公路施工中混凝土强度试验研究

宿雪松

(贵州省公路工程集团有限公司)

1 混凝土配合比设计计算

1.1 计算配制强度(fcu，o)

(1)当混凝土的设计强度低于C60时，那么混凝土配置的强度应该根据式(1)进行计算确定

式中:fcu，o为混凝土配制强度，MPa;fcu，k为混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强度等级值，MPa;σ为混凝土强度标准差，MPa。

(2)当混凝土的设计强度不小于C60时，配制强度应按

式(2)确定

上述σ，即混凝土强度的标准差，它的具体数值应该根据相同类别的混凝土的资料统计计算得到，式(3)为确定其数值的计算公式

式中:fcu，i为统计周期内同一品种混凝土第i组试件的强度值，MPa;mfcu为统计周期内同一品种混凝土n组试件的强度平均值，MPa;n为统计周期内同品种混凝土试件的总组数。

如果在近期的施工中没有相同品种的混凝土的强度资料，那么σ的具体数值可以根据下列表格中的具体数值进行选取。

表1 混凝土强度标准差σ值

1.2 计算水胶比(W/B)

如果混凝土的强度低于C60，那么混凝土的水胶比应该根据式(4)进行确定

式中:αa、αb为回归系数，其具体数值的选取见表2;fb为胶凝材料28d胶砂抗压强度，可实测，MPa。

表2 回归系数αa和αb选用表

当胶凝材料28d抗压强度(fb)无实测值时，其值可按式(5)确定

式中:γf、γs为粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数;fce为水泥28d胶砂抗压强度，可实测，MPa。

在对水泥的28d胶砂抗压强度进行确定时，需要根据快测强度推定28d强度的关系式进行确定。如果不存在水泥28d抗压强度实测值，那么它的具体数值可以根据式(6)进行计算和确定

式中:γc为水泥强度等级值的富余系数(可按实际统计资料确定);当缺乏实际统计资料时，可按表3选用;fce，g为水泥强度等级值，MPa。

表3 水泥强度等级值的富余系数(γc)

1.3 干硬性和塑性混凝土用水量的确定

如果混凝土的水胶比经过计算之后发现在0.40～0.80范围内时，其用水量应该根究粗集料的相关参数以及混凝土拌合的稠度进行确定。

1.4 每立方米混凝土胶凝材料用量(mbo)的确定

每立方米混凝土胶凝材料用量可以根据mwo和混凝土的水胶比求出，计算公式式(7)

每立方米混凝土矿物掺合料用量(mfo)的确定

式中:βf为矿物掺合料掺量，％。

每立方米混凝土水泥用量(mco)的确定

1.5 采用质量法，粗集料和细集料用量的确定

式中:mco为每m3混凝土的水泥用量，kg;mfo为每m3混凝土的矿物掺合料用量，kg;mgo为每m3混凝土的粗集料用量，kg;mso为每m3混凝土的细集料用量，kg;mwo为每m3混凝土的用水量，kg;mcp每m3混凝土拌合物的假定质量(其值可取2350～2 450kg)，kg;βs为砂率，％。

1.6 每m3混凝土外加剂用量(mao)的确定

每m3混凝土外加剂用量(mao)应按式(11)

式中:mao为计算配合比每m3混凝土中外加剂用量，kg/m3;mbo为计算配合比每m3混凝土中胶凝材料用量，kg/m3;βa为外加剂掺量，％，应经混凝土试验确定。

2 混凝土强度试验

2.1 混凝土抗压强度试验

2.1.1 实验原理

混凝土强度等级确定的主要依据就是混凝土的抗压轻度，混凝土的抗压强度是确定混凝土质量好坏的一个非常重要的依据，应该确定混凝土的抗压强度是非常必要的。

2.1.2 实验步骤

(1)水泥混凝土试件的制作与养护

①取出新拌和的混凝土拌合物代表样，进行坍落度和VB稠度试验，认为品质合格后，即开始制作试件，或进行其它的试验。按表1选择标准规格的试模3只组成一组。将试模拧紧螺栓并清刷干净，内壁涂一层薄层矿物油，编号待用。在制作试件时，须在拌和后15min内装人试模并在45min内成型完毕。

②试模内装的混凝土应是同一次拌和的拌合物。如果混凝土的坍塌度不大于70mm，那么在进行试件成型时需要采用振动机对其进行振动压实;如果坍塌度高于70mm，那么进行试件成型时，需要采用振捣棒人工对其进行振捣和压实。

(2)水泥混凝土抗压强度试验

①取出已经满足养护时间的试验，并且需要对试件的大小以及外观进行检查，并且需要保证试件的相对应的两个平面是平行的，并且需要将试件的表面的倾斜度控制在合理的范围内，一般规定不能够高于0.5mm。并且将试件棱边的长度进行测量。在对试件检查的过程中，如果发现试件产生了蜂窝现象，那么需要在进行试验的3d之前运用浓度高的水泥将蜂窝进行填平，另外需要在报告中进行记录。

②试件成型之后，将它的两个侧面作为它的上承受面以及下承受面，并且将试件安装在球座上。如果混凝土的强度不大于C30，那么混凝土增加荷载的速度应该控制在0.3～0.5MPa/s以内，如果混凝土的强度大于C30时，那么增加荷载的速度应该控制在0.5～0.8MPa/s。直到试件破坏并且开始发生快速的变形时，那么需要对油门即进行停止，并且进行调整，将荷载的极限值记录下来。

2.2 混凝土劈裂抗拉强度

2.2.1 实验基本原理

根据混凝土劈裂抗拉强度可以确定混凝土的抗裂度，衡量混凝土与钢筋的粘结强度。

2.2.2 试件制备

试件准备同混凝土抗压强度实验。

2.2.3 测定步骤

(1)参与试验的样品应该从养护地点取出来，取出之后需要及时的进行试验，并且要保证试件的清洁，运用干净的抹布将其擦干净。

(2)将选择好的试件放置在压板的中间，并且试件应该与劈裂面保持垂直，并且运用一条垫条以及一个圆形的垫块放在试件与上下两个压板的中间，放置的垫条以及垫块应该要求与上下垫块的中心线垂直。

(3)将试验机进行启动，如果圆弧形的垫块与上压板接近时，那么需要对球座的位置进行调整，保持上压板与圆弧形的垫块在接触时产生的平面是平衡的。接着进行连续均匀的加荷载。如果混凝土的强度小于C30，那么每一秒需要增加的荷载应该控制在0.02～0.05MPa之间;如果混凝土的强度大于或者等于C60时，那么每一秒钟需要增加的荷载应该控制在0.08～0.10MPa之间，直到试件快要发生损坏时，就可以对试验机的油门进行调整，一直到试件产生损坏，这时就可以对荷载的具体数值进行记录和确定。

2.2.4 数据记录及数据处理或结果分析

混凝土劈裂抗拉强度应按式(12)计算(精确到0.01MPa)

式中:fts为混凝土劈裂抗拉强度，MPa;F为试件破坏荷载，N;A为试件劈裂面面积，mm2。

采用100mm×100mm×100mm非标准试件测得的劈裂抗拉强度值，应乘以尺寸换算系数0.85;当混凝土强度等级≥C60时，宜采用标准试件;使用非标准试件时，尺寸换算系数应由试验确定。

3 结语

综上所述，高速公路混凝土强度试验检测是比较复杂的，在进行严密的配合比计算之后才能对其强度进行试验检测，并且根据调查研究发现影响混凝土事件强度试验检测结果的因素非常多，并且存在很多不确定的影响因素。但是在进行混凝土试验检测的过程中，按规范施工，把握好每一个环节，混凝土强度试验检测结果的准确性就能够得到有效的保证。

[1] 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程(JTG E30-2005)[S].

[2] 曹旭红.公路工程施工试验检测有关问题研究[J].民营科技，2011，(7):67-68.

[3] 訾艳波，于景平，刘春华.浅谈沥青混凝土路面施工中的试验检测[J].黑龙江交通科技，2003，(5):45-46.