贯入法检测石灰砂浆抗压强度方法研究

■ 赵福志 Zhao Fuzhi 李占鸿 Li Zhanhong 周 云 Zhou Yun

1 概述

上海地区存在大量的优秀历史建筑需要进行安全检测。其中，很大一部分为砖木结构，承重墙为砖砌块和石灰砂浆构成。安全检测需要对砌体的抗压强度做出评定，目前，主要有直接法和间接法两种。由于直接法属于破损性检测方法，故间接法中采用的回弹、贯入等无损检测方法更适合在优秀历史建筑中使用。

检测时，可以根据《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T 50315—2011）的要求，采用回弹法检测砌体中黏土砖的抗压强度；根据《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》（JGJ/T 136—2001）的要求采用贯入法检测砌筑砂浆的抗压强度，进而推定出砌体抗压强度；但现行标准的贯入曲线只适用于水泥砂浆和水泥混合砂浆，尚无针对石灰砂浆的贯入曲线，故无法应用贯入法对石灰砂浆抗压强度进行检测。

本次研究以现有行业标准中贯入曲线制作方法为基础[2]，对石灰砂浆贯入曲线的制作方法进行探讨，并对贯入法与经验方法在准确性方面进行比较。

2 贯入曲线制作方法研究

本次试验分两个阶段进行。第一阶段探索试块制作方法，并为曲线制作准备长龄期试块，配比采用体积比1∶1、1∶2、1∶3；每种配比龄期采用28d、180d，共6组试块，每组12块，采用标准砂和熟石灰制作。第二阶段探索贯入曲线的制作方法，新增4种体积比配比,分别为1∶1.13、1∶2.26、1∶3、1∶4的试块；每种配比龄期分为28d、90d、180d，共分12组，每组12块，其中，抗压和贯入各6块，采用细度模数 1.8的细砂和熟石灰制作。结合第一批长龄期试块，共同制作贯入曲线。

因第一阶段低龄期试块开裂较多，剩余试块被用于第二阶段180d以上的长龄期试块性能研究。

2.1 试块制作方法研究

为了获得可供制作贯入曲线的试块性能，本次研究对配比、砂的粒径、龄期对石灰砂浆试块的抗裂性、抗压强度的影响进行了研究，以确定最佳的试块制作方法。

2.1.1 配比、龄期对抗裂性的影响

由于试块在贯入中普遍出现开裂的情况，对贯入结果造成了较大影响，本次研究对不同龄期、配比试块的开裂情况进行了统计。从统计数据看，配比在1∶1的情况下，在各龄期阶段，开裂试块均明显少于其他配比。可见，较高的石灰掺量对减少试块贯入开裂有一定作用。

另外，当龄期达到230d以上时，配比只有1∶3、1∶4的试块，也没有在贯入时出现开裂，可见长龄期对抗裂性提高同样有明显作用（表1）。

表1 配比、龄期对试块贯入抗裂性的影响

表2 配比对试块抗压强度的影响

2.1.2 配比对抗压强度的影响

对不同配比试块的抗压强度统计发现，龄期低于90d时，抗压强度随配比增加的现象并不明显；当龄期达到180d之后，两者表现为正相关关系（表2）。

2.1.3 砂的细度模数对抗压强度的影响

对标准砂、细砂试块的抗压强度统计发现，采用细砂制作的试块抗压强度略高于标准砂，在龄期较长时趋势更明显。如表3中，细沙试块的龄期虽然只有238d，但强度已明显高于龄期高达308d的同配比标准砂试块。

2.1.4 龄期对抗压强度的影响

对不同龄期试块的抗压强度统计发现，龄期对石灰砂浆试块抗压强度的提高有着显著影响。230d以上龄期试块的抗压强度是28d的2.5～3.9倍（表4）。由此可以推测，石灰砂浆完全硬化的龄期至少在230d以上。

2.1.5 贯入曲线制作用试块要求

根据上述数据，以行业标准贯入曲线制作方法为基础，结合本次研究经验，对制作石灰砂浆贯入曲线的试块制作方法做出如下修正。

表3 砂的细度模数对抗压强度的影响

表4 龄期对石灰砂浆抗压强度的影响

（1）配比可采用体积比1∶1、1∶2两种，龄期不少于230d，降低贯入开裂的可能性。

（2）采用不同龄期试块调节抗压强度和贯入深度，以获得较大范围的贯入曲线。

（3）考虑到石灰砂浆硬化速度很慢，为保证试块质量，将拆模龄期确定为14d，以减小养护期试块变形。

2.2 贯入曲线的选用

将每组12块试块（6块抗压，6块贯入）制作石灰砂浆贯入曲线。由于贯入过程中，试块出现了较多的开裂，对贯入数值的可信度产生了较明显的影响。本次研究分3种情况进行了曲线分析。

2.2.1 全部数据制作的曲线

不考虑开裂对试验的影响，用全部数据制作曲线y=5.0934x-0.817，相关系数为0.85，最大相对偏差56.76%（表5、图1）。

2.2.2 去掉明显离群值制作的贯入曲线

将全部数据中，去掉相对偏差绝对值＞12.50%的部分制作曲线y=7.3188x-0.958，相关系数为0.99，相对偏差为-12.50%（表6、图2）。

2.2.3 较可靠数据制作的曲线

选取同组贯入时开裂较少或未开裂的数据作为较可靠数据，制作贯入曲线y=11.106x-1.276。相关系数为0.87，最大相对偏差为30.97%（表7、图3）。

表5 全部贯入制作的数据

根据现场石灰砂浆贯入检测经验，贯入时，通常不会产生砂浆开裂，且贯入深度一般在7mm以下，故较可靠数据制作的贯入曲线更接近实际。

图1 全部数据制作的贯入曲线

表6 去掉明显离群值的数据

图2 去掉明显离群值的贯入曲线

表7 较可靠数据

图3 较可靠数据贯入曲线

3 贯入法与经验方法的对比

3.1 与直接选取0.4MPa的方法对比

由获取的长龄期试块抗压强度数据可知，砌筑质量较好的石灰砂浆，龄期超过180d时，抗压强度均在0.9MPa以上，高配比时甚至可以达到2MPa以上。因此，以0.4MPa估算石灰砂浆强度过于保守。

3.2 与0.8倍水泥混合砂浆贯入曲线对比

根据两者贯入曲线的数据对比，仅在贯入值为10mm以上时，石灰砂浆与水泥混合砂浆贯入曲线才比较接近，而实测贯入值普遍在7mm以下。在这一范围内，两者相对偏差均在80%以上，若采用经验方法，取值会过高（表8、图4）。

4 结语

综上所述，我们可以得出以下结论。

（1）在行业标准中贯入曲线制作方法的基础上，通过修正试块配比、拆模龄期和贯入抗压龄期，可以制作出具有实用价值的贯入曲线。

表8 石灰砂浆与0.8倍水泥混合砂浆贯入数据

图4 石灰砂浆与0.8倍水泥混合砂浆贯入曲线

（2）相比目前的经验方法，通过贯入法检测石灰砂浆抗压强度的方法，其检测结果与石灰砂浆的实际强度更加符合。