别建立拟合曲线,分析曲线的走势.F检验分析表明,两批数据没有显著差别.将凝土普通砖和混凝土多孔砖两种砌体水泥砂浆筒压法的试验数据合并拟合,拟合函数的形式分别采用一次函数和乘幂加常数项.其中,乘幂加常数项拟合的公式如下:

  y =22.15x1.22+0.94 (3)

  式(3)拟合的相关指数R2=0.88,能满足工程使用的精度要求.

  3.2 筒压法检测混凝土普通砖砌体中特细砂水泥砂浆

  目前,中砂在建筑工程中占有垄断地位,在《砌筑砂浆配合比设计规程》JGJ/T 98-2010中也规定“砂宜选用中砂,且应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52规定,且应全部通过4.75mm的筛孔”.但在我国部分地区中砂资源极度匮乏,而特细砂资源则相当丰富,如南充、重庆等地的建筑工程用砂,砂的细度模数范围一般在1.5~0.5,以0.7左右居多,多属特细砂.研究表明,要采用特细砂配制出和中砂砂浆的性能基本一致的水泥砂浆,灰砂比和用水量等都要加大.国标GB/T 50315-2011针对烧结砖的特细砂水泥砂浆筒压法专门研究并拟订了相应的公式.混凝土普通砖特细砂水泥砂浆筒压法试验数据与国标曲线比较,其中实线为国标GB/T 50315-2011中的烧结砖特细砂水泥砂浆筒压法曲线,虚线为混凝土普通砖特细砂水泥砂浆筒压法曲线.图4中混凝土普通砖的试验数据基本上都在国标曲线的上方,且相差较大,因此,不能直接采用国标GB/T 50315-2011的曲线用于混凝土普通砖砌体中特细砂水泥砂浆的筒压法检测.

  根据本次试验的数据进行回归统计,分别采用直线方程、一元二次方程和幂函数拟合,分别得到混凝土普通砖砌体中的特细砂水泥砂浆抗压强度测强曲线,分析结果表明,回归公式中的一元二次函数相关指数最大,相对标准差s最小,模拟计算的平均误差最小,相关曲线的精度最高.再结合对散点图的观察,建议选用一元二次回归方程式,即:

  fi =1.01-5.74Ti+24.77T2i(4)

  3.3 筒压法检测混凝土小砌块砌体中水泥砂浆自上世纪80年代《混凝土小型空心砌块建筑设计与施工规程》JGJ 14-82颁布实施以来,混凝土小型空心砌块建筑得到了广泛的应用,行业标准《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》也先后经历了3次修订.对于这类砌块建筑的砌筑砂浆的检测技术一直是一项空白.在本次规程制定过程中,开展了筒压法检测混凝土小砌块砌体中水泥砂浆强度的研究工作.由于混凝土小砌块砌体水泥砂浆的取样有别于其他墙体,砌块与砌块之间的水平灰缝沿墙厚方向厚度较小,取样时无法满足筒压法取样距砌体表面20mm以里灰缝的要求,因此对于小砌块砌体未作此专门要求,但试样的制作和加工仍然按照筒压法的统一要求进行.图5为混凝土小砌块砌体墙片水泥砂浆筒压法试验数据与国标曲线比较,从中可以看出,混凝土小砌块砌体的试验数据都在国标曲线的上方,国标GB/T 50315-2011中的曲线不能直接用于小砌块砌体砌筑砂浆的筒压法检测.

  根据混凝土小砌块的试验数据,分别采用一次函数、乘幂+常数等函数类型进行曲线拟合,一次函数的评价指标采用相关系数r,乘幂加常数函数的评价指标采用相关指数R2.分析表明,采用一次函数拟合效果较好,相关系数r 为0.95,建议选取一次函数作为计算混凝土小砌块砌体水泥砂浆抗压强度的公式:

  fi =18.69Ti+1.57 (5)

  式(5)的相关系数偏高,这与参与拟合的试验数据数量偏少有关.今后有条件时,拟增加补充试验,进一步研究更为数据量充足的计算公式.

  4 点荷法

  在国标修订工作中,通过试验研究将点荷法的适用范围从烧结普通砖扩大到了烧结多孔砖.在本次标准编制工作中,针对点荷法能否用于非烧结砖砌体砂浆强度的检测开展的试验研究工作主要涉及混凝土普通砖、混凝土多孔砖砌体水泥砂浆的检测和蒸压粉煤灰普通砖砌体水泥石灰混合砂浆的检测.研究的基本思路与前述筒压法相同.根据此次试验结果,按点荷法国标公式推定混凝土普通砖及混凝土多孔砖砌体水泥浆抗压强度与试块强度的对比结果,按国标公式推定蒸压粉煤灰普通砖砌体中混合砂浆抗压强度与试块强度的对比结果。

  2.混凝土普通砖、多孔砖砌体各配合比的水泥砂浆抗压强度换算平均值均低于同底模砂浆试块的抗压强度;而对于蒸压粉煤灰普通砖墙体的点荷试验,则是混合砂浆抗压强度换算平均值高于同底模砂浆试块抗压强度.因此,现行国标GB/T 50315公式不能直接用于推定混凝土普通砖、混凝土多孔砖、蒸压粉煤灰普通砖砌体中砂浆的抗压强度,需要根据试验结果建立新的换算公式.

  5 砂浆片局压法

  对于砂浆片局压法能否用于混凝土普通砖和混凝土多孔砖砌体水泥砂浆强度检测的研究思路与筒压法相同,试验结果按现行标准公式强度换算平均值,除个别测区外,其余普遍低于同底模试块抗压强度,表明现行标准的公式不能用于直接推定混凝土普通砖、混凝土多孔砖砌体中砂浆的抗压强度,需要根据试验结果建立新的计算公式.

  6 结语

  通过试验对非烧结砖砌体的块材强度和砌筑砂浆抗压强度的检测技术进行研究,得到如下主要论:

  1)根据试验回归建立的回弹法检测普通混凝土小砌块强度的方法可以用于实际的混凝土小砌块砌体工程中砌块强度检测.

  2)现行国标GB/T 50315-2011中检测砌筑砂浆强度的砂浆回弹法、筒压法、点荷法、砂浆片局压法的测强曲线不能直接用于检测非烧结砖砌体中的砌筑砂浆.

  3)新拟合的砂浆回弹法、筒压法、点荷法和砂浆片局压法的测强曲线的相关系数或相关指数均大于0.85,拟合度也较好,可满足工程精度要求.

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