砌體通縫切向粘結強度測試儀及測試方法
【專利摘要】一種砌體通縫切向粘結強度測試儀及測試方法，它包括中空的底座和設置于底座上方并能和底座連接且前后滑動配合的蓋板；在底座的后部設置有剪切板，剪切板與兩側板固定連接在一起；在剪切板的前面設置有固定座，在固定座上設置有弧形槽；在蓋板上與底座對應位置設置有弧形槽，在蓋板的前端設置有前端面板；前端面板抵住砌體芯樣前端的上半部分，剪切板擋住砌體芯樣后端的下半部分；在底座的前部設置有千斤頂支座和反力架，千斤頂置于千斤頂支座上，蓋板的前端面板上設置有球狀凸部與千斤頂柱塞桿端部的凹部配合；柱塞桿端部的凹部頂持到蓋板的球狀凸部上，另一端抵住反力架。
【專利說明】砌體通縫切向粘結強度測試儀及測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測試儀器，尤其涉及一種測試砌體結構沿通縫切向粘結強度的裝置及方法。
【背景技術】 [0002]砌體結構是我國常見的結構形式，包括磚砌體、砌塊砌體、石砌體，這些砌體由黏土磚、砌塊、石材等塊體用砂漿砌筑而成，具有造價低、穩(wěn)定性好等特點，在我國廣泛采用。砌體結構的一個特點是其抗壓強度遠大于其抗拉、抗剪強度，砂漿和塊材之間的粘結力較弱，抵抗砌體通縫法向拉力(豎直向上)和切向力(水平方向)的能力較差。由于砌體結構自身的重力作用，砌體通縫一般不會有法向拉力；但我國屬于地震多發(fā)地區(qū)，在地震荷載的作用下，砌體通縫的切向力往往較大。砌體抵抗通縫切向力的能力，是通過砌體通縫的面積和通縫切向粘結強度來確定的，因而砌體通縫切向粘結強度成為衡量砌體結構抗震能力的重要指標。
[0003]在國家標準《砌體基本力學性能試驗方法標準》GB/T 50129-2011中，有砌體沿通縫截面切向粘結強度(抗剪強度)的試驗方法，該方法是通過對預先砌筑的與實際工程相同材料的砌體標準抗剪試塊進行試驗來獲得的，但由于砌體標準抗剪試塊與實際砌體工程之間的施工質量、養(yǎng)護條件、人為因素等存在一定差異，故標準中測得的數據并不能準確反映砌體工程實際情況。該試驗同時對兩條通縫進行加荷，以首先破壞的一條通縫的破壞荷載為研究對象，檢測時具有一定的不確定性。
[0004]在國家標準《砌體工程現場檢測技術標準》GB/T 50315-2011中，關于砌體通縫切向粘結強度的性能指標，有原位單剪法和原位雙剪法兩種現場檢測方法，均為直接在墻體上測試其抗剪強度。其中，原位單剪法適用于檢測各種磚砌體的抗剪強度；原位雙剪法適用于檢測厚度為240_燒結普通磚和燒結多孔磚砌體的抗剪強度，不能檢測其它厚度的該類磚砌體。由于上部墻體對待測通縫有一定的壓力作用，采用以上兩種方法進行原位測試時會有較大的摩擦阻力，該摩擦阻力對測試結果影響較大。兩種方法均不能檢測砌塊砌體、石砌體等其他類型的砌體切向粘結強度。
[0005]中國發(fā)明專利“剪切強度測試儀及剪切測試方法”(專利號:ZL2010 I0107968.6)，是在工程結構加固改造項目中混凝土結構采用淺層嵌固高強板條或表面粘貼高強板條時，檢測板條與原混凝土結構之間粘結剪切強度的專用儀器和方法。
[0006]中國實用新型專利“加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置及方法”(專利號:ZL 2012 2 0639361.7)，是在混凝土結構加固改造中，結構膠粘結加固材料和混凝土基材時的測試其抗剪粘結強度的裝置及方法。
[0007]中國發(fā)明專利“層間抗剪應力狀態(tài)測試方法”(專利號:ZL 2010 I 0528487.2)是一種用于評價水泥混凝土橋面與浙青鋪裝層之間抗剪強度的方法，可在一次實驗中同時獲得界面的粘結力和摩擦角。該測試方法在與施加荷載垂直的方向上設置一個傾斜角度為5° ^30°的剛性三角塊，將垂直施加在加載試件上的荷載轉化為水平施加的力，實現剪切界面上正壓力的施加，通過計算公式獲取界面的粘結力和摩擦角。在試件的制備上，該發(fā)明采用的是預先制備與工程相同情況的標準試件的方法，但由于施工質量、養(yǎng)護條件、人為因素等存在一定差異，故測得的數據并不能準確反映實際工程情況。

【發(fā)明內容】

[0008]為了彌補砌體通縫切向粘結強度檢測裝置與方法的不足，保證砌體結構抗震承載力滿足安全要求，本發(fā)明提供了一種砌體通縫切向粘結強度測試的裝置及測試方法。本發(fā)明適用于不同厚度的磚砌體、砌塊砌體、石砌體等各類砌體。
[0009]一種砌體通縫切向粘結強度測試儀，它包括中空的底座和設置于底座上方并能和底座連接且前后滑動配合的蓋板；所述底座包括設置于左右兩側的側板和設置于后部的剪切板，剪切板與兩側板固定連接在一起；在剪切板的前面設置有固定座，在固定座上設置有弧形槽，在弧形槽中位于剪切板的一端設置有壓力傳感器，并連接有顯示器；在蓋板上與底座對應位置設置有弧形槽，在蓋板的前端設置有前端面板；蓋板上的前端面板抵住砌體芯樣前端的上半部分，底座上的剪切板擋住砌體芯樣后端的下半部分；在底座的前部設置有千斤頂支座和反力架，千斤頂支座同時與兩側板固定連接，反力架與兩側板固定連接，千斤頂置于千斤頂支座上，蓋板的前端面板上設置有球狀凸部與千斤頂柱塞桿端部的凹部配合；柱塞桿端部的凹部頂持到蓋板的球狀凸部上，另一端抵住反力架。
[0010]本方案的具體特點還有，所述底座和蓋板之間通過設置于底座上的導路和設置于蓋板上的滑塊實現前后滑動配合，所述導路、滑塊與砌體芯樣中心軸線平行，導路與滑塊長度相等，以確保其受力均衡。
[0011]球狀凸部中心點位于蓋板前端面板下緣，導路和滑塊與球狀凸部的中心位于同一平面，可以保證千斤頂產生的切向力通過砌體芯樣通縫。
[0012]蓋板與底座通過弧形槽形成一個容納砌體芯樣的空間；在蓋板和底座的弧形槽上均設置有定位螺絲，調整定位螺絲，使芯樣的通縫與導路，滑塊和球狀凸部的中心位于同一平面，以承受切向力，并在試驗過程中不會發(fā)生位置變動。
[0013]在側板上設置有位置調整螺孔用于調整反力架在側板上的安裝位置，以測試不同厚度的芯樣。
[0014]一種使用前述砌體通縫切向粘結強度測試儀的測試方法，它包括如下步驟:將待測砌體芯樣放入底座上的弧形槽中，使砌體芯樣后端下半部分頂持在剪切板上，前端面板抵住砌體芯樣前端上半部分，將蓋板上的滑塊插入底座上的導路中，調整定位螺絲露出砌體芯樣的待測通縫，千斤頂柱塞桿對前端面板施加壓力，底座與蓋板沿導路產生相對移動的趨勢，由位于砌體芯樣兩側的剪切板和前端面板共同對通縫施加切向力，使其粘接部位破壞；砌體芯樣破壞時的切向力由壓力傳感器測得，由顯示器讀取；量取破壞面的尺寸，可以計算得出砌體芯樣的通縫切向粘結強度。
[0015]本方案的有益效果是導路和滑塊的作用是使蓋板與底座間產生相對滑動，并消除因底座剪切板端面外緣與蓋板的前端面板不處于同一直線而產生的力偶。千斤頂的作用是使蓋板沿導路產生相對運動，使砌體芯樣通縫產生切向力并最終破壞。顯示器及壓力傳感器的作用是測試并顯示砌體芯樣通縫的切向粘結力；本發(fā)明加載系統(tǒng)與測力系統(tǒng)分別處于芯樣兩端，可以消除導路與滑塊間摩擦力對測試結果的影響。砌體芯樣取自實際工程，檢測結果代表了砌體通縫切向粘結強度。本發(fā)明試驗數據穩(wěn)定、方法可靠，適用于不同厚度的砌體通縫切向粘結強度的測試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是底座立體結構示意圖；圖2是底座弧形槽處的橫剖面圖；圖3是蓋板立體結構示意圖；圖4是蓋板縱剖面圖；圖5是蓋板的橫剖面圖；圖6組裝效果圖；圖7是組裝剖面圖；圖8是受力分析圖。
[0017]圖中:1_底座；2-蓋板；3_顯不器；4_壓力傳感器；5_砌體芯樣；6-弧形槽；7-定位螺絲；8_導路；9_剪切板；10_滑塊；11_反力架；12_千斤頂支座；13_位置調整螺孔;14-球狀凸部；15_前端面板；16_千斤頂；17_千斤頂柱塞桿端部的凹部；18_油泵；19_通縫；20_固定座；21_側板。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
如圖1-6所示，一種砌體通縫切向粘結強度測試儀，它包括中空的底座I和設置于底座I上方并能和底座I連接且前后滑動配合的蓋板2 ；
所述底座I包括設置于左右兩側的側板21和設置于后部的剪切板9，剪切板9與兩側板固定連接在一起；在剪切板9的前面設置有固定座20，在固定座20上設置有弧形槽6，在弧形槽6中位于剪切板9的一端設置有壓力傳感器4，并連接有顯示器3 ;在蓋板2上與底座I對應位置設置有弧形槽6,在蓋板2的前端設置有前端面板15 ;蓋板2上的前端面板15抵住砌體芯樣5前端的上半部分，底座I上的剪切板9擋住砌體芯樣5后端的下半部分；在底座I的前部設置有千斤頂支座12和反力架11，千斤頂支座12同時與兩側板22固定連接，反力架11與兩側板22固定連接，千斤頂16置于千斤頂支座12上，蓋板2的前端面板15上設置有球狀凸部14與千斤頂柱塞桿端部的凹部17配合；柱塞桿端部的凹部17頂持到蓋板2的球狀凸部14上，另一端抵住反力架11。所述底座I和蓋板2之間通過設置于底座I上的導路8和設置于蓋板2上的滑塊10實現前后滑動配合，所述導路8、滑塊10與砌體芯樣5中心軸線平行，導路8與滑塊10長度相等，以確保其受力均衡。球狀凸部14中心點位于蓋板2的前端面板15下緣，導路8和滑塊10與球狀凸部14的中心位于同一平面，可以保證千斤頂16產生的切向力通過砌體芯樣5的通縫19。蓋板2與底座I通過弧形槽6形成一個容納砌體芯樣5的空間；在蓋板2和底座I的弧形槽6上均設置有定位螺絲7，調整定位螺絲7，使砌體芯樣5的通縫19與導路8，滑塊10和球狀凸部14的中心位于同一平面，以承受切向力，并在試驗過程中不會發(fā)生位置變動。在側板上設置有位置調整螺孔13用于調整反力架11在側板上的安裝位置，以測試不同厚度的砌體芯樣。反力架11可安裝在不同的位置調整螺孔13中，用以測試不同厚度的砌體芯樣。
[0019]在千斤頂16的作用下，蓋板2與底座I沿導路8產生移動，由剪切板9擋住砌體芯樣5后端下半部分,前端面板15抵住砌體芯樣5前端上半部分,從而對通縫19施加切向力N，使其產生切向粘結破壞。砌體芯樣5破壞時的切向力可由壓力傳感器4及顯示器3讀取。量取破壞面的尺寸，可以測得砌體通縫的切向粘結強度。壓力傳感器4及顯示器3的作用是測試并記錄砌體芯樣5的通縫19的切向粘結力，其測量精度為0.1kN,并具有峰值保持功能；本發(fā)明加載系統(tǒng)與測力系統(tǒng)分別處于砌體芯樣5兩端，可以消除滑塊10摩擦力對測試結果的影響。千斤頂16和油泵18的作用是使蓋板2沿導路8產生相對運動，使砌體芯樣5的通縫19產生切向力并最終破壞；加載速度為0.2?0.4kN/s。
[0020]砌體芯樣5是利用鉆芯設備在實際砌體工程中鉆取的砌體芯樣，其直徑為150_±5_，砌體芯樣圓心位于待測通縫19位置，砌體芯樣厚度為砌體墻厚。
[0021]導路8和滑塊10的作用是使蓋板2與底座I間產生相對滑動，并消除因剪切板9與前端面板15不處于同一直線而產生的力偶。
[0022]實施例2
本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處是它是測試砌體通縫切向粘結強度的方法，而且利用了實施例1記載的砌體通縫切向粘結強度測試儀。
[0023]如圖6所示，一種使用前述砌體通縫切向粘結強度測試儀的測試方法，它包括如下步驟:將待測砌體芯樣5放入底座I上的弧形槽6中，使砌體芯樣5后端下半部分頂持在剪切板9上，前端面板15抵住砌體芯樣5前端上半部分，將蓋板2上的滑塊10插入底座I上的導路8中，調整定位螺絲7露出砌體芯樣5待測的通縫19，千斤頂16柱塞桿對前端面板15施加壓力，底座I與蓋板2沿導路8產生相對移動的趨勢，由位于砌體芯樣5兩側的剪切板9和前端面板15共同對通縫19施加切向力，使其粘接部位破壞；砌體芯樣5破壞時的切向力由壓力傳感器4測得，由顯示器3讀?。涣咳∑茐拿娴某叽?，可以計算得出砌體芯樣5的通縫19切向粘結強度。砌體芯樣5取自實際工程，檢測結果代表了砌體通縫切向粘結強度。本發(fā)明試驗數據穩(wěn)定，試驗方法可靠，適用于不同厚度的砌體通縫切向粘結強度的測試。
[0024]實施例3
本實施例3與實施例1相同之處不再贅述，不同之處是它是測試砌體通縫切向粘結強度的方法，而且利用了實施例1記載的砌體通縫切向粘結強度測試儀。本發(fā)明可以檢測不同厚度的砌體通縫切向粘結強度。具體實施步驟如下:
1.使用取芯設備垂直于待檢測砌體表面鉆取直徑為150mm±5mm的砌體芯樣5，待測的砌體芯樣5的通縫19應通過砌體芯樣5的圓心位置。將砌體芯樣5端部承壓面用快硬材料修補平整并垂直于砌體芯樣的通縫，并采取措施避免快硬材料接觸通縫。
[0025]2.將修補好的砌體芯樣5置于底座I的弧形槽6內，將蓋板2的滑塊10穿入底座I的導路8中,滑動蓋板2,使蓋板2上的前端面板15抵住砌體芯樣5前端的上半部分,底座I上的剪切板9擋住砌體芯樣5后端的下半部分，調整定位螺絲7，使通縫19處于剪切板9及前端面板15的外緣。
[0026]3.調整安裝反力架11的位置。根據砌體芯樣5厚度(砌體厚度)，將反力架11安裝在相應的位置調整螺孔13中。
[0027]4.將千斤頂16置于千斤頂支座12上，千斤頂柱塞桿端部的凹部17頂持到蓋板2的球狀凸部14上，另一端抵住反力架11。
[0028]5.將顯示器3調零，并使示值處于峰值保持上。
[0029]6.啟動千斤頂16，推動蓋板2，使蓋板2與底座I的剪切板9對砌體芯樣5的通縫19產生切向力，并最終使通縫19產生切向粘結破壞，記錄此時的最大切向力N。
[0030]7.拆除千斤頂16和蓋板2，取出砌體芯樣5，量取砌體芯樣5的通縫19厚度I和覽度b ο
[0031]8.計算砌體芯樣通縫切向粘結強度/: = $.。
[0032]9.每組做若干試樣，分別測試其切向粘結強度，然后根據平均值、標準差等參數評價被測砌體通縫切向粘結強度。由此為砌體抗震承載力驗算提供參數，以保證砌體結構安全。
[0033]受力情況分析
如附圖8所示，本發(fā)明中千斤頂16壓力由蓋板2前端面板15傳遞到砌塊芯樣上，底座I的剪切板9抵住砌體芯樣5的另一側，底座I的剪切板9端面和蓋板2的前端面板15在受力過程中產生的力偶可由滑塊10和導路8相互作用產生的法向力消除。
[0034]本發(fā)明中因有滑塊10的摩擦力作用，砌體芯樣5的通縫19所受的切向力并不等于千斤頂的壓力，故本發(fā)明將測力系統(tǒng)置于砌體芯樣5的另一端，以便測得砌體芯樣5的通縫19實際受到的切向力。
[0035]本發(fā)明中砌體通縫僅受切向力作用。逐漸增加加載設備壓力直至通縫在切向力作用下產生破壞，此時所測得的切向力N即為砌體通縫最大切向粘結力。量取粘結破壞面面積A，砌體通縫切向粘結強度f\為:
局部抗壓驗算:
為保證試驗為沿砌體通縫切向破壞，應使砌塊局部抗壓承載力大于通縫切向粘結力。根據《砌體結構設計規(guī)范》GB 50003-2011，砌體通縫切向粘結強度約為0.1lMPa?
0.17MPa，砌塊抗壓強度約為IOMPa?20MPa。本試驗中承壓面積約為120mmX 53mm，按不利情況且不考慮其他灰縫砂漿的抗壓強度，當砌體厚度為370mm時:
砌體通縫切向粘結力為:0.17X150X370=9435 (N)
砌塊局部抗壓承載力為:10X 120X53=63600 (N)
局部抗壓承載力遠大于通縫切向粘結力，驗算滿足要求。
[0036]試驗驗證情況
一、試驗數據
采用本裝置及方法對砌體砂漿進行檢驗。砌體厚度為240mm，砌筑時采用MUlO普通黏土磚，砂漿強度為M5和M15兩種，代表兩種不同的工程情況。
[0037]砂漿強度等級為M5的砌體芯樣檢測數據如下:
【權利要求】
1.一種砌體通縫切向粘結強度測試儀，它包括中空的底座和設置于底座上方并能和底座連接且前后滑動配合的蓋板；所述底座包括設置于左右兩側的側板和設置于后部的剪切板，剪切板與兩側板固定連接在一起；在剪切板的前面設置有固定座，在固定座上設置有弧形槽，在弧形槽中位于剪切板的一端設置有壓力傳感器，并連接有顯示器；在蓋板上與底座對應位置設置有弧形槽，在蓋板的前端設置有前端面板；前端面板抵住砌體芯樣前端的上半部分，剪切板擋住砌體芯樣后端的下半部分；在底座的前部設置有千斤頂支座和反力架，千斤頂支座同時與兩側板固定連接，反力架與兩側板固定連接，千斤頂置于千斤頂支座上，蓋板的前端面板上設置有球狀凸部與千斤頂柱塞桿端部的凹部配合；柱塞桿端部的凹部頂持到蓋板的球狀凸部上，另一端抵住反力架。
2.根據權利要求1所述的砌體通縫切向粘結強度測試儀，其特征是所述底座和蓋板之間通過設置于底座上的導路和設置于蓋板上的滑塊實現前后滑動配合，所述導路、滑塊與砌體芯樣中心軸線平行，導路與滑塊長度相等，以確保其受力均衡。
3.根據權利要求2所述的砌體通縫切向粘結強度測試儀，其特征是球狀凸部中心點位于蓋板前端面板下緣，導路和滑塊與球狀凸部的中心位于同一平面。
4.根據權利要求2所述的砌體通縫切向粘結強度測試儀，其特征是蓋板與底座通過弧形槽形成一個容納砌體芯樣的空間；在蓋板和底座的弧形槽上均設置有定位螺絲，調整定位螺絲，使芯樣的通縫與導路，滑塊和球狀凸部的中心位于同一平面，以承受切向力，并在試驗過程中不會發(fā)生位置變動。
5.根據權利要求1所述的砌體通縫切向粘結強度測試儀，其特征是在側板上設置有位置調整螺孔用于調整反力架在側板上的安裝位置，以測試不同厚度的芯樣。
6.一種使用權利要求1砌體通縫切向粘結強度測試儀的測試方法，它包括如下步驟:將待測砌體芯樣放入底座上的弧形槽中，使砌體芯樣后端下半部分頂持在剪切板上，前端面板抵住砌體芯樣前端上半部分，將蓋板上的滑塊插入底座上的導路中，調整定位螺絲露出砌體芯樣的待測通縫，千斤頂柱塞桿對前端面板施加壓力，底座與蓋板沿導路產生相對移動的趨勢，由位于砌體芯樣兩側的剪切板和前端面板共同對通縫施加切向力，使其粘接部位破壞；砌體芯樣破壞時的切向力由壓力傳感器測得，由顯示器讀?。涣咳∑茐拿娴某叽?，可以計算得出砌體芯樣的通縫切向粘結強度。
【文檔編號】G01N19/04GK103575651SQ201310601262
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權日:2013年11月25日
【發(fā)明者】成勃, 崔士起, 姜麗萍, 李涌, 李潭, 樓昕, 王安 申請人:山東省建筑科學研究院