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      先裝拔出法檢測水泥砂漿薄層強度現(xiàn)場試驗研究

      2015-04-17 11:38卜良桃侯琦
      關(guān)鍵詞:回歸方程

      卜良桃 侯琦

      摘要:通過對加固工程施工現(xiàn)場的燒結(jié)普通黏土磚墻體進行鋼筋網(wǎng)水泥砂漿薄層加固,分別進行先裝拔出法檢測和標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度測試.現(xiàn)場試驗采用M10,M15,M20,M25,M30,M35,M40,M45,M50九個強度等級的水泥砂漿,共設(shè)置54個試驗組.根據(jù)試驗結(jié)果,擬合出了先裝拔出法檢測水泥砂漿薄層抗壓強度的公式,并對回歸方程進行模型檢驗,提出了水泥砂漿抗壓強度個別值的區(qū)間預(yù)測.本文為水泥砂漿先裝拔出法現(xiàn)場檢測技術(shù)的推廣應(yīng)用和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了依據(jù).

      關(guān)鍵詞:先裝拔出法;現(xiàn)場檢測;水泥砂漿薄層;回歸方程;區(qū)間預(yù)測

      中圖分類號: 文獻標(biāo)識碼:A

      砌體結(jié)構(gòu)是一種使用年代較早、在我國較為普遍的建筑結(jié)構(gòu)形式.近年來,我國經(jīng)歷了汶川大地震和雅安大地震等自然災(zāi)害,震區(qū)房屋結(jié)構(gòu)受到了不同程度影響\[1\].為此,砌體結(jié)構(gòu)的加固一直受到人們的高度關(guān)注.對于安全性及抗震性能不符合要求的砌體結(jié)構(gòu)房屋,鋼筋網(wǎng)水泥砂漿薄層加固是一種經(jīng)濟可靠的加固方法,該方法通過在墻體上綁扎一定間距的鋼筋網(wǎng),并抹壓砂漿薄層進行雙面加固,能有效提高砌體結(jié)構(gòu)的承載力,增強結(jié)構(gòu)的安全性和抗震性能.隨著砌體房屋安全隱患排查和震損房屋的修繕工作的展開,尋找一種準(zhǔn)確、便捷、經(jīng)濟的方法對在建結(jié)構(gòu)和加固結(jié)構(gòu)中水泥砂漿薄層抗壓強度進行現(xiàn)場檢測成為亟待解決的問題.

      目前,國內(nèi)對于水泥砂漿強度的現(xiàn)場檢測一直缺乏完善的技術(shù)手段和專門的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).與砂漿材料性能相似的混凝土抗壓強度的現(xiàn)場檢測方法有很多,技術(shù)較為成熟,而在檢測混凝土抗壓強度的方法中,預(yù)埋拔出法是一種簡便可行的現(xiàn)場檢測方法.該方法通過對混凝土中預(yù)先埋設(shè)的錨盤進行拉拔實驗,測得極限拉拔力,并利用預(yù)先建立的測強曲線推算混凝土的抗壓強度\[2\].

      考慮到水泥砂漿無粗骨料的影響,較為密實,而且水泥砂漿加固薄層厚度通常僅為25~35 mm,本文結(jié)合工程施工現(xiàn)場實際條件,借鑒預(yù)埋拔出法檢測混凝土強度的試驗裝置和試驗原理,通過對多功能強度檢測裝置進行技術(shù)改進,發(fā)明了用于水泥砂漿現(xiàn)場檢測的錨固件及其固定架,采用先裝拔出法對鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固薄層的抗壓強度進行現(xiàn)場檢測.

      1試驗方案

      1.1試驗材料

      強度等級42.5 MPa的普通硅酸鹽水泥;中砂;潔凈自來水;直徑8 mm的HRB335級鋼筋;HPPC外加劑.

      1.2試件制作

      試驗在某砌體房屋加固工程施工現(xiàn)場進行.選取9片2 m×3 m的240 mm厚燒結(jié)普通黏土磚墻體,采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固\[3\](圖1).墻體鑿除抹灰面層并鋪設(shè)間距為150 mm×150 mm鋼筋網(wǎng)片,水泥砂漿加固層厚度為30 mm.每片墻體采用一種強度等級的水泥砂漿加固,9片墻體分別采用M10,M15,M20,M25,M30,M35,M40,M45,M50.每片墻體制作6組試件,每組試件由單面墻體上一塊1 000 mm×1 000 mm區(qū)域的拔出試件和3個70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊組成.每組試件抹壓水泥砂漿時采用同盤水泥砂漿制作對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊,立方體試驗采用帶底鋼模制作.標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊和拔出試件在施工現(xiàn)場同等條件下養(yǎng)護.

      圖1鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固墻體

      Fig.1Reinforce wall by steel mesh cement mortar

      1.3先裝拔出試驗

      每組試件上取3個鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格中心作為測點,將砂漿錨固件旋入固定架連接牢固,并安放在測點位置,調(diào)節(jié)固定架使錨固件與墻面垂直并將固定架在墻體基層上釘緊.抹壓15 mm厚底層水泥砂漿,將錨固件周圍緊密覆蓋住,在底層砂漿終凝前拆除固定架,然后抹壓15 mm厚面層水泥砂漿,使錨固件周圍測試面平整無缺陷.

      拔出試件養(yǎng)護28 d后,進行先裝拔出試驗.拔出試驗裝置采用山東樂陵回彈儀廠生產(chǎn)的ZH-60型多功能后錨固拔出儀,試驗裝置示意圖如圖2所示.安裝拔出儀,按照儀器使用手冊的要求施加拔出力直至水泥砂漿加固薄層出現(xiàn)錐狀破壞(如圖3和圖4所示),記錄極限拔出力.

      1—錨固件;2—拔出儀拉桿;3—反力支承圓環(huán);

      4—水泥砂漿薄層;5—基層墻體

      2試驗結(jié)果分析

      2.1試驗結(jié)果

      將各組拔出試件的先裝拔出力與立方體抗壓強度值匯總,見表1.由于本文依據(jù)的試驗采用了M10,M15,M20,M25,M30,M35,M40,M45和M50九個強度等級的水泥砂漿,試驗數(shù)據(jù)數(shù)量大,強度等級覆蓋面廣,因而更有利于試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析和曲線擬合.

      54.11注:表中F為試件拔出力 (kN);fm,cu為水泥砂漿立方體抗壓強度(MPa);fm,c為水泥砂漿強度換算值(MPa).

      近年來國內(nèi)相關(guān)研究成果顯示,采用圓環(huán)式拔出儀測得的砂漿拔出力與其抗壓強度存在顯著的線性關(guān)系\[4-6\],因此本文考慮采用最小二乘法對自變量和因變量進行線性回歸分析,擬定的回歸方程式為

      fm,c=1F+2,(1)

      1=∑ni=1fiFi-1n×(∑ni=1Fi)(∑ni=1fi)∑ni=1F2i-1n×(∑ni=1Fi)2, (2)

      2=-1. (3)

      式中:fm,c為水泥砂漿強度換算值, MPa;F為拔出力, kN;1為測強公式回歸系數(shù), 103/mm2;2為測強公式回歸系數(shù), MPa;n為先裝拔出法試驗構(gòu)件數(shù)量;Fi為第i個構(gòu)件的拔出力, kN;fi為第i個構(gòu)件的水泥砂漿立方體試塊抗壓強度, MPa;為拔出力平均值, kN;為水泥砂漿立方體試塊抗壓強度平均值, MPa.

      將試驗所得的54組構(gòu)件拔出力和立方體抗壓強度代入式(2)和式 (3)得:

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