公路施工中混凝土強度試驗研究

宿雪松

(貴州省公路工程集團有限公司)

1 混凝土配合比設計計算

1.1 計算配制強度(fcu，o)

(1)當混凝土的設計強度低于C60時，那么混凝土配置的強度應該根據式(1)進行計算確定

式中:fcu，o為混凝土配制強度，MPa;fcu，k為混凝土立方體抗壓強度標準值，這里取混凝土的設計強度等級值，MPa;σ為混凝土強度標準差，MPa。

(2)當混凝土的設計強度不小于C60時，配制強度應按

式(2)確定

上述σ，即混凝土強度的標準差，它的具體數值應該根據相同類別的混凝土的資料統計計算得到，式(3)為確定其數值的計算公式

式中:fcu，i為統計周期內同一品種混凝土第i組試件的強度值，MPa;mfcu為統計周期內同一品種混凝土n組試件的強度平均值，MPa;n為統計周期內同品種混凝土試件的總組數。

如果在近期的施工中沒有相同品種的混凝土的強度資料，那么σ的具體數值可以根據下列表格中的具體數值進行選取。

表1 混凝土強度標準差σ值

1.2 計算水膠比(W/B)

如果混凝土的強度低于C60，那么混凝土的水膠比應該根據式(4)進行確定

式中:αa、αb為回歸系數，其具體數值的選取見表2;fb為膠凝材料28d膠砂抗壓強度，可實測，MPa。

表2 回歸系數αa和αb選用表

當膠凝材料28d抗壓強度(fb)無實測值時，其值可按式(5)確定

式中:γf、γs為粉煤灰影響系數和粒化高爐礦渣粉影響系數;fce為水泥28d膠砂抗壓強度，可實測，MPa。

在對水泥的28d膠砂抗壓強度進行確定時，需要根據快測強度推定28d強度的關系式進行確定。如果不存在水泥28d抗壓強度實測值，那么它的具體數值可以根據式(6)進行計算和確定

式中:γc為水泥強度等級值的富余系數(可按實際統計資料確定);當缺乏實際統計資料時，可按表3選用;fce，g為水泥強度等級值，MPa。

表3 水泥強度等級值的富余系數(γc)

1.3 干硬性和塑性混凝土用水量的確定

如果混凝土的水膠比經過計算之后發現在0.40～0.80范圍內時，其用水量應該根究粗集料的相關參數以及混凝土拌合的稠度進行確定。

1.4 每立方米混凝土膠凝材料用量(mbo)的確定

每立方米混凝土膠凝材料用量可以根據mwo和混凝土的水膠比求出，計算公式式(7)

每立方米混凝土礦物摻合料用量(mfo)的確定

式中:βf為礦物摻合料摻量，％。

每立方米混凝土水泥用量(mco)的確定

1.5 采用質量法，粗集料和細集料用量的確定

式中:mco為每m3混凝土的水泥用量，kg;mfo為每m3混凝土的礦物摻合料用量，kg;mgo為每m3混凝土的粗集料用量，kg;mso為每m3混凝土的細集料用量，kg;mwo為每m3混凝土的用水量，kg;mcp每m3混凝土拌合物的假定質量(其值可取2350～2 450kg)，kg;βs為砂率，％。

1.6 每m3混凝土外加劑用量(mao)的確定

每m3混凝土外加劑用量(mao)應按式(11)

式中:mao為計算配合比每m3混凝土中外加劑用量，kg/m3;mbo為計算配合比每m3混凝土中膠凝材料用量，kg/m3;βa為外加劑摻量，％，應經混凝土試驗確定。

2 混凝土強度試驗

2.1 混凝土抗壓強度試驗

2.1.1 實驗原理

混凝土強度等級確定的主要依據就是混凝土的抗壓輕度，混凝土的抗壓強度是確定混凝土質量好壞的一個非常重要的依據，應該確定混凝土的抗壓強度是非常必要的。

2.1.2 實驗步驟

(1)水泥混凝土試件的制作與養護

①取出新拌和的混凝土拌合物代表樣，進行坍落度和VB稠度試驗，認為品質合格后，即開始制作試件，或進行其它的試驗。按表1選擇標準規格的試模3只組成一組。將試模擰緊螺栓并清刷干凈，內壁涂一層薄層礦物油，編號待用。在制作試件時，須在拌和后15min內裝人試模并在45min內成型完畢。

②試模內裝的混凝土應是同一次拌和的拌合物。如果混凝土的坍塌度不大于70mm，那么在進行試件成型時需要采用振動機對其進行振動壓實;如果坍塌度高于70mm，那么進行試件成型時，需要采用振搗棒人工對其進行振搗和壓實。

(2)水泥混凝土抗壓強度試驗

①取出已經滿足養護時間的試驗，并且需要對試件的大小以及外觀進行檢查，并且需要保證試件的相對應的兩個平面是平行的，并且需要將試件的表面的傾斜度控制在合理的范圍內，一般規定不能夠高于0.5mm。并且將試件棱邊的長度進行測量。在對試件檢查的過程中，如果發現試件產生了蜂窩現象，那么需要在進行試驗的3d之前運用濃度高的水泥將蜂窩進行填平，另外需要在報告中進行記錄。

②試件成型之后，將它的兩個側面作為它的上承受面以及下承受面，并且將試件安裝在球座上。如果混凝土的強度不大于C30，那么混凝土增加荷載的速度應該控制在0.3～0.5MPa/s以內，如果混凝土的強度大于C30時，那么增加荷載的速度應該控制在0.5～0.8MPa/s。直到試件破壞并且開始發生快速的變形時，那么需要對油門即進行停止，并且進行調整，將荷載的極限值記錄下來。

2.2 混凝土劈裂抗拉強度

2.2.1 實驗基本原理

根據混凝土劈裂抗拉強度可以確定混凝土的抗裂度，衡量混凝土與鋼筋的粘結強度。

2.2.2 試件制備

試件準備同混凝土抗壓強度實驗。

2.2.3 測定步驟

(1)參與試驗的樣品應該從養護地點取出來，取出之后需要及時的進行試驗，并且要保證試件的清潔，運用干凈的抹布將其擦干凈。

(2)將選擇好的試件放置在壓板的中間，并且試件應該與劈裂面保持垂直，并且運用一條墊條以及一個圓形的墊塊放在試件與上下兩個壓板的中間，放置的墊條以及墊塊應該要求與上下墊塊的中心線垂直。

(3)將試驗機進行啟動，如果圓弧形的墊塊與上壓板接近時，那么需要對球座的位置進行調整，保持上壓板與圓弧形的墊塊在接觸時產生的平面是平衡的。接著進行連續均勻的加荷載。如果混凝土的強度小于C30，那么每一秒需要增加的荷載應該控制在0.02～0.05MPa之間;如果混凝土的強度大于或者等于C60時，那么每一秒鐘需要增加的荷載應該控制在0.08～0.10MPa之間，直到試件快要發生損壞時，就可以對試驗機的油門進行調整，一直到試件產生損壞，這時就可以對荷載的具體數值進行記錄和確定。

2.2.4 數據記錄及數據處理或結果分析

混凝土劈裂抗拉強度應按式(12)計算(精確到0.01MPa)

式中:fts為混凝土劈裂抗拉強度，MPa;F為試件破壞荷載，N;A為試件劈裂面面積，mm2。

采用100mm×100mm×100mm非標準試件測得的劈裂抗拉強度值，應乘以尺寸換算系數0.85;當混凝土強度等級≥C60時，宜采用標準試件;使用非標準試件時，尺寸換算系數應由試驗確定。

3 結語

綜上所述，高速公路混凝土強度試驗檢測是比較復雜的，在進行嚴密的配合比計算之后才能對其強度進行試驗檢測，并且根據調查研究發現影響混凝土事件強度試驗檢測結果的因素非常多，并且存在很多不確定的影響因素。但是在進行混凝土試驗檢測的過程中，按規范施工，把握好每一個環節，混凝土強度試驗檢測結果的準確性就能夠得到有效的保證。

[1] 公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程(JTG E30-2005)[S].

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