贯入法检测石灰砂浆抗压强度方法研究

赵福志;李占鸿;周云

【摘 要】在对优秀历史建筑的安全性检测中,为了尽可能减少破坏,应优先采用无损检测方法.《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》(JGJ/T 136-2001)只适用于水泥砂浆和水泥混合砂浆,而无法适用于历史建筑中的石灰砂浆.文章通过对贯入曲线制作方法的研究,将贯入法引入石灰砂浆抗压强度检测,并与以往的经验方法进行对比,认为这是一种较可靠的石灰砂浆无损检测方法. 【期刊名称】《住宅科技》 【年(卷),期】2017(037)011 【总页数】4页(P68-71)

【关键词】优秀历史建筑;无损检测;贯入法;石灰砂浆;抗压强度 【作 者】赵福志;李占鸿;周云

【作者单位】上海房屋质量检测站;上海房屋质量检测站;上海房屋质量检测站 【正文语种】中 文 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砂类型 龄期/d 配比 总数/块 开裂数/块 开裂比例/%标准砂28 1：1 12 8 67 1：2 6 6 100 1：3 6 6 100 28 1：1.13 6 0 0 1：2.26 6 6 100 1：3 6 6 100 1：4 6 6 100 90 1：1.13 6 0 0 1：2.26 6 2 33 1：3 6 2 33 1：4 6 4 67 180 1：1.13 6 5 83 1：2.26 4 4 100 230 1：3 6 0 0 1：4 6 0 0细砂(1.8)

表2 配比对试块抗压强度的影响砂粒径 配比 龄期/d 抗压强度/MPa标准砂 1：2 28 0.37 1：3 0.42 1：1.13 0.66 1：2.26 0.56 1：3 0.47 1：4 0.58 1：1.13 90 28 1.34 1：2.26 0.94 1：3 1.13 1：4 1.26 1：1.13 180 1.44 1：2.26 1.08 1：3 230 1.87 1：4 1.47细沙（1.8） 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砂粒径 配比 龄期/d 抗压强度/MPa标准砂 1：2 28 0.37细沙（1.8） 1：2.26 0.56标准砂 1：3 28 0.42细沙（1.8） 1：3 0.47标准砂 1：3 308 1.20细沙（1.8） 1：3 238 1.87

表4 龄期对石灰砂浆抗压强度的影响砂粒径 配比 龄期/d 抗压强度/MPa 1：2 28 0.37 399 1.31 1：3 28 0.37 308 1.2标准砂28 0.66 96 1.34 181 1.44 1：2.26 1：1.13 29 0.56 90 0.94 181 1.08细砂（1.8）28 0.47 90 1.13 238 1.87 1：4 1：3 28 0.58 91 1.26 236 1.47

（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配比 龄期/d 贯入深度/mm抗压强度/MPa拟合强度/MPa相对偏差/%1：1.13 96 3.21 1.34 1.96 46.27 1：1 421 3.84 2.16 1.7 -21.30 1：3 238 4.41 1.87 1.52 -18.72 1：2 399 4.81 1.31 1.41 7.63 1：3 90 4.86 1.13 1.4 23.89 1：1.13 181 4.97 1.44 1.37 -4.86 1：4 236 5.33 1.47 1.3 -11.56 1：4 91 6.00 1.26 1.18 -6.35 1：2.26 90 6.84 0.94 1.06 12.77 1：3 308 7.82 1.2 0.95 -20.83 1：1.13 28 11.59 0.66 0.69 4.55 1：2.26 181 13.83 1.08 0.6 -44.44 1：2 28 14.16 0.37 0.58 56.76 1：4 28 14.76 0.58 0.56 -3.45 1：3 28 16.03 0.42 0.53 26.19 1：3 28 16.18 0.47 0.52 10.64 1：2.26 29 16.43 0.56 0.52 -7.14 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相对偏差/%1：1 421 3.84 2.16 1.96 -9.26 1：3 238 4.41 1.87 1.72 -8.02 1：1.13 181 4.97 1.44 1.54 6.94 1：4 236 5.33 1.47 1.44 -2.04 1：4 91 6.00 1.26 1.29 2.38 1：1.13 28 11.59 0.66 0.69 4.55 1：4 28 14.76 0.58 0.55 -5.17 1：3 28 16.18 0.47 0.5 6.38 1：2.26 29 16.43 0.56 0.49 -12.50配比 龄期/d 贯入深度/mm抗压强度/MPa拟合强度/MPa 图2 去掉明显离群值的贯入曲线

表7 较可靠数据相对偏差/%1：1 421 3.84 2.16 2 -7.41 1：3 238 4.41

1.87 1.67 -10.70 1：2 399 4.81 1.31 1.5 14.50 1：3 90 4.86 1.13 1.48 30.97 1：1.13 181 4.97 1.44 1.44 0.00 1：4 236 5.33 1.47 1.31 -10.88 1：4 91 6.00 1.26 1.13 -10.32 1：2.26 90 6.84 0.94 0.96 2.13配比 龄期/d 贯入深度/mm抗压强度/MPa拟合强度/MPa 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贯入深度/mm石灰砂浆抗压强度/MPa水泥混合砂浆抗压强度/MPa水泥混合砂浆×0.8/MPa相对偏差/%3 1.47 14.5 11.6 689.1 3.5 1.41 10.4 8.32 490.1 4 1.34 7.8 6.24 365.7 4.5 1.28 6 4.8 275.0 5 1.23 4.8 3.84 212.2 5.5 1.17 3.9 3.12 166.7 6 1.12 3.2 2.56 128.6 6.5 1.07 2.7 2.16 101.9 7 1.02 2.3 1.84 80.4 7.5 0.97 2 1.6 64.9 8 0.93 1.7 1.36 46.2 8.5 0.89 1.5 1.2 34.8 9 0.85 1.3 1.04 22.4 9.5

0.81 1.2 0.96 18.5 10 0.77 1.1 0.88 14.3 10.5 0.74 1 0.8 8.1 11 0.71 0.9 0.72 1.4 11.5 0.67 0.8 0.64 -4.5 12 0.64 0.7 0.56 -12.5 12.5 0.61 0.7 0.56 -8.2 13 0.59 0.6 0.48 -18.6 13.5 0.56 0.6 0.48 -14.3 14 0.54 0.5 0.4 -25.9

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。