贯入法检测特细砂砌筑砂浆抗压强度的测强曲线研究

刘洲

（重庆中亿工程检测有限公司，重庆 402460）

0 引言

重庆地区既有自建房多为砌体结构，经结构安全排查发现，部分房屋承重墙或砖柱出现表面风化、剥落，砂浆粉化现象，存在一定的安全隐患（图1）。对砌体结构进行检测鉴定，砂浆强度是评价其质量和安全的一项重要性能指标。砂浆强度现场检测方法[1]有贯入法、回弹法、推出法等，贯入法[2]因其技术成熟、操作便捷而被广泛使用。

图1 砌体承重墙外观质量

重庆地区砌筑砂浆用砂主要来自长江和嘉陵江，颗粒相对较细，细度模数一般为0.5～0.85，即便嘉陵江与涪江交汇处的渠河段，其细度模数也只有1.0 左右[3]。采用特细砂配制的砌筑砂浆，其分层度和强度的离散性均较大。国家现行标准JGJ/T136—2017《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》中测强曲线的试验数据，取自北京、山东、浙江、广西等地，应用于重庆地区，检测对象较之存在一定的差异，宜进行检测误差验证试验，若误差超限，应制定专用或地区测强曲线。近年来，针对贯入法测强曲线的研究，大部分集中于砂浆品种[4-6]以及当地特点[7-9]的应用分析，但缺少针对重庆市既有建筑广泛使用的特细砂砌筑砂浆的试验数据。鉴于这一现状，结合重庆市砂浆性能及施工特点，进行贯入法测强曲线的试验研究。

1 基础试验

（1）根据既有建筑工程实际，设计试配M5、M7.5、M10 三个不同强度等级的特细砂水泥砌筑砂浆。强度等级M5 设计9 个配合比，M7.5 设计8 个配合比，M10 设计4 个配合比。砂浆试配所用水泥符合国家现行标准GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》[10]的要求，用砂符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》[11]的要求，用水符合JGJ 63—2006《混凝土用水标准》[12]的要求。试配选用的原材料，尽可能与既有砌体结构房屋所使用的建筑材料保持一致，砂浆配合比设计基本情况见表1。

表1 砂浆配合比设计基本情况

（2）采用烧结普通砖为砂浆强度试件底模[13]，按国家现行标准JGJ/T70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》[14]的规定成型试件。M5 和M7.5 每个强度等级、每个配合比分别制作2组尺寸为70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm 的砂浆立方体抗压强度试件，M10 强度等级每个配合比分别制作4 组强度试件，每组试件数量均为6 个。制作试件时，应将对应的一组贯入试件和一组抗压强度试件一起拌制，同时振捣成型。

（3）静置24±2 h，对试件进行编号、拆模。将试件平摊在地面进行自然养护，各个试件保持间距300 mm。在养护早期，每隔12 h 翻转试件，使试件各个面轮流与地面接触，以保证各个试件的养护条件相同，达到7 d 龄期后，每隔24 h 翻转试件，直至自然养护28 d。

（4）同强度等级、同配合比且同盘制作的试件，以每组6 个试件进行抗压强度试验，同时以每组6 个试件进行贯入深度试验。抗压强度试验按国家现行标准JGJ/T70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》的规定进行，取6 个试件的抗压强度平均值作为其代表值f2（MPa），精确至0.1 MPa。贯入深度试验按国家现行标准JGJ/T136—2017《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》的规定进行，先将试件置于压力试验机上，加载预估破坏荷载1%的预紧力，在其成型侧面进行贯入试验，每个试件只贯入一次，取6 个试件的贯入深度平均值作为其代表值md（mm），精确至0.01 mm。

2 试验数据

由于砂浆抗压强度试件制作采用同类块体为底模，故无需对抗压强度代表值进行换算修正。试验取得砂浆贯入深度数据25 组150 个，立方体抗压强度数据25 组150 个，砂浆贯入深度和立方体抗压强度试验数据见表2。

表2 砂浆贯入深度和立方体抗压强度试验数据

3 数据整理

3.1 基本公式

贯入法专用测强曲线的回归方程式，按每一组试件的贯入深度代表值md和对应一组的抗压强度代表值f2数据，采用最小二乘法[15]进行线性回归计算，见式（1）—（5）。

式中：

f2——试件抗压强度代表值（MPa）；

——试件抗压强度的算术平均值（mm）；——砂浆构件抗压强度换算值（MPa）；

md——试件贯入深度代表值（mm）；

——试件贯入深度的算术平均值（mm）；

mdj——砂浆构件贯入深度代表值（mm）；

a ——截距；

b ——斜率；

r ——相关系数；

n ——试件组数；

α、β——测强曲线回归系数。

3.2 回归分析

对式（5）两边分别取对数lg，则可以得到式（6）。

表3 贯入法专用测强曲线回归统计结果

图2 贯入深度-试件抗压强度拟合曲线图

4 结果分析

（1）试配砂浆的强度等级、品种、拌制方式以及选用的原材料与既有砌体结构房屋实际使用材料基本一致，并采取自然养护，试验数据结果具有一定的代表性。强度等级M5 砌筑砂浆立方体抗压强度范围为5.7～8.9 MPa，M7.5 砌筑砂浆抗压强度范围为8.7～11.6 MPa，M10 砌筑砂浆抗压强度范围为10.9～14.5 MPa。砂浆抗压强度实测值均满足现行行业标准中规定的强度检测适用范围0.4～16.0 MPa。

（2）根据砂浆试件贯入深度mdj，按现行行业标准中现场拌制水泥砌筑砂浆统一测强曲线计算砂浆试件抗压强度换算值，依据砂浆试件实测抗压强度平均值f2,j求得平均相对误差mδ=11.6%，相对标准差er=12.8%。试验结果表明，现行行业标准中现场拌制水泥砌筑砂浆统一测强曲线的检测误差在规定限值内，同样适用于重庆地区现场拌制的特细砂水泥砌筑砂浆。

（4）对于特细砂水泥砌筑砂浆，同一贯入深度，按现行行业标准中现场拌制水泥砌筑砂浆统一测强曲线，计算所得的砂浆抗压强度换算值较专用测强曲线偏低，说明在砂浆抗压强度基本相同的情况下，特细砂水泥砌筑砂浆孔隙率偏大，密实度偏小，砂浆硬度偏低。

5 结语

试验对现行行业标准中现场拌制水泥砌筑砂浆贯入法统一测强曲线的地区适用性进行了检测误差验证，试验结果表明其同样适用于重庆地区现场拌制的特细砂水泥砌筑砂浆。特细砂水泥砌筑砂浆贯入法专用测强曲线，是针对既有砌体结构房屋所用材料和施工特点，通过基础试验所建立。专用测强曲线较统一测强曲线更接近试验数据，能更好地反映特细砂水泥砌筑砂浆的实际强度，可作为既有砌体结构房屋砂浆强度检测鉴定的参考，亦可作为贯入法检测砂浆强度地方标准编制的基础数据。由于该试验未涵盖特细砂混合砂浆、预拌砂浆以及强度等级M5 以下的特细砂水泥砂浆等品种，故试验所得到的专用测强曲线仍有较大的局限性，若扩大其应用范围，尚需进一步试验研究。