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贯入法检测石灰砂浆抗压强度方法
李占鸿 周云 赵福志
【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.
【关键词】优秀历史建筑；无损检测；贯入法；石灰砂浆；抗压强度
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）.
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.
（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等于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等于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等于11.106x-1.276.相关系数为0.87,最大相对偏差为30.97%（表7、图3）.
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.
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.
（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.
（收稿日期：2017-06-09）
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