研究公路施工中混凝土強度試驗

方利補 王昭暉 方俊杰

（葛洲壩集團試驗檢測有限公司，湖北 宜昌 443002）

在公路工程中，包含諸多混凝土構造物，對這些混凝土構造物的強度進行試驗檢測使綜合評定其質量的主要內容。而想要達到理想的試驗檢測效果，需要采用先進可行的方法，以下就結合公路工程實際情況，提出有效強度試驗方法。

1 試驗部分

在公路工程中，混凝土強度大多采用回彈法來試驗檢測。對于回彈法，它屬于無損檢測方法，將混凝土表層硬度以回彈值的形式表達，然后根據它的強度之間的關系確定實體實際強度。現行技術標準針對強度和回彈值之間的關系，給出了完整的換算表，同時根據這一換算表，給出測強曲線。因不同地區、不同工程施工所用混凝土在材料、工藝方法與氣候環境上有很大不同，所以混凝土強度和回彈值之間的關系也有所不同，但對測強曲線而言，其精度對強度推定值有很大影響[1]。對此，在實際的檢測工作中，應通過試驗繪制與當地和工程相適應的測強曲線。

某公路工程沿線范圍內設有多處橋梁與通涵，這些構造物在建設過程中使用的混凝土，其抗壓強度在20-50MPa 范圍內。根據建設單位提出的要求，施工中所用混凝土均通過集中拌和而成。在對比試驗過程中，主要使用以下五種強度等級：C20、C25、C30、C40 和C50，各強度等級試件數量需達到12 個以上。然后使用和結構完全一致的材料與工藝進行加工，同時在與結構物相同的條件下進行養生[2]。本次試驗在28-35d 的齡期范圍內進行，強度與回彈的試驗都在經檢驗合格的試驗室中進行。

具體的試驗方法為：首先，根據現行規范要求，把試件放在壓力機中上承壓板和下承壓板中間；然后按照30-80kN進行加壓，同時在試件側面勻布16 個點位實施彈擊（每個側面4 個點位），不斷加荷，直到試件破壞。在所得回彈值結果中，去除三個最大值與最小值，再對剩下的結果求取平均值，此時即可得到該試件對應的平均回彈值，表示為Rcm。以試件的最大破壞荷載為依據，可通過計算確定抗壓強度值，表示為fcu。

2 結果與分析

將各試件的試驗結果都繪制到直角坐標中，即可形成試件強度和回彈值之間的關系曲線。若試件強度和平均回彈值之間的關系可以借助冪函數曲線來表示（冪函數表示為fcu=aRbcm），則通過對最小二乘原理的引入，可得：

通過計算，在式（1） 當中，相關指數R2=0.99，這說明試件強度和平均回彈值關系曲線具有明顯的相關關系。通常情況下，對于相同的回彈值，其強度發生一定程度的波動和正態分布相符，考慮到采用均方根差可以對數據離散程度予以刻劃，故對剩余標準離差，也就是均方根差進行計算，計算結果為s=1.04，對應的回歸變異系數可表示為Cν=s=2.88%[3]。由此可知，式（1） 由很高精度。

針對以上計算公式，規范要求其強度計算結果誤差應控制在12.0%以內，標準差應控制在14.0%以內。根據式（1），誤差和標準差的計算公式為：

式（2） 中，δ 表示誤差，經計算等于±7%；er表示標準差，經計算等于4%。可見，強度的誤差與標準差都能達到規范的要求。

除此之外，還需要在形成的測強曲線中選出一定數量處于相同條件的混凝土試件，用于曲線校核。在校核的過程中，按照隨機原則抽取由監理或承包商制作的試件，共15個（每個強度等級隨機選取3 個試件），然后使用完全相同的方法為每個試件實施回彈及強度試驗。完成試驗后，將試驗所得平均回彈值在測強度曲線公式中代入（即Rm=0.025R2.0108cm，簡稱通用公式），同時代入到以上曲線公式（即fcu=0.0278R1.9804cm），對試件強度檢測結果進行對比，結果如下：

1） C20 試件：1# 試件：平均回彈值為33.6，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果相同，均為29.3MPa，實測強度結果為31.8MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值分別為1.08、1.09；2# 試件：平均回彈值為32.7，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果相同，均為27.8MPa，實測強度結果為32.7MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值均為1.11；3# 試件：平均回彈值為33.1，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果相同，均為28.4MPa，實測強度結果為30.8MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值均為1.08。

2） C25 試件：1# 試件：平均回彈值為38.9，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為39.4MPa、39.2MPa，實測強度結果為36.2MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值分別為0.918、0.923；2#試件：平均回彈值為39.5，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為40.6MPa、40.4MPa，實測強度結果為31.8MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值分別為0.78、0.79；3# 試件：平均回彈值為39.0，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為39.6MPa、39.4MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值分別為0.94、0.95。

3） C30 試件：1#試件：平均回彈值為38.2，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為37.9MPa、37.8MPa，實測強度結果為42.7MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值分別為1.127、1.130；2#試件：平均回彈值為43.6，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為49.5MPa、49.1MPa，實測強度結果為47.1MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值分別為0.95、0.96；3#試件：平均回彈值為41.0，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為43.7MPa、43.5MPa，實測強度結果為46.4MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值分別為1.06、1.07。

4） C40 試件：1#試件：平均回彈值為40.8，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為43.3MPa、43.0MPa，實測強度結果為45.6MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值分別為1.05、1.06；2#試件：平均回彈值為39.4，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為40.4MPa、40.2MPa，實測強度結果為42.2MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值為1.05；3# 試件：平均回彈值為46.3，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為55.9MPa、55.3MPa，實測強度結果為50.2MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值為0.90、0.91。

5） C50 試件：1#試件：平均回彈值為47.2，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為58.1MPa、57.4MPa，實測強度結果為57.8MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值分別為1.00、1.01；2#試件：平均回彈值為47.9，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為59.8MPa、59.1MPa，實測強度結果為51.6MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值分別為0.86、0.87；3#試件：平均回彈值為46.5，采用通用公式和以上曲線公式所得強度結果分別為56.3MPa、55.8MPa，實測強度結果為54.2MPa，實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值為0.96、0.97。

實測結果與通用公式和以上曲線公式結果的比值相對均值均為1.00，強度平均誤差分別為7.6%、7.4%，強度標準差分別為3.3%、0.6%。

由以上數據可知，兩種公式計算所得強度結果沒有明顯差異，只有在試件的強度較大時，采用式（1） 得出的結果相對偏小。然而，和實測強度結果相比，采用式（1） 計算得出的強度結果，其標準差比通用公式小很多，說明式（1）具有更高的精度，將其作為強度試驗和評定參考依據是可行的[4]。

3 結語

綜上所述，提出一種可用于公路混凝土構造物強度試驗的統一方法，并通過和通用公式的對比，驗證了該方法的合理性、可行性與準確性，可為公路工程構造物的混凝土強度試驗提供可靠參考依據。