加气砌块抹面砂浆专用测强曲线的制定

1 预拌砂浆与传统砂浆的区别

自2014年7月初开始，宁波市市中心城区（海曙、江东、江北、鄞州、镇海、北仑区及国家高新区、东钱湖旅游度假区）新建建设工程禁止现场搅拌砂浆。预拌砂浆与传统砂浆的主要区别在于：①预拌砂浆性能指标要求远严于传统砂浆，且指标参数多于传统砂浆；②预拌砂浆组成材料中，添加了高分子增稠材料及粉煤灰、矿粉等废集料；③预拌砂浆7d的强度一般为其28d强度的30%～40%，而传统砂浆7d强度可达到其28d强度的60%～70%。

2 编制蒸压加气混凝土砌块抹面砂浆专用测强曲线的必要性

浙江省工程建设标准《预拌砂浆应用技术规程》（DB33/T 1095—2013）规定了砌筑砂浆抗压强度的指标要求，同时，增加了抹灰砂浆抗压强度的技术指标要求。随着预拌砂浆的快速发展，对预拌抹灰砂浆实体抗压强度的质量控制和检测十分必要。

蒸压加气混凝土砌块是用钙质材料（如水泥、石灰）和硅质材料（如砂子、粉煤灰、矿渣）的配料中加入铝粉作加气剂，经加水搅拌、浇注成型、发气膨胀、预养切割，再经高压蒸汽养护而成的多孔硅酸盐砌块。它特性优良：单位体积重量是黏土砖的1/3，保温性能是黏土砖的3～4倍，隔音性能是黏土砖的2倍，抗渗性能也优于黏土砖，耐火性能更是钢筋混凝土的6～8倍；此外，它还可以在工厂内生产出各种规格，可以像木材一样进行锯、刨、钻、钉。因其体积较大且施工速度快，可作为各种建筑的填充材料，在宁波地区的诸多工程尤其是住宅工程中应用十分广泛，这就更要求我们对其做好质量控制和检测工作。

在住宅工程施工中，测强曲线有着广阔的应用前景和需求。但是，由于普通预拌砂浆标准养护试验周期是固定的28d，既不能及时预报施工中的质量状况，又不能据此及时设计和调整配合比，不利于加强砂浆质量管理和充分利用水泥活性，因此，有必要制定非破损法（回弹法）检测蒸压加气混凝土砌块预拌抹面砂浆强度的专用测强曲线。通过建立同龄期砂浆回弹值与各龄期同条件养护试件强度及标准养护28d强度之间的关系式，推定砂浆的实时强度，可适用于砂浆生产和施工中的强度控制，以及砂浆配合比的调整和辅助设计。因此，编制蒸压加气混凝土砌块抹面砂浆专用测强曲线，对于工程施工中的质量控制和检测就显得十分必要。

3 制作砌体及试块

砂浆使用的原材料有：42.5普硅水泥、天然河砂细砂、LD-Z4砂浆增稠粉和F类Ⅱ级粉煤灰，其强度等级配合比及用量见表1。

按施工常用4个强度等级的砂浆配合比，每一强度等级每一龄期制作3m2试验砌体，抹灰层厚度为10mm；同时，同条件制作7组70.7 mm×70.7mm×70.7mm立方体砂浆试件，同一龄期试件宜在同一天内成型完毕。其中，一组试块在成型后的第二天进行标准养护，28d时试压；另外6组试块在成型后的第二天放置在试验砌体附近同条件养护，养护条件与待测砌体基本一致，并分别在7d、14d、28d、60d、90d、180d龄期时进行试验，试压同时，在砌体上对抹灰砂浆进行回弹、碳化深度试验。

4 砌体试验

4.1 回弹测试

将测试面均匀分格，每块尺寸在30cm×30cm以上，测点均匀分布在分格块内，回弹12个点。相邻测点的水平间距不宜小于50mm，离边端距离不宜小于50mm，尽量避开在竖向灰缝上测试。测试前，应先用砂轮片磨平测试面；测试时，回弹仪应与砂浆检测面保持垂直。同一测点连续弹击3次，第一、二次回弹值不记录，只读取第三次弹击的回弹值。12个回弹值中，剔除其中1个最大值和1个最小值，取余下10个回弹值的平均值作为该测区的回弹平均值，读数精确至1。本次试验使用HT20-A型砂浆回弹仪进行回弹测试，其标称冲击动能为0.196J，且钢砧上的率定平均回弹值在74±2范围内。

4.2 碳化深度测试

分格块测区回弹测试完毕后，先用砂轮片磨平分格块，再用凿子在回弹测试点上凿一个直径约为15mm的孔洞，直至砌体表面，共取3个测点。除尽孔洞中的粉末和碎屑，不得用水冲洗；先用游标卡尺测量抹灰层厚度，再用浓度1%～2%的酚酞酒精溶液喷在孔洞内壁边缘处，后用碳化深度测量仪测量与已碳化、未碳化砂浆交界面到砂浆表面的垂直距离3次，取其平均值作为该测点砂浆的碳化深度值；将3个测点碳化深度值的平均值作为该测区砂浆的碳化深度值并精确至0.5mm。

4.3 试块试压

按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T 70—2009）规定，砌体砂浆某一龄期测区回弹试验后，对同一龄期的砂浆试块进行抗压强度试验，得到该组试块的立方体抗压强度值并精确至0.1MPa。

5 数据分析

5.1 拟合公式

整理各龄期抹灰砂浆回弹值、碳化深度及相应试块强度，如表2所示。

采用回归方程公式对所得数据进行拟合：

式中， fc—砂浆强度；

A、B、C—回归系数；

Rm—砂浆回弹平均值；

dm—碳化深度值。

5.2 异常数值判定

使用MATLAB数学软件，采用非线性最小二乘法Levenberg-Marquardt算法对数据进行拟合，得到参数A=0.006848，B=2.079，C=0.01545，则拟合公式为：

经计算，其和方差SSE=181.8，均方根RMSE=2.347，决定系数R-square=0.6421，拟合优度较小，且存在明显偏离点（图1），拟对异常值进行判断处理。

计算各数据点残差（表3），根据《数据的统计处理和解释正态性检验》（GB/T 4882—2001），使用正态概率纸进行正态性检验。将上述数据点在正态概率纸上（图2），此时，样本的诸点近似在一条直线近旁两侧，呈正态分布。当画出适宜的直线后，样本的高端向下偏离，根据规范《数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理》（GB/T 4883—2008），可采用偏度-峰度检验法。

表1 抹灰砂浆强度等级配合比及用量表（砂浆密度取1 900kg/ m3，使用量78.229 kg）

表2 蒸压加气砌块抹灰砂浆代表性数据表

计算得偏度统计量bs=0.715，确定检出水平α=0.05，查表得临界值b0.95(36)=0.61，则bs＞b0.95(36)，判定最大值x30=6.98为离群值。

5.3 蒸压加气砌块抹面砂浆测强曲面公式

剔除第30组数据后，再次对余下数据进行拟合，得到参数A=0.005357，B=2.145，C=0.01486，则拟合公式为：

其和方差SSE=131.5，均方根RMSE=2.027，决定系数R-square=0.7106。再次计算各点残差，使用正态概率进行正态性检验。将各数据点在概率纸上（图3），此时，样本的诸点近似在一条直线近旁两侧，呈现为正态分布（图4）。当画出适宜的直线后，样本的高端向上偏离，可采用偏度-峰度检验法。

图1 初始拟合曲面图

表3 残差数据表（初始）

图2 初始正态概率图

计算得偏度统计量bs=0.046，确定检出水平α=0.05，查表得临界值b0.95(35)=0.62，则bs＜b0.95(35)，故不能再检出离群值。

由此，可推定蒸压加气砌块抹面砂浆测强曲面公式为：

式中，fc—砂浆强度；

Rm—砂浆回弹平均值；

dm—碳化深度值。

6 结语

综上所述，本文对回弹法检测蒸压加气砌块工程中的抹灰砂浆强度进行了初步探讨。与混凝土类似，砂浆的表面硬度随着砂浆强度的提高而提高，两者存在着一定的关系。回弹法检测砂浆强度的本质是测出砂浆抹面层的表面硬度值，因此，以砂浆回弹值推定砂浆强度在一定程度上是可行。

图3 拟合曲面图（处理异常点后）

图4 处理异常点后的正态概率图

在《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T 50315—2011）中，砂浆回弹法的强度推定公式按碳化深度不同分为3个部分，而临界点的推定值在相邻范围的公式中却相差较大，本文采用了包含碳化深度值的回归模型，有效地避免了这个问题。但是，由于构成砂浆的材料和砂浆制作期间的周围环境都对砂浆强度存在着一定影响，无论是试验过程还是分析过程都有待进一步完善，所推定的测强曲线尚不够理想，仍需做进一步的研究。