公路施工中混凝土的強度試驗研究

陳 駿

(黔東南公路建設(shè)養(yǎng)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(zhì)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(xù)養(yǎng)護28 d后，采用規(guī)定方法進行強度檢測。如果采用的是非標準試件，則要根據(jù)混凝土的集料粒徑確定試件的尺寸與尺寸換算系數(shù)，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(shù)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(shù)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(shù)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(jié)果的算數(shù)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(guī)定，則說明此次試驗無效，所得測值需舍棄。最終的計算結(jié)果需精確到0.1 MPa。當使用非標準試件時，需考慮適當?shù)某叽鐡Q算系數(shù)。

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(shù)參數(shù)，并能確定路面施工品質(zhì)?？拐蹚姸鹊臋z測需使用梁形試件，其尺寸一般按150 mm×150 mm×550 mm控制，在養(yǎng)護至要求的齡期后，以450 mm的凈跨，在雙支點荷載持續(xù)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(cè)，則此次試驗結(jié)果不可取用；若連續(xù)兩根試件的試驗檢測均無效，則需將該組結(jié)果全部作廢。具體的斷面位置需在試件斷塊短邊一側(cè)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(jié)果的算數(shù)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(guī)定，則說明此次試驗無效，所得測值需舍棄。最終的計算結(jié)果需精確到0.01 MPa。當使用非標準試件時，需考慮適當?shù)某叽鐡Q算系數(shù)，如所用非標準試件的尺寸為100 mm×100 mm×400 mm時，應(yīng)將尺寸換算系數(shù)確定為0.85。當混凝土強度等級≥C60時，應(yīng)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(jié)構(gòu)整體品質(zhì)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?？紤]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(yōu)勢，但這并不代表鉆芯取樣試驗可以被完全代替?？梢姡@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(jù)。

3.1 鉆取芯樣

(1)在芯樣鉆取開始前，應(yīng)先充分考慮因鉆芯可能對整體結(jié)構(gòu)造成的不利影響，盡量不要在與構(gòu)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(yīng)達到待檢測構(gòu)件所用混凝土集料最大粒徑至少3倍，大多數(shù)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(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)氣孔，還應(yīng)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(xù)測量三對數(shù)值，然后計算得出平均直徑，結(jié)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(nèi)，將平均值作為芯樣的平均長度，結(jié)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(yīng)將凹凸磨平，也可采用抹頂?shù)姆绞竭M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(xù)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(jié) 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(zhì)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(guī)范，都決定了最終檢測結(jié)果能否真實準確，因此必須引起相關(guān)人員的高度重視。