浅谈张呼铁路特大桥混凝土抗压强度试验

纪委奇

摘 要：本文结合新建张（家口）呼（和浩特）铁路土城子跨京藏高速特大桥的具体施工实践，就铁路项目中，快速高效测定混凝土抗压强度的方法和步骤等进行了简要阐述。

关键词：铁路工程；混凝土抗压强度；试验方法；探究

混凝土是桥梁等建筑结构物的重要组成部分，其强度直接影响建筑结构的安全性和耐久性。因此，正确、合理地选择和使用建筑材料，并精准控制好混凝土的强度是保证工程质量的重要手段之一。现结合张呼铁路跨越京张高速立交特大桥，就混凝土抗压强度的方法和步骤进行介绍。

中铁十九局集团第六工程有限公司承建的张呼铁路土城子跨京藏高速特大桥同时跨越京藏高速和G110国道。采用1—（48+80+80+48）m连续梁于DK137+599.95和DK137+679.95处分别跨越G110国道和京藏高速，G110国道和京藏高速与线路夹角55°。全桥采用6-31.5m简支梁+1-（48+80+80+48）m连续梁+27-31.5m简支梁的孔跨布置，张台里程：DK137+347.65，呼台里程：DK138+699.63，全桥总长：1351.98m。简支箱梁采用预制架设法施工，连续梁采用挂篮悬浇施工。桥台采用双线矩形空心桥台，台顶斜置；简直梁桥墩采用圆端形实体桥墩（通桥（2009）4201-Ⅱ）；基础采用钻孔灌注桩基础。本桥位于直线、曲线上，双线，线间距4.6m，竖曲线半径为20000m。混凝土量分别为：钻孔桩基础，C30混凝土13351.97 立方米，C35混凝土2699.81立方米；承台基础，C20混凝土704.8 立方米，C30混凝土4337.65 立方米，C35混凝土5167.90立方米；实体墩台身，C30混凝土984.64 立方米；墩台托盘、顶帽C35混凝土2699.81立方米；支承垫石，84.94立方米。混凝抗压强度通过立方体抗压强度试验进行检测。

混凝土的强度等级是指混凝土的抗压强度。混凝土的强度等级应以混凝土立方体抗压强度标准值划分。采用符号C与立方体抗压强度标准值（以N/mm2； 或 MPa计）表示。混凝土的抗压强度是通过实验得出的，我国采用边长为150mm的立方体作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件。用非标准尺寸的试件进行试验，其结果应乘以折算系数，换算成标准立方体强度：200mm×200mm×200mm的试件，折算系数为1.05；100mm×100mm×100mm的试件，折算系数取0.95。影响混凝土强度等级的因素主要有水泥等级和水灰比、 集料、 龄期、 养护温度和湿度等有关。

1.抽样及处置

按混凝土质量控制的抽样要求，每次测定应从同一盘或同一车运送的混凝土中取样，取后应尽快进行试验。拌和物从搅拌机卸出或经过运输后，应用人工略加翻拌，再行试验。制作混凝土试件的成型方法，应尽可能与实际施工采用的方法相同。根据试验目的不同，试件可采用标准养护或与构件同条件养护。

2.立方体抗压强度试验

2.1 仪器

（1）压力试验机：精度（示值的相对误差）至少应为±1%，其量程应能使试件的预期破坏荷载值大于全量程的20%，且小于全量程的80%。

试验机上、下压板应有足够的刚度，其中的一块压板（最好是上压板）应带有球形支座，使压板与试件接触均衡。

在试验机上、下压板及试件之间，可垫以钢垫扳，钢垫板两承压面均应平整。与试件接触的压板或垫板的尺寸，应大于试件的承压面，其不平度要求，应为每100mm不超过0.02mm（即为0.02%）。

（2）试模：铸铁或钢制成，应具有足够的刚度并便于拆装。试模内表面应刨光，其不平度应不大于试件边长的0.05%。组装后各相邻面的不垂直度应不超过±0.5°。选用立方体试模的边长，当集料最大粒径40mm以下时，为150mm；最大粒径30mm以下时，为100mm；集料最大粒径60mm以下时为200mm。

2.2 试件成型及养护

（1）制作试件前检查试模，拧紧螺栓并清刷干净。在其内壁涂上一薄层矿物油脂。一般以三个试件为一组。

（2）振捣成型，试件的成型方法，视混凝土设备条件、现场施工方法和混凝土的稠度可采用下列三种之一。

振动台成型：将混凝土拌和物一次装入试模，装料时应用抹刀沿试模内壁略加插捣，并应使拌和物稍有富裕。振动时应防止试模在振动台上自由跳动。振动应持续到表面呈现水泥浆为止，刮除多余的混凝土并用抹刀抹平。

插入式振动棒振捣：应将混凝土拌和物一次装入试模，并使拌和物稍有富裕。振动时应在试模中心插入，搅动应持续到表面呈现水泥浆为止。振动棒在停振前，应随振随提，并应缓慢进行。试件表面凹坑应及时用混凝土填补抹平。

人工插捣：混凝土拌和物分两层装入试模，每层的装料厚度放大致相等。插捣时用捣捧按螺旋方向，从边缘向中心均匀进行，插捣底层时，捣棒应达到试摸底面，插捣上层时，捣棒应穿入下层深度约2～3cm。插捣时捣棒保持垂直不得倾斜，并用抹刀沿试模内壁插人数次，以防止试件产生麻面。

（3）试件成型后，在混凝土初凝前1～2h需进行抹面，要求沿模口抹平。宜用湿布或塑料布覆盖，并在（20±5）℃的室内静置1d（但不得超过2d），然后编号拆模。

2.3 抗压强度测定

（1）试件从养护地点取出后，应尽快进行试验，以免试件内部的温湿度发生变化。

（2）试件在试压前，应先擦试表面，测量尺寸并检查其外观。试件尺寸测量，精确至lmm，并据此计算试件的承压面积。如实测尺寸与公称尺寸之差，不超过1mm，可按公称尺寸进行计算。试件承压面的不平度要求，与对试模的要求相同，承压面与相邻面的不垂直度偏差，应不大于±1°。

（3）试件安放在试验机下压板上，试件的中心与试验机下压板中心对准，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。开动试验机，当上压扳与试件接近时，调整球座，使接触均衡。以0.3～1.0MPa/s的速度连续而均匀地加荷（强度等级

2.4 计算取值

（1）混凝土立方体试件抗压强度，按下式计算，

fcc=

式中：

fcc——混凝土立方体试件抗压强度，MPa；

F——破坏荷载，N；

A——试件承压面积，mm2。

混凝土立方体抗压强度计算应精确至0.1MPa。

（2）以三个试件的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。三个测值中的最大值或最小值中，如有一个与中间值的差值，超过中间值的15%时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值；如有两个测值与中间值的差，均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。

3.影响因素分析

3.1 试件形状尺寸

试件尺寸不同、形状不同，会影响试件的抗压强度测定结果。因为混凝土试件在压力机上受压时，在沿加荷方向发生纵向变形的同时，也按泊松比效应产生横向膨胀。在进行强度试验时，试件尺寸越大，测得的强度值越低。这包括两方面的原因：一是”环箍效应”；二是由于大试件内存在的孔隙、裂缝和局部较差等缺陷的機率大，从而降低了材料的强度。

3.2 表面状态

当混凝土受压面非常光滑时（如有油脂），由于压板与试件表面的摩擦力减小，使环箍效应减小，试件将出现垂直裂纹而破坏，测得的混凝土强度值较低。

3.3 加荷速度

在进行混凝土试件抗压试验时，加荷速度过快，材料裂纹扩展的速度慢于荷载增加速度，故测得的强度值偏高。在进行混凝土立方体抗压强度试验时，应按规定的加荷速度进行。

4.结语

通过对混凝土立方体抗压强度试验过程中各个环节进行严格的技术控制，中铁十九局集团第六工程有限公司土城子跨京藏高速特大桥混凝土抗压强度试验完全达到规范要求标准，并为工程施工顺利开展提供了强有力的技术保障。