省培训讲义110107(GK)

前言砌体结构是指用粘土砖、石或砌块为块材，用砂浆将上述块材粘结成一个整体（通常是以墙体的形式），使之用来承受和传递竖向荷载和水平荷载的结构形式。砌体结构的优点： 1、材料来源广泛，易于就地取材。 2、砌体结构有很好的耐火性和较好的耐久性。 3、砖砌体的保温、隔热性能好，节能效果明显。 4、可以节约水泥、钢材和木材。 5、当采用砌块或大型板材作墙体时，可以减轻结构自重，加快施 工进度，进行工业化生产和施工。砌体结构的缺点： 1、自重大 2、无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度低，抗震及抗裂性能较差。 3、砌筑工作繁重。 4、砖砌体结构的粘土砖用量很大，往往占用农田，影响农业生产。砌体结构现场主要检测方法简介：一、砌筑砂浆抗压强度：目前，针对砌筑砂浆的抗压强度进行检测的方法很多，主要有以下几种：1、贯入法：原位检测，利用贯入深度推定砌筑砂浆抗压强度；2、回弹法：原位检测，利用砌筑砂浆表面硬度推定抗压强度；3、筒压法：现场取样，压力机试验；4、砂浆片剪切法：现场取样，检测砌筑砂浆抗剪强度，并可由抗剪强度换算抗压强度；5、点荷法：现场取样，压力机试验。其中在我省应用最为广泛的是贯入法。二、普通粘土砖抗压强度：1、回弹法：原位检测，利用砖表面硬度推定砖抗压强度；2、取样法：现场取样，按产品标准进行抗压强度试验。三、砌体抗压强度：1、原位轴压法：原位检测，原位压力机试验；2、取样法：现场取样，压力机试验。本课程主要内容为砌筑砂浆抗压强度贯入法检测、普通粘土砖抗压强度回弹法检测、砌体抗压强度原位轴压法检测。另外再简单介绍一下预制构件的外观质量、尺寸偏差检测。第一章 贯入法检测砌筑砂浆抗压强度砌体结构在我国目前尚是一种应用较为广泛的结构体系，特别是在乡镇地区，有大量自建的房屋采用砌体结构形式，对于砌体结构来说，砌筑砂浆抗压强度是关系到砌体力学性能的一个重要指标，在实际的工程项目中，由于砌筑砂浆一般是由工地现场拌制，其强度质量受项目管理水平、施工队伍的技术水平等因素的影响很大，因此，对砌筑砂浆抗压强度的现场检测是经常要实施的一个检测项目。实际检测工作中，在对已建成的砌体结构房屋结构质量实施检测鉴定时，砌筑砂浆的实际抗压强度是必须了解的项目。1、 贯入法检测砌筑砂浆抗压强度的相关标准目前贯入法检测所依据的有两本标准，一是国家行业标准贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程JGJ/T136-2001（以下简称行标），二是福建省地方标准贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程DBJ13-72-2006（以下简称省标）。两本标准的最大区别在于测强曲线的不同，行标的测强曲线强度范围为0.4MPa15.6MPa，省标的测强曲线强度换算值范围为0.8MPa16.5MPa。在本省范围内进行的检测应优先采用省标的测强曲线。2、 贯入法的主要仪器设备和工作原理贯入法检测所需的主要仪器设备有：砂浆贯入仪、贯入深度测量表、加力杠杆、测钉等。砂浆贯入仪的外观和内部构造见图1.1和图1.2。图1.1 砂浆贯入仪（螺母加力）图1.2 砂浆贯入仪的内部构造及主要配件示意图（杠杆加力）贯入仪的基本原理是通过一个负载弹簧，驱动一根测钉贯入砌筑砂浆表面，由于测钉贯入的深度和砌筑砂浆的强度成反比，因此从贯入深度可间接推算被测对象的强度。研究表明，贯入力如果过小，在检测高强度的砌筑砂浆强度时，贯入深度的变化不大，会产生较大的检测误差；而贯入力如果过大，在检测低强度的砌筑砂浆强度时，易将砂浆击碎，无法得到准确的贯入深度。行标和省标中对贯入力大小的规定为8008N，对工作行程的规定为20mm0.10mm。另外，机械式贯入深度测量表的最大量程应为20mm0.02mm，数字式贯入深度测量表的最大量程应不小于20.00mm。测钉的长度应为40mm0.10mm。3、 贯入法的特点（1） 属于原位无损检测，设备较为简单轻便，检测周期较短；（2） 相对于回弹法、射钉法等其它原位无损检测方法，检测的离散性较小；（3） 检测的砂浆强度范围较广，可测试低于1.0MPa的砂浆，而回弹法、射钉法可测试的砂浆强度不能或不宜低于2.0MPa。4、贯入仪的使用步骤贯入仪的使用步骤如下：（1） 将测钉插入贯入杆的测钉座中，测钉尖端朝外，固定好测钉；（2） 采用加力杠杆使贯入杆和挂钩挂上；（3） 将贯入仪扁头对准灰缝中间，并垂直贴在被测砌体灰缝砂浆的表面，握住贯入仪把手，扣动扳机将测钉贯入被测砂浆中；（4） 将测钉拔出，将测孔中的粉尘用吹风器清理干净；（5） 贯入深度测量。当使用机械式贯入深度测量表时，可将贯入深度测量表扁头对准灰缝，同时将测头插入测孔中，并保持测量表垂直于被测砂浆灰缝的表面，读取测量表显示值di并记录，贯入深度值按下式计算：di=20.00-di，式中di为第i个测点贯入深度值，di为第i个测点贯入深度测量表读数，均精确至0.01mm。当使用数字式贯入深度测量表时，应在测点处作标记，在贯入前将测头对准测点进行调零，贯入后，将测头插入测孔中，将测头顶进测孔最深处，表上显示的数字即为贯入深度di。对于机械式贯入深度测量表，当砌体的灰缝经打磨仍难以达到平整时，可在测点处标记，贯入前用表测度测点处的砂浆表面不平整度di0，然后再在测点处进行贯入检测，并读取di，贯入深度值按下式计算：di= di0-di，均精确至0.01mm。5、检测的技术要求（1）砂浆现行规范不适用于遭受高温、冻害、化学侵蚀、火灾等表面损伤的砂浆。（2）测钉贯入仪的测钉在使用过程中尖端会磨损，磨损到一定程度后，检测的精度会受到影响，规范中规定，在每次实验前，应用测钉量规检验测钉的长度，当测钉能够通过测钉量规槽时，应重新选用新的测钉。（3）砌体对于砌体，采用贯入法检测时应注意满足下列条件：砌筑砂浆为自然养护，龄期为28天或28天以上，处于自然风干的状态。被检测的灰缝应饱满，其厚度不应小于7mm，并应避开竖缝位置、门窗洞口、后砌洞口和预埋件的边缘。（4）测强曲线省标中有如下规定：对于采用石粉、山砂、特细砂、特粗砂、粉煤灰等材料制作的砌筑砂浆，在进行贯入法检测时，应制定专用的测强曲线。6、检测的过程（1） 确定检测数量、部位贯入法检测可以针对单个构件进行推定，也可以划分检测批进行抽样检测，批量推定，单个构件的面积应不大于25m2。当按批抽样检测时，应取龄期相近的同楼层、同品种、同强度等级砌筑砂浆且不大于250m3的砌体为一批，抽检数量不应少于砌体总构件数的30%，且不应少于6个构件，基础砌体可按一个楼层计。例如可将“某工程5层墙体”作为一个检测批，确定检测批后，可从检测批中抽取不少于砌体（按照轴线来划分）总数的30%且不少于6堵的砌体作为样品进行检测，满足上述检测比例和数量的检测结果便可以代表该检测批。（2） 布置测区对需要检测的砌体，选择一个侧面凿除约1m*1m的装修层（即一个测区），露出砌体表面，把确定的测点部位（即需要贯入的部位）打磨平整。注：贯入法检测一堵墙体（构件）即为1个测区。（3） 进行贯入法检测用砂浆贯入仪将测钉钉入，然后用百分表测量钉入的深度并记录，每个测区检测16个测点，测点应均匀分布在构件的水平灰缝上，相邻测点水平间距不宜小于240mm，每条灰缝测点不宜多于2点。（4） 数值计算和查表将每个测区16个贯入深度值的3个较大值和3个较小值剔除，余下的10个贯入深度值计算其平均值mdj ，mdj表示第j个测区的砂浆贯入平均值，利用该值查表可得该测区的强度换算值。（5） 强度评定当按单个构件评定时，该构件（即墙体）的砌筑砂浆抗压强度值，式中为根据贯入深度和砂浆品种查表而得的强度换算值，精确至0.1MPa。当按检测批评定时，应首先进行检测批内各构件强度换算值的平均值和标准差的计算，均精确至0.1MPa。然后计算该检测批的变异系数=/，精确至0.1MPa。当变异系数0.3时，则该批构件全部按单个构件检测。当变异系数0.3时，=，=,取和中的较小值作为该检测批得砌筑砂浆抗压强度推定值。上式中，砂浆抗压强度推定值一，精确至0.1MPa； 砂浆抗压强度推定值二，精确至0.1MPa； 检测批内各构件砂浆抗压强度换算值的平均值，精确至0.1MPa； 检测批中各构件砂浆抗压强度换算值的最小值，精确至0.1MPa。7、贯入仪的校准在遇到以下情况之一时，贯入仪应送到法定计量部门进行校准：新仪器启用前；超过校准有效期；更换主要零件或对仪器进行过调整；检测数据异常；零部件松动；遭遇撞击或其他损坏；累计贯入次数为10000次。图1.3 现场检测砌筑砂浆强度照片第二章 回弹法检测砌体中普通粘土砖抗压强度虽然目前出于资源保护的需要，在越来越多的地区，新建的工程已经基本上不采用普通粘土砖了，但是，作为传统的建筑材料，普通粘土砖在我国应用历史悠久，有大量的已有建筑物的砌块仍然采用此种材料。而砌块的材料强度是关系到砌体力学性能的另一个重要指标，在砌体结构工程的鉴定、加固改造工作过程中，经常需要对普通粘土砖的强度有所了解。在以往的检测中，对于已建成的砌体结构采用的是现场取样、压力机试压的方法得到抗压强度结果，对结构的损伤较大，而且检测起来较为繁琐，在回弹法引入后，由于其检测面广、检测速度快、能避免对砌体的损伤等优点，大大减轻了检测人员的工作量，并且检测的可实施性也大为增强，因此成为一种较为理想的原位非破损的检测方法。1、回弹法检测普通粘土砖抗压强度的相关标准目前我省使用的检测标准是福建省工程建设地方标准回弹法检测砌体中普通粘土砖抗压强度技术规程DBJ13-73-2006，该标准中测强曲线的强度换算值范围为3.9MPa28.0MPa。2、回弹法的主要仪器设备和工作原理回弹法检测所需的主要仪器设备为测砖回弹仪，其外观和内部构造见图2.1和图2.2。图2.1 测砖回弹仪图2.2 测砖回弹仪的内部构造示意图检测时，对回弹仪施压，弹击杆徐徐向机壳内推进，弹击拉簧被拉伸，使连接弹击拉簧的弹击锤获得恒定的冲击能量，到一定距离时，挂钩与调零螺钉相互挤压，使弹击锤脱钩，脱钩后弹击锤的冲击面与弹击杆的后端平面碰撞，此时弹击拉簧处于自由状态，弹击锤释放出来的能量借助弹击杆传递给检测构件，检测构件的反作用能量通过弹击杆传递给弹击锤，使弹击锤向后弹回，带动指针滑块移动，得到回弹值。测砖回弹仪和普通混凝土回弹仪在原理和构造上完全一样，主要的区别在于拉簧的刚度和仪器的尺寸大小不同，而以上不同导致测砖回弹仪在水平弹击时，弹击锤脱钩的瞬间，测砖回弹仪的冲击能量为0.735J，而常用的混凝土回弹仪的冲击能量为2.207J。测砖回弹仪的其它主要技术指标：（1） 指针滑块与指针导杆之间的摩擦力应为0.4N0.6N（混凝土回弹仪为0.5N0.8N）；（2） 弹击杆前端球面的曲率半径应为25mm（与混凝土回弹仪相同）；（3） 在洛氏硬度HRC为602的钢砧上，回弹仪的率定值应为742（混凝土回弹仪为802）。3、检测的技术要求（1） DBJ13-73-2006规程不适用于表面已风化或遭受冻害、化学侵蚀的普通粘土砖；（2） 被抽取的砖应避开挑眼、过人洞及预埋件部位，与砖墙边缘的距离应大于250mm；（3） 所抽取的砖样不得为欠火砖、酥砖、螺旋纹砖；（4） 被检砖应为完整砖，不得选择非完整砖或者存有裂缝、磕损等具有明显外观缺陷的砖，检测面应为条面，检测面应干燥、清洁、平整，不应有饰面层、粉刷层；（5） 回弹检测时，应尽量避开存在焦花、裂纹、粘底、凹坑及石灰爆裂点等表面缺陷的砖块。4、检测的过程（1） 确定检测数量、部位同贯入法检测砌筑砂浆抗压强度不同，回弹法检测普通粘土砖一般是按检测批进行抽样检测，批量推定。检测批的划分必须满足以下原则：同一楼层或设计强度等级相同且砌体体积不大于250m3。每个检测批中应布置5个10个检测单元，检测单元是大小一般为1.0m1.0m或者面积为1.00m2的墙体。在规范的条文说明里提到：原则上一个检测批应选择10个检测单元，当工程体量不大时，为简化检测技术，减轻检测对结构的扰动，可酌情减少检测单元数量，但最少不得少于5个。（2） 布置测区（选择要回弹的砖）在每个检测单元中，选择10快条面向外的砖供回弹测试。所选取的砖应满足本章第3大点的要求。（3） 进行回弹法检测每块砖在检测面上弹击5个测点，5个测点在砖的检测面上呈一字形均匀分布，测点离砖边缘应不小于20mm，测点间距应不小于20mm，每一测点只能弹击一次，回弹值Ri的读数估读至1。检测时回弹仪的轴线应始终垂直于砖的条面，水平弹击，缓慢施压，准确读数，快速复位。（4） 数值计算和查表计算每块砖的平均回弹值Rm根据Rm计算或查规范附录A中的换算表得到每块砖的抗压强度换算值（精确至0.1MPa）计算检测批砖强度换算值的平均值（精确至0.1MPa）和标准差（精确至0.01MPa）通过平均值和标准差得到检测批砖强度换算值的变异系数，=/（精确至0.01MPa）当0.21时，需计算检测批砖抗压强度换算值的标准值，=-1.8（精确至0.1MPa）（5） 强度评定当0.21时，根据和，查规范中的表6.0.1，得到检测批砖的抗压强度推定等级；当0.21时，根据和抗压强度换算值的最小值，查规范中的表6.0.1，得到检测批砖的抗压强度推定等级。规范中规定，当对所采用的测强曲线的使用条件有怀疑时，可进行取样修正。取样数量不得少于10块砖。5、测砖回弹仪的常规保养和率定在对测砖回弹仪进行常规保养时，应对机芯各零部件进行清洁，重点应清洁中心导杆、弹击锤和弹击杆的内孔和冲击面。清洁后应在中心导杆上薄薄涂抹钟表油，其它零部件均不得抹油。测砖回弹仪的率定，宜在干燥、室温为535的条件下进行，钢砧应稳固地平放在刚度大的物体上，测定回弹值时，取连续向下弹击三次的稳定回弹平均值，弹击杆应分四次旋转，每次旋转宜为90，弹击杆每旋转一次的率定平均值应为742。6、测砖回弹仪的校准在遇到以下情况之一时，测砖回弹仪应送到法定计量部门进行校准：新回弹仪启用前；超过校准有效期（半年）；累计弹击次数超过6000次；经常规保养后钢砧率定值不合格；遭受严重撞击或其它损害。第三章 原位轴压法检测普通砖砌体抗压强度原位轴压法是通过原位压力机直接在墙体上对一定范围的砌体进行抗压强度试验，从而得到砌体的抗压强度的方法，这种方法与通过测试砖和砂浆的强度来间接推算砌体的抗压强度的方法比较，更为直观和可靠，测试的结果不仅反映了砖和砂浆的强度对砌体抗压强度造成的影响，更重要的是，该方法还反映了砌筑质量对砌体抗压强度的影响。该方法的局限性在于检测和计算过程较为繁琐，会对砌体结构造成局部的损伤，不适于大量采用，同时只适用于240mm厚的普通砖（包括粘土砖、灰砂砖、页岩砖等）砌体进行。1、原位轴压法检测砌体抗压强度的相关标准原位轴压法检测砌体抗压强度依据的是国家标准砌体工程现场检测技术标准GB/T 50315-2000。2、原位轴压法的主要仪器设备和工作原理螺母加压杆扁式千斤顶钢拉杆承压板压力表原位轴压法的主要仪器设备是原位压力机，见图3.1。由扁式千斤顶、承压板、钢拉杆、压力表等组成。图3.1 原位压力机现场检测示意原位轴压法的检测原理是先在墙体上开凿上下两条水平槽孔，安放原位压力机，利用原位压力机上的液压千斤顶按照规定的速度手动分级加压，直至槽间砌体破坏，得到槽间砌体的抗压强度，通过计算，将槽间砌体的抗压强度换算为标准砌体的抗压强度。原位压力机上的仪表显示的力值，往往与真实的力值存在一定的误差，这是因为压力机或压力表在使用过一段时间后其某些性能会发生一定的变化，因此，在检测前需要知道压力机上的显示力值与真实力值的关系，这就需要有资质的计量部门对原位压力机上的力值进行校验，规范中规定，原位压力机的力值，每半年应校验一次。下表为实际某台原位压力机在校验后得到的显示力值与真实力值的关系。表3.1试验力（kN）显示值（kN）线性方程备注200206Y=0.971X+2.454Y代表试验力，也就是实际的力值，X代表仪表显示值。3003074004115005056006157007188008253、检测的技术要求（1）检测部位宜选择在墙体的中部距楼、地面1m左右的高度处，槽间砌体每侧的墙体宽度不应小于1.5m。距地面1m的高度主要是出于仪器安装和检测方便的角度来考虑的，对槽间砌体每侧墙体宽度的规定是为了保证槽间砌体两侧有足够的约束墙体，防止因约束不足而出现剪切破坏，影响试验精度。（2）同一墙体上，测点不宜多于1个，且宜选在沿墙体长度的中间部位；多于1个时，其水平间距不得小于2.0m。这项规定也是为了防止因约束不足而出现剪切破坏。（3）测试部位不得选在挑梁下、应力集中部位以及墙梁的墙体计算高度范围内。（4）上下水平槽孔应对齐，两槽之间应相距7皮砖。两槽间距过大，槽间砌体的抗压强度将趋近于砌体的局部受压强度，两槽间距过小时，水平灰缝过少，砌体强度将接近块体强度，在一般情况下，相隔7皮砖时，可获得槽间砌体的最低强度。（5）开槽时应避免扰动四周的砌体；槽间砌体的承压面应修平整，避免出现局部受压或偏心受压的情况。4、检测的过程（1）确定检测数量和部位原位轴压法可进行单个构件的检测，也可划分检测单元，推定检测单元的砌体抗压强度标准值，GB/T 50315-2000中第6页对检测单元的抽检数量进行了规定，即每一检测单元内，应随机选择6个构件（单片墙体）作为6个测区，当一个检测单元不足6个构件时，应全部选择，每个测区布置一个测点（即一个检测部位）进行检测。检测部位的选择应满足本章第3大点的要求。（2）安装原位压力机首先在上槽内的下表面和扁式千斤顶的顶面，分别均匀铺设湿细砂或石膏等材料的垫层，垫层厚度可取10mm，这样做的目的是使槽间砌体的承压面平整，使槽间砌体均匀受压。然后将上承压板置于上槽孔，扁式千斤顶置于下槽孔，安放四根钢拉杆，使上下承压板对齐后，拧紧螺母并调节平行度，四根钢拉杆的上下螺母间的净距误差不应大于2mm。（3）试加荷载在正式测试前应进行试加荷载试验，试加荷载值可取预估破坏荷载的10%。试加的目的是检查测试系统的灵活性和可靠性，以及上下承压板和砌体受压面接触是否均匀密实，避免出现局部受压或偏心受压的情况，经试加荷载正常后卸荷，准备正式加荷试验。预估破坏荷载可根据设计或实测砖抗压强度、砌筑砂浆抗压强度，查砌体结构设计规范GB 50003-2001中的相关表格得到砌体抗压强度设计值，然后乘以材料性能分项系数1.6，得到对应的砌体抗压强度标准值，然后再乘以槽间砌体的受压面积（一般是240mm240mm）得到。（4）正式加载正式加载时应该分级加载，每级荷载取预估破坏荷载的10%，在1min1.5min内均匀加完，然后恒载2min。在加荷至预估破坏荷载的80%后，按原定速度连续加荷，直至槽间砌体破坏。槽间砌体达到极限状态的标识是：裂缝急剧扩展和增多，油压表的指针明显回退。在正式加载时，应仔细观察槽间砌体初裂裂缝与裂缝开展情况，记录逐级荷载下的油压表读数、测点位置、裂缝随荷载变化情况简图。（5）数值计算A、计算槽间砌体的抗压强度fuij（MPa），fuij=Nuij/Aij，式中Nuij为槽间砌体的受压破坏荷载值（N），Aij为槽间砌体的受压面积（m2），一般为240mm240mm。B、将fuij换算为标准砌体的抗压强度fmij（MPa），fmij=fuij/lij，式中lij为无量纲的强度换算系数，lij=1.36+0.54Oij，式中Oij为该测点上部墙体的压应力（MPa），其值按墙体实际承受的荷载标准值计算。槽间砌体的抗压强度，是在有侧向约束的条件下的现场检测值，由于砌体结构设计规范GB 50003-2001中采用的是无侧向约束条件下的标准值（既标准砌体的抗压强度标准值），因此需要将检测值进行换算，才能使用，有关解释见GB/T 50315-2000第55页中的条文说明。例题一：某六层砌体结构房屋，屋面板和楼板均为120mm厚现浇钢筋混凝土结构，屋面的活载标准值为0.7kN/m2，楼面的活载标准值为2.0 kN/m2，墙体为240mm厚烧结普通砖墙，层高2.8m，局部尺寸见图3.2，现拟在一层某墙体中部进行原位轴压法检测，位于一层的槽间砌体上方墙体高度为1m，试计算槽间砌体上部墙体的压应力Oij。图3.2答：屋面荷载标准值：0.1225+0.7=3.7 kN/m2；楼面荷载标准值：0.1225+2.0=5.0 kN/m2；每平方米墙体自重标准值：190.24=4.56 kN/m2；槽间砌体上方墙体总高：1+2.85=15m槽间砌体上方1m长的墙体自重标准值：4.5615=68.40 kN/m；楼屋盖板荷载作用范围的面积：（0.9+4.2）（3.3/2）/2）2=8.42 m2；作用范围内楼屋面荷载总重：3.78.42+5.08.425=241.65 kN作用范围内墙体总重：68.404.2=287.28 kN作用范围内荷载总重：241.65+287.28=528.93 kN压应力Oij=528930/（4200240）=0.525MPa例题二：假设上题中砖的设计强度等级为MU10，砌筑砂浆的设计强度等级为M7.5，试验破坏荷载为245kN，槽间砌体的受压面积为240mm240mm，被检砌体的实际抗压强度是否满足设计要求？答：计算槽间砌体的抗压强度fuij，fuij=245000/（240240）=4.25MPa；将fuij换算为标准砌体的抗压强度