先装拔出法检测水泥砂浆薄层强度现场试验研究

卜良桃 侯琦

摘要：通过对加固工程施工现场的烧结普通黏土砖墙体进行钢筋网水泥砂浆薄层加固，分别进行先装拔出法检测和标准立方体抗压强度测试.现场试验采用M10，M15，M20，M25，M30，M35，M40，M45，M50九个强度等级的水泥砂浆，共设置54个试验组.根据试验结果，拟合出了先装拔出法检测水泥砂浆薄层抗压强度的公式，并对回归方程进行模型检验，提出了水泥砂浆抗压强度个别值的区间预测.本文为水泥砂浆先装拔出法现场检测技术的推广应用和相关技术标准的制定提供了依据.

关键词：先装拔出法；现场检测；水泥砂浆薄层；回归方程；区间预测

中图分类号： 文献标识码：A

砌体结构是一种使用年代较早、在我国较为普遍的建筑结构形式.近年来，我国经历了汶川大地震和雅安大地震等自然灾害，震区房屋结构受到了不同程度影响＼[1＼].为此，砌体结构的加固一直受到人们的高度关注.对于安全性及抗震性能不符合要求的砌体结构房屋，钢筋网水泥砂浆薄层加固是一种经济可靠的加固方法，该方法通过在墙体上绑扎一定间距的钢筋网，并抹压砂浆薄层进行双面加固，能有效提高砌体结构的承载力，增强结构的安全性和抗震性能.随着砌体房屋安全隐患排查和震损房屋的修缮工作的展开，寻找一种准确、便捷、经济的方法对在建结构和加固结构中水泥砂浆薄层抗压强度进行现场检测成为亟待解决的问题.

目前，国内对于水泥砂浆强度的现场检测一直缺乏完善的技术手段和专门的技术标准.与砂浆材料性能相似的混凝土抗压强度的现场检测方法有很多，技术较为成熟，而在检测混凝土抗压强度的方法中，预埋拔出法是一种简便可行的现场检测方法.该方法通过对混凝土中预先埋设的锚盘进行拉拔实验，测得极限拉拔力，并利用预先建立的测强曲线推算混凝土的抗压强度＼[2＼].

考虑到水泥砂浆无粗骨料的影响，较为密实，而且水泥砂浆加固薄层厚度通常仅为25～35 mm，本文结合工程施工现场实际条件，借鉴预埋拔出法检测混凝土强度的试验装置和试验原理，通过对多功能强度检测装置进行技术改进，发明了用于水泥砂浆现场检测的锚固件及其固定架，采用先装拔出法对钢筋网水泥砂浆加固薄层的抗压强度进行现场检测.

1试验方案

1.1试验材料

强度等级42.5 MPa的普通硅酸盐水泥；中砂；洁净自来水；直径8 mm的HRB335级钢筋；HPPC外加剂.

1.2试件制作

试验在某砌体房屋加固工程施工现场进行.选取9片2 m×3 m的240 mm厚烧结普通黏土砖墙体，采用钢筋网水泥砂浆加固＼[3＼]（图1）.墙体凿除抹灰面层并铺设间距为150 mm×150 mm钢筋网片，水泥砂浆加固层厚度为30 mm.每片墙体采用一种强度等级的水泥砂浆加固，9片墙体分别采用M10，M15，M20，M25，M30，M35，M40，M45，M50.每片墙体制作6组试件，每组试件由单面墙体上一块1 000 mm×1 000 mm区域的拔出试件和3个70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的标准立方体试块组成.每组试件抹压水泥砂浆时采用同盘水泥砂浆制作对应的标准立方体试块，立方体试验采用带底钢模制作.标准立方体试块和拔出试件在施工现场同等条件下养护.

图1钢筋网水泥砂浆加固墙体

Fig.1Reinforce wall by steel mesh cement mortar

1.3先装拔出试验

每组试件上取3个钢筋网网格中心作为测点，将砂浆锚固件旋入固定架连接牢固，并安放在测点位置，调节固定架使锚固件与墙面垂直并将固定架在墙体基层上钉紧.抹压15 mm厚底层水泥砂浆，将锚固件周围紧密覆盖住，在底层砂浆终凝前拆除固定架，然后抹压15 mm厚面层水泥砂浆，使锚固件周围测试面平整无缺陷.

拔出试件养护28 d后，进行先装拔出试验.拔出试验装置采用山东乐陵回弹仪厂生产的ZH-60型多功能后锚固拔出仪，试验装置示意图如图2所示.安装拔出仪，按照仪器使用手册的要求施加拔出力直至水泥砂浆加固薄层出现锥状破坏（如图3和图4所示），记录极限拔出力.

1—锚固件；2—拔出仪拉杆；3—反力支承圆环；

4—水泥砂浆薄层；5—基层墙体

2试验结果分析

2.1试验结果

将各组拔出试件的先装拔出力与立方体抗压强度值汇总，见表1.由于本文依据的试验采用了M10，M15，M20，M25，M30，M35，M40，M45和M50九个强度等级的水泥砂浆，试验数据数量大，强度等级覆盖面广，因而更有利于试验结果的统计分析和曲线拟合.

54.11注：表中F为试件拔出力 （kN）；fm，cu为水泥砂浆立方体抗压强度（MPa）；fm，c为水泥砂浆强度换算值（MPa）.

近年来国内相关研究成果显示，采用圆环式拔出仪测得的砂浆拔出力与其抗压强度存在显著的线性关系＼[4-6＼]，因此本文考虑采用最小二乘法对自变量和因变量进行线性回归分析，拟定的回归方程式为

fm，c=1F+2，（1）

1=∑ni=1fiFi-1n×（∑ni=1Fi）（∑ni=1fi）∑ni=1F2i-1n×（∑ni=1Fi）2， （2）

2=-1. （3）

式中：fm，c为水泥砂浆强度换算值， MPa；F为拔出力， kN；1为测强公式回归系数， 103/mm2；2为测强公式回归系数， MPa；n为先装拔出法试验构件数量；Fi为第i个构件的拔出力， kN；fi为第i个构件的水泥砂浆立方体试块抗压强度， MPa；为拔出力平均值， kN；为水泥砂浆立方体试块抗压强度平均值， MPa.

将试验所得的54组构件拔出力和立方体抗压强度代入式（2）和式 （3）得：