砌体材料建筑材料力学性能测试中的抗剪强度试验注意事项解析

砌体材料是建筑结构中墙体的核心材料，其抗剪强度直接影响墙体的抗裂、抗震性能，是评估砌体结构安全性的关键指标。抗剪强度试验作为检测砌体材料力学性能的核心环节，试验过程的细节把控直接决定结果的准确性与可靠性。本文结合《砌体基本力学性能试验方法标准》（GB/T 50129-2011）及实际试验经验，从试样制备、设备校准、加载控制等维度，系统解析砌体材料抗剪强度试验的核心注意事项，为试验人员提供实操指引。

试验试样的制备与选取

试样质量是试验有效性的基础，需从材料一致性、砌筑工艺、尺寸精度三方面严格控制。首先，试样所用砌体材料（如烧结普通砖、蒸压加气混凝土砌块）与砂浆必须与实际工程完全一致——若实际工程用M5水泥砂浆，试验不能替换为M7.5，否则抗剪强度会因砂浆强度偏高而失真。

砌筑工艺需模拟现场：砂浆满铺，灰缝厚度控制在8-12mm（过薄易局部受压，过厚降低砂浆粘结力）；烧结砖需提前浇水湿润（含水率10%-15%），避免砖块快速吸水导致砂浆开裂。例如，未湿润的烧结砖砌筑后，砂浆水分被砖吸收，会形成“干缩裂缝”，降低抗剪粘结力。

试样尺寸需符合标准：以烧结砖单剪试验为例，标准试件为115mm（砖宽）×240mm（砖长）×370mm（墙厚），受剪面面积为115×240=27600mm²。若试件尺寸过小（如仅用1块砖），受剪面应力分布不均；过大则试验机量程可能不足，均会影响结果。

试样龄期需满28天——砂浆强度需28天达到设计值，若龄期不足（如7天），砂浆强度仅为设计值的60%，抗剪强度会明显偏低。同时，试样需无缺棱掉角、裂缝或砂浆脱落：缺棱的砖会在受剪时产生应力集中，导致破坏荷载比完整试样低15%-20%。

试样需组批选取，每组不少于3个——单试件结果偶然性大，3个试件的平均值能有效降低误差。例如，3个试件的破坏荷载分别为8kN、8.5kN、9kN，平均值为8.5kN，抗剪强度为8500N/27600mm²≈0.31MPa，结果更具代表性。

试验设备的校准与调试

试验机量程需匹配预计破坏荷载。砌体抗剪强度一般为0.1-1.0MPa，若受剪面积27600mm²，破坏荷载约2.76-27.6kN。因此，试验机量程应选0-50kN（覆盖预计荷载的1.5-2倍）——若选0-100kN，量程过大导致读数精度降低（如0.1kN的误差在50kN量程中占0.2%，在100kN中仅占0.1%，但实际荷载小，相对误差更大）。

测力计需每年校准1次，试验前必查零点。例如，测力计零点偏移0.1kN，破坏荷载读数会多0.1kN，抗剪强度偏高0.0036MPa（0.1kN/27600mm²），这在高精度试验中不可接受。

抗剪夹具需用厚度≥10mm的钢板制作，避免加载变形。若夹具变形，荷载会集中在局部区域，导致试件提前破坏——比如，变形的夹具会使受剪面仅1/3面积受力，破坏荷载比实际低60%。

加载导杆需润滑：生锈或卡顿的导杆会导致“跳荷”（荷载突然增大），试件受冲击破坏。试验前用黄油润滑导杆，确保加载平稳。

安全装置需测试：试验机的过载保护需有效，避免荷载超过量程损坏设备。例如，设置过载保护为50kN，当荷载达到50kN时自动停机，防止试件或夹具破裂。

加载方式的控制要点

加载速度需严格按标准：GB/T 50129要求匀速加载，速度0.5-1.5mm/min。若加载过快（如5mm/min），试件变形来不及发展，破坏荷载会偏高——脆性材料（如烧结砖）的应变率效应明显，快速加载下强度比慢加载高10%-15%。

加载需均匀，避免冲击。手动加载时，不能突然拧动手柄，需缓慢旋转，保持荷载线性增加；自动加载时，需设置“增量加载”（如每0.5kN增加一次），防止荷载突变。

加载方向必须平行于受剪面。受剪面是灰缝面时，荷载需与灰缝平行，若偏斜5度，荷载的垂直分量会产生正应力，导致受剪面同时承受剪应力和压应力——此时抗剪强度计算应考虑正应力影响，但常规试验仅测纯剪强度，偏斜会导致结果不准确。

加载过程需观察曲线：正常情况下，荷载-位移曲线呈线性（弹性阶段），开裂荷载时位移突然增大（裂缝出现），之后曲线斜率减小（塑性阶段），直至破坏。若曲线突然下降，需停止加载，检查试件是否倾斜或开裂。

试件的安装与定位

试件需放在夹具中心，受剪面与夹具受力面对齐。例如，烧结砖试件的灰缝面需对准夹具的压板，若偏移10mm，受剪面会变成砖块本身（而非灰缝），抗剪强度会偏高（砖块强度比灰缝高）。

试件与夹具间需垫缓冲材料：薄橡胶垫或纸板可避免局部受压。比如，夹具压板是硬钢，直接接触试件会压碎砂浆，导致提前破坏——垫橡胶垫后，压力分布更均匀。

安装后需检查稳定性：用手轻推试件，若晃动需重新调整。试件倾斜会导致偏心荷载，受剪面同时承受剪应力和弯矩，破坏荷载降低20%-30%。

多试件试验时，需保持安装一致：每个试件的安装位置、缓冲材料厚度需相同，避免因安装差异导致结果偏差。例如，第一个试件垫1mm橡胶垫，第二个垫2mm，会导致荷载传递不同，结果不可比。

测量系统的布置与校准

位移计需测受剪面相对位移：在试件顶面与底面各固定一个位移计，测头对准受剪面中心——若位移计装在侧面，测的是整体变形，而非受剪面位移，数据无效。

位移计精度需≥0.01mm，试验前校准零点。例如，位移计初始偏移0.02mm，试验时位移读数会多0.02mm，导致剪应变计算误差（剪应变=位移/受剪面高度，若受剪面高度115mm，误差为0.02/115≈0.017%）。

应变片粘贴需规范：贴在受剪面附近的砂浆表面，打磨表面、清理油污后用502胶粘贴，确保粘结牢固。应变片方向需与受剪方向一致——若偏斜10度，应变读数会比实际小1.5%（cos10°≈0.985）。

测量仪器需预热：静态应变仪试验前通电30分钟，确保读数稳定。若未预热，初始读数会漂移，导致应变数据波动。

环境条件的控制

试验环境需符合标准：温度20±5℃，相对湿度≥50%。温度过低（如10℃），砂浆会变脆，抗剪强度降低；温度过高（如30℃），砂浆水分蒸发快，强度偏高。

试件试验前需在标准环境放置24小时：淋雨的试件需晾干，暴晒的试件需喷水保湿，确保湿度平衡。例如，暴晒后的试件含水率仅5%（标准为10%-15%），抗剪强度会偏高20%。

避免风直吹试件：试验时关闭门窗，防止气流导致试件水分快速蒸发。若试件表面失水，砂浆会收缩开裂，影响粘结力。

试验过程的观测与记录

加载初期观察试件状态：若试件倾斜或位移，需立即停止，调整位置。例如，试件安装歪了，加载时会向一侧滑动，此时继续加载会导致结果无效。

记录开裂荷载：当荷载达到预计破坏荷载的50%时，注意观察灰缝是否出现裂缝——第一个裂缝的荷载值是抗裂性能的关键指标。例如，开裂荷载为4kN，破坏荷载为8kN，说明砌体在4kN时开始开裂，之后仍能承受4kN的荷载（塑性阶段）。

实时记录荷载与位移：用试验机自动记录系统或手动每0.5kN记录一次。例如，荷载4kN时位移0.1mm，6kN时0.2mm，8kN时0.5mm（开裂），9kN时1.0mm（破坏），曲线能清晰反映试件的受力过程。

描述破坏形态：破坏是沿灰缝还是沿砖块？沿灰缝破坏说明砂浆粘结力不足，沿砖块破坏说明砖块强度不足。例如，烧结砖砌体常沿灰缝破坏（砂浆强度低于砖），加气混凝土砌块常沿砌块破坏（砌块强度低）。

结果计算与异常值处理

抗剪强度公式：f_v = F/A，其中F是破坏荷载（N），A是受剪面积（mm²）。受剪面积需准确测量：用游标卡尺测受剪面的长度和宽度，各测3次取平均值。例如，长度240mm测3次为239mm、240mm、241mm，平均值240mm；宽度115mm测3次为114mm、115mm、116mm，平均值115mm，A=240×115=27600mm²。

结果修约：按标准保留两位有效数字。例如，计算值0.312MPa修约为0.31MPa，0.315MPa修约为0.32MPa。

异常值处理：若某试件结果与平均值偏差超过20%，需分析原因。例如，3个试件结果0.31MPa、0.32MPa、0.40MPa（偏差25%），检查该试件发现有一条隐裂缝，需剔除，取前两个的平均值0.315MPa≈0.32MPa。

不得随意剔除异常值：若无明显缺陷（如裂缝、缺棱），异常值可能是材料本身的离散性，需保留。例如，3个试件结果0.28MPa、0.31MPa、0.35MPa（偏差19%），未超过20%，需保留，平均值0.31MPa。