淺談張呼鐵路特大橋混凝土抗壓強度試驗

紀委奇

摘 要：本文結合新建張（家口）呼（和浩特）鐵路土城子跨京藏高速特大橋的具體施工實踐，就鐵路項目中，快速高效測定混凝土抗壓強度的方法和步驟等進行了簡要闡述。

關鍵詞：鐵路工程；混凝土抗壓強度；試驗方法；探究

混凝土是橋梁等建筑結構物的重要組成部分，其強度直接影響建筑結構的安全性和耐久性。因此，正確、合理地選擇和使用建筑材料，并精準控制好混凝土的強度是保證工程質量的重要手段之一。現結合張呼鐵路跨越京張高速立交特大橋，就混凝土抗壓強度的方法和步驟進行介紹。

中鐵十九局集團第六工程有限公司承建的張呼鐵路土城子跨京藏高速特大橋同時跨越京藏高速和G110國道。采用1—（48+80+80+48）m連續梁于DK137+599.95和DK137+679.95處分別跨越G110國道和京藏高速，G110國道和京藏高速與線路夾角55°。全橋采用6-31.5m簡支梁+1-（48+80+80+48）m連續梁+27-31.5m簡支梁的孔跨布置，張臺里程：DK137+347.65，呼臺里程：DK138+699.63，全橋總長：1351.98m。簡支箱梁采用預制架設法施工，連續梁采用掛籃懸澆施工。橋臺采用雙線矩形空心橋臺，臺頂斜置；簡直梁橋墩采用圓端形實體橋墩（通橋（2009）4201-Ⅱ）；基礎采用鉆孔灌注樁基礎。本橋位于直線、曲線上，雙線，線間距4.6m，豎曲線半徑為20000m。混凝土量分別為：鉆孔樁基礎，C30混凝土13351.97 立方米，C35混凝土2699.81立方米；承臺基礎，C20混凝土704.8 立方米，C30混凝土4337.65 立方米，C35混凝土5167.90立方米；實體墩臺身，C30混凝土984.64 立方米；墩臺托盤、頂帽C35混凝土2699.81立方米；支承墊石，84.94立方米。混凝抗壓強度通過立方體抗壓強度試驗進行檢測。

混凝土的強度等級是指混凝土的抗壓強度。混凝土的強度等級應以混凝土立方體抗壓強度標準值劃分。采用符號C與立方體抗壓強度標準值（以N/mm2； 或 MPa計）表示。混凝土的抗壓強度是通過實驗得出的，我國采用邊長為150mm的立方體作為混凝土抗壓強度的標準尺寸試件。用非標準尺寸的試件進行試驗，其結果應乘以折算系數，換算成標準立方體強度：200mm×200mm×200mm的試件，折算系數為1.05；100mm×100mm×100mm的試件，折算系數取0.95。影響混凝土強度等級的因素主要有水泥等級和水灰比、 集料、 齡期、 養護溫度和濕度等有關。

1.抽樣及處置

按混凝土質量控制的抽樣要求，每次測定應從同一盤或同一車運送的混凝土中取樣，取后應盡快進行試驗。拌和物從攪拌機卸出或經過運輸后，應用人工略加翻拌，再行試驗。制作混凝土試件的成型方法，應盡可能與實際施工采用的方法相同。根據試驗目的不同，試件可采用標準養護或與構件同條件養護。

2.立方體抗壓強度試驗

2.1 儀器

（1）壓力試驗機：精度（示值的相對誤差）至少應為±1%，其量程應能使試件的預期破壞荷載值大于全量程的20%，且小于全量程的80%。

試驗機上、下壓板應有足夠的剛度，其中的一塊壓板（最好是上壓板）應帶有球形支座，使壓板與試件接觸均衡。

在試驗機上、下壓板及試件之間，可墊以鋼墊扳，鋼墊板兩承壓面均應平整。與試件接觸的壓板或墊板的尺寸，應大于試件的承壓面，其不平度要求，應為每100mm不超過0.02mm（即為0.02%）。

（2）試模：鑄鐵或鋼制成，應具有足夠的剛度并便于拆裝。試模內表面應刨光，其不平度應不大于試件邊長的0.05%。組裝后各相鄰面的不垂直度應不超過±0.5°。選用立方體試模的邊長，當集料最大粒徑40mm以下時，為150mm；最大粒徑30mm以下時，為100mm；集料最大粒徑60mm以下時為200mm。

2.2 試件成型及養護

（1）制作試件前檢查試模，擰緊螺栓并清刷干凈。在其內壁涂上一薄層礦物油脂。一般以三個試件為一組。

（2）振搗成型，試件的成型方法，視混凝土設備條件、現場施工方法和混凝土的稠度可采用下列三種之一。

振動臺成型：將混凝土拌和物一次裝入試模，裝料時應用抹刀沿試模內壁略加插搗，并應使拌和物稍有富裕。振動時應防止試模在振動臺上自由跳動。振動應持續到表面呈現水泥漿為止，刮除多余的混凝土并用抹刀抹平。

插入式振動棒振搗：應將混凝土拌和物一次裝入試模，并使拌和物稍有富裕。振動時應在試模中心插入，攪動應持續到表面呈現水泥漿為止。振動棒在停振前，應隨振隨提，并應緩慢進行。試件表面凹坑應及時用混凝土填補抹平。

人工插搗：混凝土拌和物分兩層裝入試模，每層的裝料厚度放大致相等。插搗時用搗捧按螺旋方向，從邊緣向中心均勻進行，插搗底層時，搗棒應達到試摸底面，插搗上層時，搗棒應穿入下層深度約2～3cm。插搗時搗棒保持垂直不得傾斜，并用抹刀沿試模內壁插人數次，以防止試件產生麻面。

（3）試件成型后，在混凝土初凝前1～2h需進行抹面，要求沿模口抹平。宜用濕布或塑料布覆蓋，并在（20±5）℃的室內靜置1d（但不得超過2d），然后編號拆模。

2.3 抗壓強度測定

（1）試件從養護地點取出后，應盡快進行試驗，以免試件內部的溫濕度發生變化。

（2）試件在試壓前，應先擦試表面，測量尺寸并檢查其外觀。試件尺寸測量，精確至lmm，并據此計算試件的承壓面積。如實測尺寸與公稱尺寸之差，不超過1mm，可按公稱尺寸進行計算。試件承壓面的不平度要求，與對試模的要求相同，承壓面與相鄰面的不垂直度偏差，應不大于±1°。

（3）試件安放在試驗機下壓板上，試件的中心與試驗機下壓板中心對準，試件的承壓面應與成型時的頂面垂直。開動試驗機，當上壓扳與試件接近時，調整球座，使接觸均衡。以0.3～1.0MPa/s的速度連續而均勻地加荷（強度等級

2.4 計算取值

（1）混凝土立方體試件抗壓強度，按下式計算，

fcc=

式中：

fcc——混凝土立方體試件抗壓強度，MPa；

F——破壞荷載，N；

A——試件承壓面積，mm2。

混凝土立方體抗壓強度計算應精確至0.1MPa。

（2）以三個試件的算術平均值作為該組試件的抗壓強度值。三個測值中的最大值或最小值中，如有一個與中間值的差值，超過中間值的15%時，則把最大及最小值一并舍除，取中間值作為該組試件的抗壓強度值；如有兩個測值與中間值的差，均超過中間值的15%，則該組試件的試驗結果無效。

3.影響因素分析

3.1 試件形狀尺寸

試件尺寸不同、形狀不同，會影響試件的抗壓強度測定結果。因為混凝土試件在壓力機上受壓時，在沿加荷方向發生縱向變形的同時，也按泊松比效應產生橫向膨脹。在進行強度試驗時，試件尺寸越大，測得的強度值越低。這包括兩方面的原因：一是”環箍效應”；二是由于大試件內存在的孔隙、裂縫和局部較差等缺陷的機率大，從而降低了材料的強度。

3.2 表面狀態

當混凝土受壓面非常光滑時（如有油脂），由于壓板與試件表面的摩擦力減小，使環箍效應減小，試件將出現垂直裂紋而破壞，測得的混凝土強度值較低。

3.3 加荷速度

在進行混凝土試件抗壓試驗時，加荷速度過快，材料裂紋擴展的速度慢于荷載增加速度，故測得的強度值偏高。在進行混凝土立方體抗壓強度試驗時，應按規定的加荷速度進行。

4.結語

通過對混凝土立方體抗壓強度試驗過程中各個環節進行嚴格的技術控制，中鐵十九局集團第六工程有限公司土城子跨京藏高速特大橋混凝土抗壓強度試驗完全達到規范要求標準，并為工程施工順利開展提供了強有力的技術保障。