泵送混凝土抗压强度现场检测及强度发展趋势预测研究

张青松

（安 徽 省 水利部淮河水利委员会科学研究院 蚌埠 233000）

现代工程建设大量使用泵送混凝土，其优点是便于利用机械化进行批量制备、运输，现场泵送浇筑，大大加快了施工进度。为了保持水灰比及可泵性，需要混凝土具备可泵性及大的塌落度等；采用粉煤灰替代部分水泥，发挥粉煤灰的三大效应有利于节能减排，废物利用，同时粉煤灰的形态效应可以增加混凝土的可泵性，掺入的外加剂在混凝土的硬化过程中也起着复杂的物理化学作用，以上都对泵送混凝土的微观结构产生影响[1～4]。本文采用两种常用方法检测混凝土抗压强度，并根据粉煤灰混凝土标准养护下抗压强度随龄期增长的试验结果，对掺入粉煤灰的泵送混凝土的后期强度进行预测。

1 工程信息及试验方法

某水利枢纽工程混凝土结构部分布置为节制闸、船闸及溢洪道桥，节制闸分部工程中有上、下游的护坡及护底、闸室部分、控制部分及管理设施；船闸包括护坡、上下闸首、导航墙及底板；溢洪道桥采用预制桥面板，支撑结构为桥墩及帽梁等。混凝土设计强度等级为C20～C40。

1.1工程使用原材料

该工程施工建设时采用了统一原材料不同配合比的方法进行质量控制，原材料使用情况如表1。

根据设计要进行泵送混凝土配合比设计，其中采用粉煤灰替代部分水泥，粉煤灰的掺量根据混凝土流动度要求及强度等级要求确定，其掺量范围为15%～22%，考虑到粉煤灰活性的发挥迟于水泥，强度高则粉煤灰掺量相对减少。

1.2试验方案

泵送混凝土浇筑龄期为28d、45d、60d、75d及90d时，对各分部工程混凝土抗压强度进行回弹法[10]检测，测试碳化值并代入《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23-2001）附录A“测区混凝土强度换算表”，查得测区混凝土强度换算值，计算构件混凝土强度推定值；在工程实体的相近部位钻取混凝土芯样[11]，室内对混凝土芯样进行抗压强度试验。共抽取7个分部工程进行试验，编号依次为 1#～7#。

2 试验结果

对工程各个部位按混凝土龄期进行回弹法及钻芯法检测，结果如表2所示。

对龄期取对数并对以上70组数据进行相关性分析，回弹法与取芯法测试结果相关系数为0.869644～0.967012，所得方程式为：Y=3.23X+17.63（Y为强度值，X为混凝土龄期对数）；各龄期混凝土强度发展相关关系如图1。

3 结果分析

3.1泵送混凝土抗压强度实体检测及龄期与混凝土强度的发展关系讨论

（1）回弹法测试泵送混凝土抗压强度值结果偏低，不能反映混凝土的实际强度，测试的混凝土龄期为28d时结果偏低较为明显；而采用大量的回弹后进行取芯修正是解决回弹测试偏低及大量取芯带来的不经济、破坏大的问题。

表1 混凝土原材料使用情况汇总表[5～8]

表2 各龄期两种测试方法试验结果汇总

（2）两种强度测试结果均表明掺入粉煤灰的混凝土在28d龄期后强度仍然会持续发展。

（3）在原材料使用维持一定比例的情况下，泵送混凝土龄期对数与抗压强度的发展相关，且两种测试方法在反映混凝土强度的增长方面具有一定的相关性，这是对混凝土后期强度的预测基础。

（4）从检测的混凝土抗压强度值后期增长曲线分析，替代胶凝材料的粉煤灰的活性效应具有滞后性，从曲线发展的趋势分析，75d以后强度的发展与28～60d这一阶段有所不同，工程设计及施工中应该注意拆模时间及混凝土强度测试的准确性。

3.2前期强度推定后期强度方程

用28d及45d强度对混凝土60d或75d强度进行推定，大致了解泵送混凝土强度发展情况，可以提高工程质量控制的及时性、准确性，而各龄期强度与各龄期对数呈线性关系，这样可以通过两个不同龄期的强度得出75d强度推定方程。本文使用待定系数法，具体步骤如下：

（1）根据工程特点控制混凝土配合比及掺入的粉煤灰的量。

（2）根据此配合比预先配制工作性适合要求的混凝土，建议成型数量不少于两组。

（3）分别对各组混凝土进行两个龄期的抗压强度试验，记录每组抗压强度值。

（4）将两个龄期的强度平均值以及龄期对数代入公式Y=A+BX（X取龄期对数，Y为抗压强度值）。

表3 用早期强度推定75d混凝土强度值

（5）解方程组得出A、B值，最后得出该配合比下混凝土抗压强度推定公式。

根据前述检测结论进行推定验证，其推定方程及部分推定结果见表3。从表3中可以看出，推定结果与实测偏差较小。

4 结论

（1）泵送配比混凝土粉煤灰掺量约为20%～30%，且水灰比较普通混凝土大，在外加剂等的作用下，物理化反应与普通混凝土不尽相同。大量试验研究表明，利用粉煤灰的活性效应，把粉煤灰掺入混凝土中作为胶凝材料替代部分水泥是经济可行的。然而粉煤灰作为胶凝材料时，活性的发展相对滞后，混凝土前期硬化强度主要由水泥的水化完成，混凝土后期强度发展的主因是粉煤灰水化，经检测测试发展这一规律性的存在。

（2）采用单一回弹法测强的结果与混凝土实际强度往往差别比较大，有研究者认为，回弹法不适用于检测判定（掺加粉煤灰的）泵送混凝土强度，分析认为可能对于大塌落度混凝土拌和物，其混凝土与模板的结合处（边界）泵送配比混凝土孔隙率较大，而对于回弹仪的工作原理来说，在进行测试时是由弹击重锤的瞬间对于混凝土表面的冲击后反弹的弹起高度决定，其影响深度仅2cm左右，泵送混凝土由于存在孔隙率较普通自拌混凝土大，孔隙吸收了部分回弹动能，使得测试值偏小，而对于尺寸较大的混凝土芯样在进行抗压试验时，混凝土的孔隙率则宏观上不存在明显的影响，测试结果较为接近真实值，所以，对泵送混凝土抗压强度的检测，采用回弹法结合钻芯修正可以较准确地反映混凝土实际强度。

（3）通过对前述水利工程依照龄期开展的检测数据，我们可以得到泵送混凝土实际强度随龄期发展的规律，结果表明该种混凝土在28d后强度仍在继续发展，60d龄期时，强度的增长仍然保持较好的线性关系，到龄期75d时，强度发展情况渐渐变得平缓，我们可以应用掺加粉煤灰的泵送混凝土的这种性质来进行混凝土强度发展的预判断。

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