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第 44 卷 第 2 期 2014 年 1 月下 建筑结构 Building Structure Vol． 44 No． 2 Jan． 2014 回弹法检测砌筑砂浆强度相关问题的分析及建议 * 郭猛，张彦辉 中国建筑科学研究院，北京 100013 ［ 摘要］ 回弹法是检测砌体结构中砌筑砂浆强度的一种常用方法， 具有测试快速、 操作简便等特点。结合试验研 究与工程实践， 讨论了采用回弹法检测砌筑砂浆强度时存在的测位回弹点数量偏少、 回弹点选择及回弹数据取舍 没有统一标准等问题， 分析了上述问题对砌筑砂浆强度推定结果的影响， 并提出了增加测位内回弹点数量等改进 建议， 以期为回弹法检测砌筑砂浆强度的工程应用及相关规程修订提供参考。 ［ 关键词］ 砌体结构;砌筑砂浆;回弹法;砂浆强度;回弹法 中图分类号 TU525文献标识码 A 文章编号 1002- 848X 2014 02- 0079- 04 Analysis and suggestion of relative questions about rebound in testing masonry mortar compression strength Guo Meng，Zhang Yanhui China Academy of Building Ｒesearch，Beijing 100013，China Abstract Ｒebound is a common used to test masonry mortar compression strength，with rapid measurement，simple operation and other characteristics．Combined with the experimental research and engineering practice，some problems about rebound in testing masonry mortar strength were discussed，such as the quantity of rebound points in one testing area may be few，and there is no uni standard for rebound point selection and rebound data choice． The influence of above mentioned questions on the mortar strength presumption was analyzed． Improvement suggestions such as increasing rebound point quantity in one testing area were put forward in order to provide reference for the engineering application and for the further revision of relative standard． Keywords masonry structure;masonry mortar;rebound ;mortar compression strength;rebound * 国家自然科学基金资助项目 51308522 。 作者简介 郭猛， 博士， 一级注册结构工程师， 一级注册建造师， Emailguomeng673163． com。 0前言 自 20 世纪 50 年代以来， 我国建造了大量的砌 体结构住宅、 公共建筑和工业厂房等， 使用至今已经 超过五十年， 对其结构安全及抗震能力进行检测和 鉴定成为当前的一项重要工作。砌体结构中砌筑砂 浆抗压强度大小是衡量砌体结构性能的重要参数之 一。砌筑砂浆强度受多种因素影响， 相同配合比的 砌筑砂浆的实际强度与施工工艺、 施工环境、 工人熟 练程度等因素有关， 离散性较大。砌筑砂浆强度的 主要检测方法包括推出法、 筒压法、 点荷法、 回弹法 和贯入法等 ［1， 2 ］， 其中回弹法属于无损检测方法， 测 位选择不受限制， 测试快速、 操作简便， 文献［ 3］～ ［ 5］ 等对采用回弹法检测砌筑砂浆强度进行了试验 和理论方面的研究工作。 回弹法检测砌筑砂浆强度技术是砌筑砂浆抗压 强度检测中普遍使用的一种方法， 而且已编入砌 体工程现场检测技术标准 GB/T 503152011 简称砌体检测标准 ［1 ］， 并在全国范围内推广使 用。因此， 探讨如何进一步规范回弹操作过程， 提高 回弹法检测砌筑砂浆强度的精度具有重要的工程应 用价值。 1砂浆回弹操作的主要规定 砌体检测标准中关于砂浆回弹操作的规定详见 第 12 章， 其中与本文内容相关的主要规定如下 1 砖墙墙面上每个测位面积宜大于 0. 3m2; 2 每个测 位内应均匀布置 12 个弹击点， 选定弹击点应避开砖 的边缘、 灰缝中的气孔或松动的砂浆; 3 相邻两弹 击点的间距不应小于 20mm。 2回弹法检测砂浆强度分析 2. 1 回弹法检测砂浆强度试验 2. 1. 1 试验测试及结果 采用两片 1∶ 1的三七厚粘土砖墙进行回弹法检 测砌筑砂浆试验， 讨论回弹点数量对砂浆强度推定 结果的影响。试件由实验室熟练工人砌筑， 采用一 顺一丁砌筑方法， 水平灰缝平均厚度为 10mm。同 批次砂浆试块抗压强度实测值为 13. 5MPa。 在每片墙上选择墙面中间设置一个测位。测位 Ⅰ和测位Ⅱ的大小均为 600mm 600mm， 列间距为 70 ～100mm， 每个测位均布置 9 行 6 列共计 54 个测 建筑结构2014 年 点 图 1 ， 用彩色粉笔标出， 测位照片如图 2 所示。 图 1测位内测点 布置示意 利用电动工具将回弹 点位置 或左右 10mm 范 围， 以避开有缺陷的灰缝位 置 的灰缝砂浆表面打磨 平整， 采用 ZC5 型砂浆回 弹仪进行回弹取值， 回弹仪 的钢砧率定值为 74 2。 回弹结束后进行砂浆碳化 深度测试， 碳化深度小于 1. 0mm。两个测位的回弹原始数据见表 1， 计算砂 浆强度时回弹点数量分别选择 12， 18， 24， 30， 36， 42， 48， 54 个， 采用的计算公式详见砌体检测标准第 12 章， 对应的抗压强度推定值区间及误差分布区间 见表 2， 表中选择 12 个回弹点时的计算方法为去掉 1 个最大值和 1 个最小值， 选择其他数量回弹点时 的计算方法均为去掉 2 个最大值和 2 个最小值。 图 2试验砖墙测位照片 测位砂浆回弹原始数据表 1 测位 回弹值 列 1 列 2 列 3 列 4 列 5 列 6 测 位 Ⅰ 行 A36 2820192322 行 B24 2030262825 行 C26 2028242420 行 D28 2522181825 行 E25 3520283228 行 F34 2824262022 行 G33 3427222220 行 H23 2827233125 行 J25 2428242432 测 位 Ⅱ 行 A35 2525263628 行 B28 2624232018 行 C22 2424302827 行 D26 2430262232 行 E30 1824302322 行 F22 2626292827 行 G32 2328263324 行 H24 2330272028 行 J22 2826233228 2. 1. 2 试验结果分析 分别取表 1 中最小的 12 个数据和最大的 12 个 数据的平均值为回弹值， 评定该测位砂浆强度， 则测 位Ⅰ的回弹均值为 19. 9， 31. 7， 对应的砂浆强度为 6. 1， 31. 9MPa， 与抗压强度实测值 13. 5MPa 的误差 分别为 － 54. 8， 136. 3; 测位Ⅱ的回弹均值为 21. 4， 31. 4， 对应的砂浆强度为 7. 9， 30. 9MPa， 与抗 压强度实测值的误差分别为 －41. 5， 128. 9。显 然， 分别以表 1 中测位Ⅰ、 测位Ⅱ的任意 12 个数据 评价测位处砂浆强度， 必然介于 6. 1 ～ 31. 9MPa 和 7． 9 ～ 30． 9MPa 之间， 误差范围亦介于 － 54. 8 ～ 136. 3和 －41. 5 ～128. 9之间。 砂浆强度计算表 2 测位 测点 数 回弹均值 区间 抗压强度推定 区间/MPa 误差范围 1219. 9 ～31. 76. 1 ～31. 9－54. 8 ～136. 3 1820. 9 ～30. 17. 2 ～26. 5－46. 7 ～96. 3 2421. 7 ～29. 28. 3 ～23. 8－38. 5 ～76. 3 测位3022. 3 ～28. 39. 1 ～21. 3－32. 6 ～57. 8 Ⅰ3622. 9 ～27. 510. 0 ～19. 2－25. 9 ～42. 2 4223. 7 ～26. 811. 3 ～17. 5－16. 3 ～29. 6 4824. 3 ～26. 112. 4 ～15. 9－8. 1 ～17. 8 5425. 314. 35. 9 1221. 4 ～31. 47. 9 ～30. 9－41. 5 ～128. 9 1822. 4 ～30. 09. 2 ～26. 2－31. 9 ～94. 1 2422. 9 ～29. 310. 0 ～24. 1－25. 9 ～78. 5 测位3023. 6 ～28. 611. 1 ～22. 1－17. 8 ～63. 7 Ⅱ3624. 1 ～28. 012. 0 ～20. 5－11. 1 ～51. 9 4224. 7 ～27. 313. 1 ～18. 7－3. 0 ～38. 5 4825. 3 ～26. 714. 3 ～17. 35. 9 ～28. 1 5426. 115. 917. 8 测位砂浆强度推定值应首先尽可能准确地反映 测位区域砂浆强度， 然后才可能综合所有测位砂浆 强度推定墙体及检测单元砂浆强度。砌体检测标准 规定砂浆回弹测试单个测位面积不小于 0. 3m2 ， 剔 除墙体抹灰层形成的测位尺寸多为 500mm 600mm; 实践中砖回弹和砂浆回弹一般在同一测位 同时进行， 粘土砖的匀质性较好， 其回弹数据为 50 个， 相比之下匀质性较差、 离散程度较大的砌筑砂 浆， 其回弹数据仅取 12 个， 数据偏少， 误差范围较 大， 不利于测位砂浆强度的客观评价。 由表 2 可知， 当回弹点数选择 30 个时， 测位Ⅰ 砂浆强度推定值的变化区间为 － 32. 6 ～ 57. 8， 相对 于 回 弹 点 数 为 12 个 对 应 的 － 54. 8 ～ 136. 3， 精度提高了 1 倍左右; 回弹点数选择 30 个 时， 测位Ⅱ砂浆强度推定值的变化区间为 － 17. 8 ～63. 7， 相对于回弹点数为 12 个对应的 －41. 5 ～128. 9， 精度同样提高了 1 倍左右。当同一测位 的测点数提高至 30 个时， 虽然误差变化区间仍然较 大， 但已经明显改善了回弹推定结果的精度; 另一方 面， 考虑到回弹数值符合正态分布， 大部分数据应集 08 第 44 卷 第 2 期郭猛， 等． 回弹法检测砌筑砂浆强度相关问题的分析及建议 中于全体数据的平均值附近， 在数据较多的情况下， 回弹推定结果应更理想， 因此， 回弹点的数量宜在现 行标准规定 12 个的基础上适当增加， 有利于提高回 弹法检测砂浆强度的精度。 由表 2 计算结果可知， 回弹点选择 54 个点即以 测位全部数据为依据计算砂浆抗压强度时， 其抗压 强度推定值测位Ⅰ为 14. 3MPa、 测位Ⅱ为 15. 9MPa， 与抗压强度实测值 13. 5MPa 的误差分别为 5. 9， 17. 8。以全部 54 个回弹数据为计算基础得到的 推定强度与实测强度误差在 20 以内， 表明砌体检 测标准所推荐的公式对于短龄期的墙体砂浆强度检 测具有一定的准确性; 同时也表明， 在回弹点数量较 多时， 推定结果趋于抗压强度实测值。 2. 2 回弹法检测某老旧砖墙砂浆强度分析 北京地区某四层砖混结构住宅楼建于 1974 年， 列入近两年北京地区老旧房屋抗震检测鉴定普查范 围， 对该楼进行了结构检测。该楼砖墙所用材料为 普通烧结砖， 混合砂浆砌筑， 内墙厚 240mm， 采用砂 浆回弹法和贯入法综合确定检测单元的砂浆强度推 定值为 5. 7MPa。对该楼墙体砂浆检测结果进行分 析， 重点分析测点布置方式和数据取舍对砂浆强度 推定结果的影响。 清除墙体抹灰层后， 测位尺寸大小为 600mm 600mm， 用记号笔在墙体的砖表面随机标出第 1 列， 间隔 60 ～ 100mm， 布置共 6 列， 与水平灰缝形成 36 个交点作为回弹点。利用电动工具将回弹点位置 或左右 10mm 范围 的灰缝砂浆表面打磨平整， 砂 浆测位照片如图 3， 4 所示。 图 3墙体测位Ⅰ照片 图 4墙体测位Ⅱ照片 采用 ZC5 型砂浆回弹仪进行回弹， 回弹原始数 据见表 3。表 3 中数据 ＜10 代表以下 3 种情况 1 砂浆强度低， 回弹无数值; 2 砂浆灰缝不饱满， 打磨 深度由砖外表面向内部超过 15mm， 超出弹击杆的 回弹端长度; 3 灰缝太薄， 小于回弹仪的弹击杆直 径 8mm 。从实际情况看， 本次回弹多为第 1 种和 第 2 种情况。 分析表3 中回弹数据可知， 老旧砌体房屋的砌 筑砂浆强度分布具有明显不均匀的特点， 既有众 多回弹值为 30 以上的回弹点， 也有一部分回弹无 读数的回弹点， 尤其是部分回弹无读数的点集中 在同一行， 对砂浆强度有较大影响。砌筑砂浆强 度的不均匀性一方面受施工质量的影响， 另一方 面是随着时间的推移， 砂浆强度非匀速降低， 也会 导致砂浆强度的不均匀分布。可见， 对于老旧砌 体结构房屋的粘土砖墙来说， 某一区域灰缝砂浆 平整、 密实、 强度较高而邻近区域砂浆松散或强度 低的现象是常见的。 实例墙体砂浆回弹原始数据表 3 测位 回弹值 列 1 列 2 列 3 列 4 列 5 列 6 行 A31 28＜10232625 行 B24 2830＜10＜10＜10 测位 行 C3023 24＜1025＜10 Ⅰ行 D4125＜1022＜10＜10 行 E30 3034＜104335 行 F20 2734282418 行 A27 2121302826 行 B26 26＜10＜101838 测位 行 C2646 30202926 Ⅱ行 D142428＜10＜10＜10 行 E27 ＜102024＜10＜10 行 F22 24＜10＜101722 由于不同技术人员操作回弹法检测时的选点位 置不同， 以测区Ⅰ为例， 取 5 种工况来模拟不同技术 人员推定的回弹结果 表 4 ， 各工况相应选点位置 见图 5。表4 中强度推定值 A 为将原始数据 ＜10 的 回弹点数据取为 10 时的强度推定结果， 强度推定值 B 为舍去原始数据 ＜10 的回弹点， 并以其余回弹值 的均值来代替时的强度推定结果。 不同工况回弹数据及强度推定值表 4 工况回弹原始数据 强度推定值 A/MPaB/MPaB/A 1 312328＜1024＜10 412230433418 8. 011. 81. 5 2 282630＜1030＜10 25＜1034352028 6. 011. 41. 9 3 ＜102524＜1030＜10 ＜10＜1030＜102724 2. 18. 13. 9 4 282528＜1023＜10 252230＜102728 4. 88. 11. 7 5 28＜10243023＜10 ＜10＜1030433534 5. 413. 32. 5 根据表 4 和图 5 可知， 在没有统一选点规则的 情况下， 不同技术人员选择的回弹点是不同的， 得到 的砂浆强度推定结果会存在差异， 甚至会影响到砌 体结构整体安全性的判断。因此， 砌体检测标准中 没有明确规定回弹点的选取规则， 仅给出均匀的要 求， 缺乏指导性和约束性， 会导致操作人员按自身意 18 建筑结构2014 年 图 5不同回弹点布置图 愿选择回弹点， 导致推定的抗压强度结果存在差别。 对于回弹数据 ＜ 10 的， 当砂浆不属于松动、 孔 洞等情况， 而只是强度低导致无读数时， 是否舍弃该 部分数值将得到不同的砂浆强度推定结果， 而砌体 检测标准尚未给出其取舍规则。由表 4 可知， 随意 舍弃无读数的回弹点必然导致砂浆强度推定值增 大， 且回弹无读数的情况越多， 强度推定结果差异越 大。一般来说， 砌筑砂浆一组数据中存在 1， 2 个回 弹值 ＜10 的数据是正常情况， 但是存在多个回弹值 ＜10 的数据时， 意味着缺陷位置很多， 缺陷数量过 多则必然会影响到砂浆的综合强度评定， 因此， 这些 弹击无数据的回弹点不能作为缺陷处理， 也不能随 意舍弃。 此外， 砂浆回弹值高的点， 其附近范围内的强 度回弹值也多集中在该值上下， 浮动不大， 砌体检 测标准规定两个测点之间的距离为 20mm， 在强度 高的砂浆局部按照20mm 的间距取多个回弹值， 也 会导致局部砂浆强度值过高而影响砂浆综合强度 评定。 3回弹法检测砂浆强度建议 现阶段采用回弹法检测砂浆强度存在较大误差 的重要原因之一在于 砌体结构墙体中砌筑砂浆强 度分布的不均匀性， 而砌体检测标准在回弹操作等 方面尚未予以全面考虑。综合上文分析， 建议在回 弹点数量、 选点规则、 异常数据处理等方面细化操作 规程， 并以条文或条文说明的形式给出， 以保证回弹 法检测砂浆强度的准确性。 1 建议适当增加测位内回弹点的数量。就本 文进行的试验而言， 回弹点数量增加至 30 个或者更 多时， 测位砂浆强度推定值的准确性能够得到很好 的改善。 2 建议以网格形式或其他合理形式确定测位 内回弹点的位置， 从规则上全面考虑测位内砂浆强 度， 避免选点回弹。按技术人员自身意愿选择回弹 点不利于砂浆强度的客观评价， 应从操作规程方面 予以避免。建议选用 “行 列” 的格式， 即在砖墙测 位用笔随机标出 3 4， 4 3 或其他格式， 按统一格 式进行弹击测量。 3 建议适当增大测点之间的最小距离。砌体 检测标准规定的最小间距为 20mm， 容易造成局部 砂浆强度值过高而影响砂浆综合强度评定。砌体检 测标准规定烧结砖回弹时的测区面积不宜小于 1. 0m2， 而砖墙的砌筑砂浆测区和砖回弹测区往往 是同一个测区， 建议将测点之间的最小距离增加至 50mm 或者更大。 4 建议制定异常数据尤其是回弹无读数时的 取舍规则， 不能随意舍弃数据。除去松散、 孔洞位置 的砂浆， 回弹无读数代表回弹点位置砂浆强度低， 此 时是否允许舍弃、 什么情况下可以舍弃、 舍弃之后如 何补测等， 应给出规定或建议。 参考文献 ［1］ GB/T 503152011 砌体工程现场检测技术标准［S］ ． 北京 中国建筑工业出版社， 2011． ［2］ 杨建江， 白伟亮． 点荷法、 筒压法检测砌筑砂浆强度试 验研究［ J］ ． 建筑结构， 2010， 40 S2 557- 559． ［3］ 崔士起， 孔旭文， 司家峰． 回弹法检测砌筑砂浆强度试 验研究［ C］/ /第八届全国建设工程无损检测技术学术 会议论文集， 2004． ［4］ 杨琳． 回弹法、 剪切法测砂浆强度的研究及测强曲线 绘制［ D］ ． 天津 天津大学， 2009． ［5］ 董林， 杨昊． 贯入法与回弹法检测砌筑砂浆抗压强度 比对性研究［ J］ ． 工程质量， 2012， 30 11 17- 19． 上接第 64 页 致谢 本论文撰写期间得到魏利金教授/结构总监的 悉心指导， 特此表示感谢。 参考文献 ［1］ GB 500092001 建筑结构荷载规范［ S］ ． 北京 中国建 筑工业出版社， 2002． ［2］ JGJ 32002 高层建筑混凝土结构技术规程［S］ ． 北 京 中国建筑工业出版社， 2002． ［3］ GB 500102002 混凝土结构设计规范［ S］ ． 北京 中国 建筑工业出版社， 2002． ［4］ 岩土工程地质勘察报告 详勘 ［Ｒ］ ． 北京 建设部综 合勘察设计研究院， 2002． ［5］ 专门场地剪切波速度测试报告［Ｒ］ ． 北京 建设部综 合勘察设计研究院， 2002． ［6］ GB 500112001 建筑抗震设计规范［ S］ ． 北京 中国建 筑工业出版社， 2002． 28