公路施工中混凝土的強度試驗研究

陳 駿

(黔東南公路建設養護有限公司,貴州 凱里 556000)

1 混凝土抗壓強度

抗壓強度是對混凝土品質進行評定的一個重要指標，其試件一般采用正立方體(邊長按150 mm控制)，在標準條件下連續養護28 d后，采用規定方法進行強度檢測。如果采用的是非標準試件，則要根據混凝土的集料粒徑確定試件的尺寸與尺寸換算系數，比如，當混凝土中集料的最大粒徑為26.5 mm時，試件尺寸可按100 mm×100 mm×100 mm控制，尺寸換算系數一般取0.95；當混凝土中集料的最大粒徑為31.5 mm時，試件尺寸可按150 mm×150 mm×150 mm控制，尺寸換算系數一般取1.00；當混凝土中集料的最大粒徑為53 mm時，試件尺寸可按200 mm×200 mm×200 mm控制，尺寸換算系數一般取1.05。

試件抗壓強度采用以下公式計算得出

(1)

式中：fcu為混凝土抗壓強度，MPa；F為極限荷載，N；A為受壓面積，mm2。在實際情況中，需將三個及以上試驗結果的算數平均值作為最終測定值。若測值和中間值之間的差超出中間值15%，則可將中間值直接作為最終測定值；若兩個測值和中間值之間的差都超過以上規定，則說明此次試驗無效，所得測值需舍棄。最終的計算結果需精確到0.1 MPa。當使用非標準試件時，需考慮適當的尺寸換算系數。

2 混凝土抗折強度

混凝土的抗折強度還可稱之為抗彎拉強度，對其進行測定能為路面施工提供技術參數，并能確定路面施工品質。抗折強度的檢測需使用梁形試件，其尺寸一般按150 mm×150 mm×550 mm控制，在養護至要求的齡期后，以450 mm的凈跨，在雙支點荷載持續作用下對試件進行彎拉破壞，然后通過計算確定強度值即可。

試件抗折強度采用以下公式計算得出

(2)

式中：ff為試件抗折強度，MPa；F為極限荷載，N；L為支座間的距離，mm，即凈跨，取450 mm；b為試件的寬度，mm；h為試件的高度，單位：mm。若斷面處在加荷位置的外側，則此次試驗結果不可取用；若連續兩根試件的試驗檢測均無效，則需將該組結果全部作廢。具體的斷面位置需在試件斷塊短邊一側的底部中軸線上通過測量確定。與抗壓強度檢測相同，在實際情況中，需將三個及以上試驗結果的算數平均值作為最終測定值。若測值和中間值之間的差超出中間值15%，則可將中間值直接作為最終測定值；若兩個測值和中間值之間的差都超過以上規定，則說明此次試驗無效，所得測值需舍棄。最終的計算結果需精確到0.01 MPa。當使用非標準試件時，需考慮適當的尺寸換算系數，如所用非標準試件的尺寸為100 mm×100 mm×400 mm時，應將尺寸換算系數確定為0.85。當混凝土強度等級≥C60時，應采用150 mm×150 mm×550 mm的標準試件。

3 芯樣鉆取與強度檢測

在混凝土路面板上進行芯樣的鉆取與檢查，以測定芯樣強度(包括抗壓強度與抗折強度等)，將其作為對結構整體品質進行評價的重要指標。對混凝土路面而言，其主要控制指標為彎拉強度或者是劈裂強度。考慮到彎拉強度試驗檢測試件的成型過程與試驗過程都較為麻煩，所以大多采用劈裂強度。在這里需要提出一點，雖然無損檢測方法相較于鉆芯試驗存在很多優勢，但這并不代表鉆芯取樣試驗可以被完全代替。可見，鉆芯取樣檢測具有不可替代的重要作用，可作為工程驗收過程中的一項重要依據。

3.1 鉆取芯樣

(1)在芯樣鉆取開始前，應先充分考慮因鉆芯可能對整體結構造成的不利影響，盡量不要在與構件接縫或邊緣位置距離較近的地方取芯，而且注意取芯的位置不能有鋼筋分布。

(2)芯樣的直徑應達到待檢測構件所用混凝土集料最大粒徑至少3倍，大多數情況下為100±10 mm或150 mm±10 mm。在路面工程中要注意，芯樣的長度需要和路面的厚度完全一致。

(3)鉆出的所有芯樣都要用油漆做好標記，包括編號、結構中所處位置與其它信息。

3.2 檢查芯樣

對每個芯樣的不均勻性都要進行細致的描述，包括裂縫、接縫、分層、麻面及離析，并在必要的情況下做好其它記錄，如集料中最大粒徑顆粒的形狀和種類，以及粗、細集料各自所在比例和級配。此外，對芯樣中是否存在氣孔進行檢查，若發現氣孔，還應記錄其具體位置、尺寸大小和實際分布情況等，在條件允許的情況下可拍照記錄。

3.3 測量芯樣

鉆孔的芯樣一般為圓柱體，芯樣時要注意以下兩點。

(1)測量平均直徑：在所得芯樣的中間與兩個1/4位置沿垂直儀方向連續測量三對數值，然后計算得出平均直徑，結果精確到1.0 mm；

(2)測量平均長度：在芯樣兩端分別測定芯樣長度與端面加工完成后長度，將尺寸差控制在0.25 mm以內，將平均值作為芯樣的平均長度，結果精確到1.0 mm。

3.4 試件制作

(1)試件長度不能比其直徑95%小，但不能超過直徑210%。

(2)試件兩端的平面要和軸線保持垂直，其誤差不能超過±1°，對于端面上的凹凸，一般不能超過0.05 mm/100 mm，同時承壓線上的凹凸不能超出0.25 mm。在必要的情況下，應將凹凸磨平，也可采用抹頂的方式進行處理。

(3)在試驗開始前，要在溫度為18～22 ℃的水中對試件連續浸泡40 h的時間，然后取出盡快開始強度試驗。

3.5 強度計算

(1)對于試件的抗壓強度，采用以下公式進行計算得出

式中：fcc為試件的抗壓強度，單位：MPa；F為極限荷載，單位：N；d為試件計算直徑，單位：mm。

(2)對于試件的劈裂強度，采用以下公式進行計算得出

(4)

式中：fct為試件的劈裂強度，單位：MPa；F為極限荷載，單位：N；dm為試件平均直徑，單位：mm；lm為試件平均長度，單位：mm。

4 結 語

綜上所述，在公路工程施工中，混凝土是一種最常用的材料，為確定混凝土的強度，進而為施工質量予以評定，需進行混凝土強度檢測。所用檢測方法是否合理，操作是否規范，都決定了最終檢測結果能否真實準確，因此必須引起相關人員的高度重視。