引言：在中国建筑领域中，砌体结构是指由水泥、石头等砌筑而成的结构，包括楼房、立柱、墙体等，是一种有着悠久历史、应用极为广泛的结构形式，其体积较大、质量较重，建造起来比较困难，常可将其应用于水利项目以及一些基础建设中作为基础。相比于钢筋混凝土构件，无需特殊的机械和模具即可搭建，并且操作流程也比较简便，可使用地方资源，还能使其拥有稳定有效的结构特性。在水利项目建设的砌体结构中，石头、砖瓦和水泥之间的连接强度不是很强，可用于提升防洪墙、护河堤、河岸等设施自身的抗冲击能力和稳固性，如水闸的底部、水闸侧墙等部位的稳固性。砌体结构未使用钢筋类的构件进行固定，因此它自身的抗拉强度和抗压强度很大程度上取决于水泥的强度。在水利工程的水泥砂浆构筑过程中，必须确保所用骨料的粒径规格与力学性能符合标准，同时要保证填充于骨料间隙的粘结材料能够发挥预期功能，以满足工程实践中的各项技术指标。

目前，建筑构造中的砌筑砂浆结构强度检测手段多样，其中主要有穿透试验、振动筛析法、砂浆碎块剪切测试法和砂浆回波法等，且这些测试步骤及试验指标均已明确，并在试验中遵照执行。通常而言，每一个楼层作为一个最小的工作单元。但由于水利工程中的砌筑砂浆的强度检测方法少项目单一。。针对这一现象，本文主要对上述提到的穿透试验及振动筛析法进行了讨论，并探讨是否可以将其作为水利工程中砌筑砂浆的结构强度检验方法之一。穿透试验通常是根据测钉的插入距离长短来判断物质压缩力大小的方法，通过观察测钉被插入砂浆中的深度以推断物质的强度大小。振动筛析法则是对硬化后的建筑构造的砌筑砂浆质量的试验检测方法。

1.案例分析

潴龙河治理工程（蠡县段）治理范围从博野蠡县界到高阳蠡县界，包括潴龙河主河道及陈村分洪道，潴龙河主河道治理长度为 35km，陈村分洪道治理长度为 22km。其中左堤堤线长 36.98km，右堤 31.16km。陈村分洪道左堤 22.00km，右堤 18.72km；主要工程内容包括：①堤防加高培厚：沿潴龙河蠡县段河道两侧堤防进行复堤，对现有堤防按照设计标准进行加高加固；②整修险工险段：对现状的 12 处险工中的 10 处进行改建加固，保护堤防安全；③河道主槽整治：对河道主槽局部狭窄进行开卡规整；④整修陈村分洪口门：对潴龙河分洪口门进行整修，实现分洪可控；⑤ 交通工程：结合现状堤顶硬化路面，对加高培厚段堤防及土质路面段堤防进行硬化，并结合堤防整治对上堤坡道进行整修，改建 1 条漫水路，新建 8 座生产桥；⑥穿堤建筑物：结合堤防整治，对不满足现有标准的王大引水涵闸进行拆除重建。

2.砌筑砂浆强度检测规范与影响因素

2.1砌筑砂浆强度检测规范

E.0.1同一标号（或强度等级）试块组数n≥30时，28d龄期的试块抗压强度应同时满足以下标准：

1.强度保证率不小于80％；

2.任意一组试块强度不低于设计强度的85%；

3.设计28天龄期抗压强度小于20.0 MPa时，试块抗压强度的离差系数不大于0.22；设计28天龄期抗压强度大于或等于20.0 MPa时，试块抗压强度的离差系数小于0.18。

E.0.2同一标号（或强度等级）试块组数n＜30组时，28d龄期的试块抗压强度应同时满足以下标准：

1.各组试块的平均强度不低于设计强度；

2.任意一组试块强度不低于设计强度的80%。

2.2砌筑砂浆强度影响因素

2.2.1配合比设计

强度等级‌：需满足设计强度（如M10、M30等，如表1所示）‌；

‌耐久性‌：对抗渗、抗冻砂浆需控制水胶比（如抗冻砂浆水胶比≤0.50）‌；

‌工作性‌：坍落度或稠度需符合施工要求（常用70-90mm）‌。

表1砌筑砂浆强度等级表

2.2.2搅拌工艺

（1）若搅拌时间过短，混凝土和微粒材料就没有混合均匀，浆体分布不均，会影响其流动性和硬化程度。通过研究可知，搅拌时间不足1min时，混凝土的强度比标准规定的搅拌时间对应的强度低20%以上。但搅拌时间过长会使一部分微粒被磨碎，其流动性和硬度也会发生一定变化。

（2）当采用人工方式拌合时，水泥浆与细砂难以充分融合，容易在局部区域形成强度不足的缺陷。相比之下，机械搅拌设备能够保持恒定的转速，使水泥、骨料及掺合料达到理想的分散状态，从而确保砂浆各部位的力学性能保持稳定。

（3）过量加水会导致水胶比失衡，浆体的黏结性能随之减弱，砂浆的孔隙率增大，最终造成强度指标下滑。具体表现为：当用水量从标准值提升20%时，砂浆的抗压强度通常会出现15%左右的衰减幅度。

2.2.3原材料质量

砂浆的性能优劣很大程度上取决于原材料的基本特性和质量稳定性。其中水泥作为关键的水硬性胶凝材料，若使用超过保质期的产品，其活性成分可能已经失效，这将显著削弱砂浆在硬化初期的力学性能表现。吸湿的水泥会有游离CaO、MgO与水化合生成体积膨胀性化合物，进而削弱水泥的硬化性；其次是沙料作为微观填充体，不良颗粒的分布导致砂浆内部孔隙率升高，砂浆组织变得疏松，强度降低；含泥沙含砂量较多，泥质砂粒在砂粒表面包裹胶膜，降低了水泥与砂粒的吸附力，总强度下降；最后添加剂品种、数量不同，砂浆的强度也会有不同的影响，适当掺入石灰膏可改善砂浆和易性，但过量添加会稀释水泥浆体浓度，进而削弱砂浆力学性能。不当使用砂浆王等外加剂时，不仅无法提升强度指标，反而可能造成负面效应。

3.砌筑砂浆强度检测方法

3.1贯入法

3.1.1检测原理及测试规定

贯入法是对工作弹簧施加压力，使其带动测钉贯穿砂浆，根据测钉穿透砂浆的深度与相应砂浆的抗压强度之间的关系，用测钉的深度与相应的测强曲线计算砂浆的抗压强度值。贯入法主要用于建筑物的砌块墙砂浆的抗压强度现场检测，但不适用温度过高、过低和遭受化学侵蚀或受火烧损坏的砂浆检验，不适用于采用冷冻法制成的砂浆在恢复原有强度阶段的检验。

贯入法检测设备：工作行程不大于0.10mm且最大负荷值不小于20.00N的工作台，贯入仪测力杆的最大力值不小于800N。检测砌筑砂浆抗压强度，检测范围内的砂浆面积不应大于25m²，检测单元内检测点数量不应少于16个，均匀布置在欲测区域内灰缝中垂直缝面上，间距不应小于240mm，且垂直于灰缝中一块砖上的检测点不应多于两处。所有测试结果均依照JGJ/T136—2017《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》分析并计算。

3.1.2方法特点

（1）优点：①测试数据的准确度较高，应用范围较广；②检测设备相对便宜，易使用、迅速、费用低，检测速度也相对快；③属于无损检测手段，对结构不会产生任何作用。

（2）缺点：一是对于高强砂浆试块，其进尺变化不大，可能影响对其强度的判断；二是钻头与测钉连接不够牢固，容易发生脱落现象；三是无法通过钻头获得进尺较深处的数据，需要使用单独的钻探深度测定工具进行测量，然而钻探深度测定时取点位有可能发生偏移，会产生不确定性，特别是低强度砂浆的差异会较大。

3.1.3测量范围

贯入法检测技术适用于抗压强度在0.4至16.0兆帕范围内的砂浆，要求试件经过28天及以上自然养护并处于风干状态。相比其他检测手段，该方法能够有效覆盖我国建筑领域常见的砌筑砂浆强度区间，具有较好的适用性。

3.2冲击法

3.2.1检测原理及测试规定

冲击法是通过对砂浆试件施加冲击能量使其碎裂，利用单位能量作用下产生的表面积增量来评定砌筑砂浆的抗压强度。该方法基于能量消耗与破碎过程中新生表面积之间的正比关系，即材料强度越高，破碎所需能量越大；强度越低，能量消耗则相应减少。

该检测方法所需仪器主要由冲击测试仪、标准筛组（含10mm和12mm孔径筛）、振动筛分机、精度0.01g量程100g的电子天平、水平校准仪、钢制凿具及敲击锤等组成。冲击测试仪需配备可调水平的料筒固定底座，冲击锤应提供12N、15N、20N、25N四种冲击力选择。破碎后试样的表面积测定推荐使用标准砂料筛，筛分设备宜设定为221次/分钟的振动频率和147次/分钟的振击频率，筛具回转半径12.5mm，筛网直径200mm。

检测过程中，每个砌体构件需选取不少于3个取样点，按照规范要求在选定位置凿取灰缝中的砂浆块状样本。所取试样的厚度必须超过10毫米，各边平面尺寸建议控制在15毫米以上，单次取样总量需达到250克以上，且禁止采用地面散落的砂浆材料。

实验室处理阶段，需将块状试样加工成近似球形的颗粒，粒径控制在10至12毫米范围内。通过10毫米和12毫米筛网筛选后，取中间粒径的颗粒作为标准试验样品。每份试样经过处理后，最终获得的标准样品总重量不得低于180克。

3.2.2方法特点

（1）优点：检测数据具有较高的精确性与可信度，适用检测区间较为宽泛。

（2）缺点：①该技术属于局部取样分析，采样过程可能导致材料表面微损伤，故采样点数量需严格控制；②样品需手工修剪为直径10～12mm的类球体形态，制备工序繁琐且效率较低。

3.2.3测量范围

适用于抗压强度为2.0~25.0 MPa的砂浆检测。

4.水利工程砌筑砂浆强度检测方法分析

4.1实验方案

依据水工建筑物混凝土结构特点，利用锤击试验、振动过筛方法对混凝土进行强度测定，然后对比同一环境储存的对照样本的强度，选取标样为砂和石子以及水泥按普通比例制成后经由普通施工工艺砌成一堵墙，并按照实验安排分别设置了标准存放样本和同等存放下的样本。当所有的混凝土都硬化之后，等待一段时间，便可以利用锤击试验、振动过筛方法对用混凝土砌好的墙进行检查，同样将之前设立的标准存放样本和同等环境下的样本也一并检查。以求得数据的真实性，同样也会利用打击试验、振动过筛方法对它进行抗压强度测定。

4.2测试原理

4.2.1贯入法的测试原理

将测钉插入砂浆当中，根据测钉埋置深度与砂浆强度之间的关系，推算砌筑砂浆的强度。可以采用式（1）至式（4）表达砌体深度以及砌筑砂浆强度之间的关系。

                         (1)

由式（1）知，测钉刺入砂浆内越深，其所对应的砂浆抗压强度相对越低；刺入越浅，对应的砂浆抗压强度相对越高。式中，α和β是测强曲线回归系数，m_d为贯入深度均值，为砂浆抗压强度换算值。

4.2.2冲击筛分法的测试原理

冲击筛分法评定砂浆强度就是将一定能量的冲击施加于固化后的砂浆样品表面，使砂浆表面断裂出现裂纹，随着裂纹的扩展，砂浆样品的表面积随之增大，依据这个过程中砂浆表面积的扩大和砂浆强度之间的关系，得出该砂浆样品的抗压强度大小。冲击产生的表面积的不断扩大也被称为单位工作表面积增加值。冲击后的表面积增加与砂浆的强度成反比关系。对粒状砂浆试样冲击破碎后，冲击功与破碎生成的砂浆表面积呈线性关系，计算公式为。

                   (2)

式中：ω为冲击力；s为冲击后砂浆试样的表面积；s0为冲击前砂浆试样的表面积；σ为系数。将单位表面积增量表示为δs/δω，砂浆强度与之呈负相关，把砂浆强度记为fcm，则可以得到如下表达式：

式中：A、B均为正参数，由此可见当试件发生冲击功对砂浆表面的扩张时，抵抗荷载的能力降低，即强度降低；反之，当砂浆保持稳定状态时，其强度会增大；受到冲击力作用后，砂浆更加易损，抗压强度较低。

4.2.3实验过程与结果

通过钻探检查对混凝土进行质量检测，从整个构件中抽取3块石缝间的混凝土进行分析，在表面上标出待检验的方位后按照一定顺序用精确度为5mm的钻孔深浅测定器来检验混凝土表面的坑凹，将数据标记为di0。检测过程一般是由上至下依次进行，在自上往下进行依次向右和向左的检测。紧接着再利用专门的装置把测针插入至混凝土中，首先，应当把测针放入钻孔棒中的特别装置中，需要保证测针的头部突出外边以及被固定住，再利用扳子扣上挂钩，并适当放松扳子，然后保证钻孔器的前部尽量靠近di0的位置，将此处设定为检验点。其次，操作人员要用手牢牢地抓住钻孔器的把手，扣下扳机，让测针穿刺进入检测用的混凝土中。在这一过程中，操作人员要对钻孔器进行一定的固定以保证钻孔的稳定性，而与此同时当测针进入混凝土时操作人员严禁对其进行施压。然后，抽出测针，利用专用的清洁器具把留在测针上的杂物如灰泥粉等清理干净后利用尺子测量测针长度，即完成了该点的检测。试验人员应按以上操作方法重复测试，并检测到所有位置，作为一个贯入法检测完成。

钻孔测试完毕后，将石块间之砂浆磨去，将石块制成球形以进行检查样本。先对该样本之耐压力进行预估，再根据该预估耐压力进行适当的强度给予打击；该打击的力度、高度需根据之前选定的方式进行。再以此球以冲击筛分方式预估其性能。此时要小心，对于普通养生试验件和条件相同的试验件均进行该砂浆强度实验，并从中选择部分砂浆做成较小的球形试验件，并在同一天用冲击筛分方式进行预估。见表1。

表1强度测试结果

通过对穿透法测试和撞击分离技术所测得的数值来看，混凝土经过28天后固化，实测强度大约为9.5Mpa，但采用撞击分离测试技术的测量结果只有7.6Mpa，这差不多要比实际的水泥砂浆试样强度降低了10%～20%。尽管如此，它对于标准养护试块和同样条件下养护的试块所给出的结果与在楼道墙壁中的水泥砂浆试样测试结果也大致相同。但如果对比穿透式方法的结果墙上的砂浆与同样条件下养护试块的结果，则将高出现30%。

结束语：综上所述，文中试验环节仍需在具体操作上适当调整，如环境温度、砂浆强度上限等参数仍需进行更加详细的规定。采用穿透法测定时因冲击力大小、测钉选用等因素的限制，仅能在某一区间内的强度时才能实现对砌体砂浆强度的最佳精度，如果超过该范围，测值可能发生过深和过浅等现象，从而影响实测强度与真实强度的一致性。在运用冲击筛分法对砂浆进行测定时，砂浆的强度会对测定砂浆量值的关键性产生很大影响，但是关于水工砌石砂浆饱和度测定方面尚未制定出相应的技术标准及方法，可考虑引用建筑材料相关技术进行测定，是在冲击筛分法基础上获取固态砂浆抗压强度值。用渗透法来评定水工砌筑砂浆的强度的时候，可以提出地区性的或者团体性的标准规定，并建立清晰的测点方案，编制明确的结构部件定义，并构建清晰的测力曲线。

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