CN1067766C - 直接测量砌体砂浆强度的方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种直接测量砌体砂浆强度的方法及设备，属于建筑工程砌体灰缝砂浆测试领域。该方法是从砌体中取出砂浆片，受剪切荷载，直至砂浆片破坏，测量破坏断面的几何尺寸，算出断面面积S和抗剪强度τ，同时测定立方抗压强度f，利用τ与f的相关关系建立的经验公式计算立方抗压强度。实现其方法的设备是测强仪及其标定位置，测强仪包括机架、刀片加荷组件和讲师组件，标定装置用于测强仪的标定和校验。本发明可用于各种情况的砌体灰缝砂浆的测试，且测试精度高。

Description

直接测量砌体砂浆强度的方法及设备

本发明属于建筑工程砌体灰缝砂浆强度测试领域。

砌体工程设计及施工验收规范规定，以砂浆标准立方体试块抗压强度作为砌体中灰缝砂浆强度的依据。现有的测量方法主要有：

(1)“顶出法”。如中国专利局91.4.17公告的“砌筑砂浆抗压强度现场测试方法及装置”(公开号CN1050767)，是在砌体上指定一块推出砖，将小型推出装置安装在推出砖上，加荷将砖推出，由测试仪表读出其推力值，代入预先建立的试验公式，求得砂浆抗压强度。

(2)“原位剪切法和射钉法”。见中国专利局89.12.27公开的“一种直接测量砌体灰缝强度的方法及设备”(公开号CN1038535)。射钉法是利用一枚具有定量动能的钉子，将它射入灰缝中，根据射入的深度判定砂浆的抗压强度。原位剪切法是将剪切仪嵌入被测砌体砖旁，挖开砖的另一头灰缝，用微型千斤顶对砖施加负荷，使灰缝受剪，从测力计上读出抗剪强度。

上述方法难以排除砌筑质量等各种因素对测试精确度的影响，准确度较低。

本发明的目的在于提供一种新的直接在砌体灰缝上测定砂浆立方抗压强度的方法及设备，以提高测试的精确度。

本发明的技术方案是这样的。直接测定砂浆片强度的基本原理是：从砌体中取出的砂浆片承受梁式剪切荷载，剪切荷载P的加荷速度为15N/S-4N/S(高标号时加荷速度高，低标号时加荷速度低)，直至砂浆片受切破坏。测量破坏断面的几何尺寸，算出断面面积S，进而算出砂浆片的抗剪强度τ，同时测定与该砂浆片同条件的立方抗压强度f，利用τ与f的相关关系，建立两者之间的经验计算公式，利用经验公式计算立方抗压强度。

实现砌体水平灰缝砂浆片剪切法的设备是测强仪及其标定位置。测强仪用于实施砂浆片剪切，标定装置用于测强仪启用前的标定和使用中的定期校验，为测强仪的剪切荷载P的量值作计量溯源。测强仪包括机架、剪切刀片加荷组件和计量组件。剪切刀片加荷组件包括上刀片、下刀片、刀杆、工作台和支承块。刀片施力宽度b的确定，应保证剪切测试的进行，而不产生砂浆片的局部被压坏。上、下剪切刀片之间的中心距a要予以严格定位，批量生产的测强仪，a值控制在a^±0.1毫米之内，使砂浆片的剪切测试固定在统一的受力模式之下。剪切刀片的高度可调，以适应受测砂浆片的厚度不一之变化。剪切刀片的水平倾角可调节，可测试断面并非矩形的砂浆片。测试中，下刀片可自动微调，使刀片与砂浆片始终吻合贴紧。计量组件包括液压部件和压力表，液压部件的管路必须与下刀片相接，以保证测试的精确度。标定装置是与测强仪配套的专用仪器，该装置包括机架、平衡组件和加荷测力组件。平衡组件的作用是平衡掉包括测力计在内的一切附件的自重，仅使测力计的弹性变形力施加于测强仪下刀片。测力计采用三等标准测力计。测力计启用前及使用中，应按规定定期送当地计量部门校验合格方可使用。

用标定装置标定测强仪的步骤是：

(1)调平标定装置，使水准泡居中；

(2)将测强仪放置在标定装置的底板上，并调平测强仪，使测强仪底板上的水准泡居中；

(3)放置标定装置的平衡标准砣，使三等测力计显示40N的弹性变形力；

(4)将标定装置的施力刀口作用在测强仪的下刀片中心处；

(5)逐级向测强仪施加标定荷载，同时读取压力表走动的格数；

(6)在每级荷载下，对液压缸在全行程内分五点标定；

(7)回归出荷载计算公式：

P=a+b·n式中：P-作用于测强仪下刀片上的荷载，单位N；a、b-回归分析得出的常数；n-压力表格数。

用测强仪测定砌体砂浆立方抗压强度的步骤是：

㈠在取样部位的砌体上打一小洞，在六个砖面的水平灰缝上各取一块砂浆片，用砂轮稍加磨平；

㈡调平测强仪，使水准泡居中；

㈢将砂浆片放置在支承块与下刀片上；

㈣调整上刀片的高度与水平线的倾角，使刀口与砂浆片吻合并压紧，下刀片刀口目测水平；

㈤施加剪切荷载，直至试件破坏；

㈥六片砂浆片依次剪切试验完毕后，按公式P=a+b·n计算剪切破坏荷载P，按砂浆片的破坏断面尺寸计算出断面面积S，式中a、b为回归分析得出的常数；

㈦按公式：τ=P/S计算出砂浆片的抗剪强度；

㈧按公式：τ=1/6∑τi计算6片砂浆片的平均抗剪强度；

㈨按公式：f=a(τ²-b²)^c计算与砌体砂浆片同条件的砂浆试块的标准立方体抗压强度，式中τ为六片砂浆片的平均抗剪强度，f为一组同条件试块的立方抗压强度，a、b、c为经验系数，a的数值为7.428,b²的数值为0.02,c的数值为0.478。

本计算公式的技术指标是(对砖砌体)：

相关指数：γ=0.99；

平均相对误差：δ=±8.63％；

相对标准差：Sr=14.9％；

测强范围为M0.4-M20。

本发明有如下优点：

1．用途范围广泛

(1)可用于各类砌体中的白灰、水泥、混合砂浆(M0.4-M20)的抗压强度测试；

(2)可用于遭受化学腐蚀或火灾及硬化期间遭受冻伤的特殊状况砂浆的测试；

(3)可用于任何龄期的砂浆强度的测试。

2．测试定位严格、计量精度高。

在测强仪上、下剪切刀片中心距a=2.3±0.06毫米，刀片宽度b=1.8±0.02毫米的情况下，采用液压加荷，两块0-4级精密压力表计量测力。该测强仪的测力相对误差δ为：

20≤P≤40(N)时，｜δ｜≤6％

40≤P≤100(N)时，｜δ｜4％

100(P≤2000(N)时，｜δ｜≤2％

3．测强仪附带标定装置可定期校验测强仪，从而保障了测强仪的测试精度。

本发明的设备实施例结合附图加以说明。

图1是本发明测强仪示意图(摘要附图)。

图2是图1测强仪的侧视图。

图3是本发明标定装置示意图。

图4是图3标定装置的侧视图。

如图1、图2所示，测强仪包括机架、剪切刀片加荷组件和计量组件，机架包括顶板15、侧板16和底板19，剪切刀片加荷组件包括上刀片2、下刀片3、刀杆11、工作台14和支承块17，计量组件包括压力表7和液压部件，液压部件由油泵5、千斤顶6、阀门8和油管9构成，顶板15、侧板16、底板19均通过螺栓相连接，构成机架架体，刀杆11以螺纹连接方式安装在顶板15上，刀杆11的上端装有可使刀杆上下位移的旋钮1，上刀片2与刀杆11，下刀片3与千斤顶6的活塞杆采用销钉连接，侧板16上装有可调节的上刀片定位块12与下刀片定位珠13，工作台14的两端与侧板16相连接，工作台14上放置有支承被检测物的支承块17，油泵5、千斤顶6、阀门8安装在底板19上，具有输油功能的油管9通过三通阀20与千斤顶6、油泵5和阀门8相连接；底板19上装有调平螺母10，刀杆11上装有旋钮1，二者螺纹连接。4为油泵旋钮，18为油泵活塞杆。压力表有二块，测试范围分别为0-0.16MPa和0-1MPa。使用时，旋动调平螺母10，使水准泡居中，底板19水平；将砂浆片平放支在支承块17和下刀片3的刃口上；旋动旋钮1，刀杆11下降，使上、下刀片压紧砂浆片；旋动油泵旋钮4，使油泵活塞杆18下降，给千斤顶6加压，下刀片3上升，直至试件破坏；读取压力表的格数n，利用公式P=a+bn计算破坏荷载；当砂浆片强度高时，旋动阀门8上的旋钮14，关闭0-0.16MPa压力表，利用0-1MPa压力表测试。

如图3、4所示，标定装置包括机架、平衡组件和加荷测力组件，机架包括顶板28、立杆29和底板30，平衡组件包括滑轮22、连接板24和标准砣27，加荷测力组件包括螺杆21、螺母26，顶板28、立杆29和底板30通过螺栓连接固定成机架架体，连接板24通过连杆35和小绳经滑轮22与标准砣27相连接，螺杆21通过螺母26安装在顶板28上，刀杆31上安装在连接板24上，刀杆31上装有刀承32，底板30上装有调平螺母33。

测强仪与标定装置组装使用时，将测强仪放置在标定装置的底板30上，旋动调平螺母33，使水准泡居中，底板30保持水平，将测力计23放置在测力计支承架上，螺杆21通过螺母26调节将测力计23顶紧，将刀承32放置在测强仪下刀片25的肩部34处，旋紧刀承32的顶丝，使刀承32与刀杆31的刃口相接触，旋动螺母26使螺杆21下降，使测力计23的显示值为计量部门检定的定点力值P。

本发明方法的实施例说明如下：

一．取样

1．取样数量应按现行砖石工程施工及验收规范(GBJ203-88)确定，但不得少于两组(每组6个)；

2．取样部位应随机确定或专门确定；

3．取样部位确定后，应在受测部位的砌体上打一小洞，拆取6块砖，在每块砖上剥取一片砂浆片(尺寸不限)。

4．砂浆片加工：用直径大于25厘米的绿碳化硅砂轮片，稍加磨平，便于测试和量取尺寸即可。

二．测试

1．调平仪器，使水准泡居中；

2．加工好的砂浆片放置于测强仪上、下刀片之间，旋动刀杆旋钮，压紧砂浆片，使下刀口处于基本水平位置，压力表显示一定初读数。旋动油泵旋钮，上刀片上升，直至试件剪断；

3．对高标号砂浆或大尺寸砂浆片，使用大表；对低标号砂浆或小尺寸砂浆片，使用小表。小表停用时，应关闭阀门，以免损坏压力表；

4．使用大表时，加荷速度为1.5格/秒左右；使用小表时，加荷速度为2格/秒左右。加荷应缓慢平稳，换手时，间歇1.5秒左右。

三．压力表读数与破坏荷载计算

1．试件破坏，被动表针保留，读数以格为单位，估计读数至小数点后一位；

2．破坏荷载用公式P=a+bn计算；

3．破坏荷载以N为单位，计算至小数点后一位。

四．砂浆片破坏断面尺寸的量取与面积计算

1．砂浆片宽厚尺寸按破坏断面量取，以毫米为单位，估计读数至小数点后一位；

2．量取砂浆片破坏断面尺寸，用游标卡尺或钢板尺，厚度宜用游标卡尺量取；

3．尺寸量取个数，应视破坏断面灵活确定，以标准面积为原则，一般宽度与厚度各不少于二个数据；

4．破坏断面面积以平方毫米为单位，算至小数点后一位。

五．砂浆片抗剪强度计算

1．砂浆片抗剪强度以MPa为单位，计算至小数点后一位；

2．用公式τ=P/S计算

六．砂浆片立方体抗压强度计算

1．砂浆立方抗压强度以MPa为单位，计算至小数点后一位；

2．砂浆立方体抗压强度用公式f=a(τ²-b²)^c计算。式中：τ为一组(6片)砂浆片的平均抗剪强度；a、b、c为公式经验系数(对砖砌体a=7.428,b²=0.02,c=0.478)；

3．砂浆平均抗剪强度用公式τ=1/6∑τi计算。式中τ为同一取样部位剥取的6片砂浆片中一片砂浆片的抗剪强度；

4．按公式f=7.428(τ²-0.02)^0.478计算与砌体砂浆片同条件的砂浆试块的标准立方体抗压强度。

Claims (2)

1．直接测量砌体砂浆强度的设备，该设备包括测强仪及其标定装置，其特征在于：

a．测强仪包括机架、剪切刀片加荷组件和计量组件，机架包括顶板(15)、侧板(16)和底板(19)，剪切刀片加荷组件包括上刀片(2)、下刀片(3)、刀杆(11)、工作台(14)和支承块(17)，计量组件包括压力表(7)和液压部件，液压部件由油泵(5)、千斤顶(6)、阀门(8)和油管(9)构成，顶板(15)、侧板(16)、底板(19)均通过螺栓相连接，构成机架架体，刀杆(11)以螺纹连接方式安装在顶板(15)上，刀杆(11)的上端装有可使刀杆上下位移的旋钮(1)，上刀片(2)与刀杆(11)，下刀片(3)与千斤顶(6)的活塞杆采用销钉连接，侧板(16)上装有可调节的上刀片定位块(12)与下刀片定位珠(13)，工作台(14)的两端与侧板(16)相连接，工作台(14)上放置有支承被检测物的支承块(17)，油泵(5)、千斤顶(6)、阀门(8)安装在底板(19)上，具有输油功能的油管(9)通过三通阀(20)与千斤顶(6)、油泵(5)和阀门(8)相连接；

b．标定装置包括机架、平衡组件和加荷测力组件，机架包括顶板(28)、立杆(29)和底板(30)，平衡组件包括滑轮(22)、连接板(24)和标准砣(27)，加荷测力组件包括螺杆(21)、螺母(26)，顶板(28)、立杆(29)和底板(30)通过螺栓连接固定成机架架体，连接板(24)通过连杆(35)和小绳经滑轮(22)与标准砣(27)相连接，螺杆(21)通过螺母(26)安装在顶板(28)上，刀杆(31)上安装在连接板(24)上，刀杆(31)上装有刀承(32)，底板(30)上装有调平螺母(33)。

2．直接测量砌体砂浆强度的方法，用测强仪直接测定从砌体中取出的水平灰缝砂浆片的抗剪强度，剪切荷载P的加荷速度为15N/S-4N/S，直至砂浆片受切破坏，测量其破坏断面的几何尺寸，算出断面面积S，进而计算出砂浆片的抗剪强度τ，同时测定与该砂浆片同条件的砂浆试块的立方抗压强度f，利用τ与f的良好的相关关系，建立两者之间的经验公式，利用经验公式计算立方抗压强度，其特征在于用测强仪测定砂浆强度的步骤是：

㈠在取样部位的砌体上打一小洞，在六个砖面的水平灰缝上各取一块砂浆片，用砂轮稍加磨平；

㈡调平测强仪，使水准泡居中；

㈢将砂浆片放置在支承块与下刀片上；

㈣调整上刀片的高度与水平线的倾角，使刀口与砂浆片吻合并压紧，下刀片刀口目测水平；

㈤施加剪切荷载，直至试件破坏；

㈥六片砂浆片依次剪切试验完毕后，按公式P=a+b·n计算剪切破坏荷载P，按砂浆片的破坏断面尺寸计算出断面面积S，式中a、b为回归分析得出的常数；

㈦按公式：τ=P/S计算出砂浆片的抗剪强度；

㈧按公式：τ=1/6∑τi计算6片砂浆片的平均抗剪强度；

㈨按公式：f=a(τ²-b²)^c计算与砌体砂浆片同条件的砂浆试块的标准立方体抗压强度，式中τ为六片砂浆片的平均抗剪强度，f为一组同条件试块的立方抗压强度，a、b、c为经验系数，a的数值为7.428,b²的数值为0.02,c的数值为0.478。

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