公路施工中混凝土的强度试验研究
2021-01-06陈骏
陈 骏
(黔东南公路建设养护有限公司,贵州 凯里 556000)
1 混凝土抗压强度
抗压强度是对混凝土品质进行评定的一个重要指标,其试件一般采用正立方体(边长按150 mm控制),在标准条件下连续养护28 d后,采用规定方法进行强度检测。如果采用的是非标准试件,则要根据混凝土的集料粒径确定试件的尺寸与尺寸换算系数,比如,当混凝土中集料的最大粒径为26.5 mm时,试件尺寸可按100 mm×100 mm×100 mm控制,尺寸换算系数一般取0.95;当混凝土中集料的最大粒径为31.5 mm时,试件尺寸可按150 mm×150 mm×150 mm控制,尺寸换算系数一般取1.00;当混凝土中集料的最大粒径为53 mm时,试件尺寸可按200 mm×200 mm×200 mm控制,尺寸换算系数一般取1.05。
试件抗压强度采用以下公式计算得出
(1)
式中:fcu为混凝土抗压强度,MPa;F为极限荷载,N;A为受压面积,mm2。在实际情况中,需将三个及以上试验结果的算数平均值作为最终测定值。若测值和中间值之间的差超出中间值15%,则可将中间值直接作为最终测定值;若两个测值和中间值之间的差都超过以上规定,则说明此次试验无效,所得测值需舍弃。最终的计算结果需精确到0.1 MPa。当使用非标准试件时,需考虑适当的尺寸换算系数。
2 混凝土抗折强度
混凝土的抗折强度还可称之为抗弯拉强度,对其进行测定能为路面施工提供技术参数,并能确定路面施工品质。抗折强度的检测需使用梁形试件,其尺寸一般按150 mm×150 mm×550 mm控制,在养护至要求的龄期后,以450 mm的净跨,在双支点荷载持续作用下对试件进行弯拉破坏,然后通过计算确定强度值即可。
试件抗折强度采用以下公式计算得出
(2)
式中:ff为试件抗折强度,MPa;F为极限荷载,N;L为支座间的距离,mm,即净跨,取450 mm;b为试件的宽度,mm;h为试件的高度,单位:mm。若断面处在加荷位置的外侧,则此次试验结果不可取用;若连续两根试件的试验检测均无效,则需将该组结果全部作废。具体的断面位置需在试件断块短边一侧的底部中轴线上通过测量确定。与抗压强度检测相同,在实际情况中,需将三个及以上试验结果的算数平均值作为最终测定值。若测值和中间值之间的差超出中间值15%,则可将中间值直接作为最终测定值;若两个测值和中间值之间的差都超过以上规定,则说明此次试验无效,所得测值需舍弃。最终的计算结果需精确到0.01 MPa。当使用非标准试件时,需考虑适当的尺寸换算系数,如所用非标准试件的尺寸为100 mm×100 mm×400 mm时,应将尺寸换算系数确定为0.85。当混凝土强度等级≥C60时,应采用150 mm×150 mm×550 mm的标准试件。
3 芯样钻取与强度检测
在混凝土路面板上进行芯样的钻取与检查,以测定芯样强度(包括抗压强度与抗折强度等),将其作为对结构整体品质进行评价的重要指标。对混凝土路面而言,其主要控制指标为弯拉强度或者是劈裂强度。考虑到弯拉强度试验检测试件的成型过程与试验过程都较为麻烦,所以大多采用劈裂强度。在这里需要提出一点,虽然无损检测方法相较于钻芯试验存在很多优势,但这并不代表钻芯取样试验可以被完全代替。可见,钻芯取样检测具有不可替代的重要作用,可作为工程验收过程中的一项重要依据。
3.1 钻取芯样
(1)在芯样钻取开始前,应先充分考虑因钻芯可能对整体结构造成的不利影响,尽量不要在与构件接缝或边缘位置距离较近的地方取芯,而且注意取芯的位置不能有钢筋分布。
(2)芯样的直径应达到待检测构件所用混凝土集料最大粒径至少3倍,大多数情况下为100±10 mm或150 mm±10 mm。在路面工程中要注意,芯样的长度需要和路面的厚度完全一致。
(3)钻出的所有芯样都要用油漆做好标记,包括编号、结构中所处位置与其它信息。
3.2 检查芯样
对每个芯样的不均匀性都要进行细致的描述,包括裂缝、接缝、分层、麻面及离析,并在必要的情况下做好其它记录,如集料中最大粒径颗粒的形状和种类,以及粗、细集料各自所在比例和级配。此外,对芯样中是否存在气孔进行检查,若发现气孔,还应记录其具体位置、尺寸大小和实际分布情况等,在条件允许的情况下可拍照记录。
3.3 测量芯样
钻孔的芯样一般为圆柱体,芯样时要注意以下两点。
(1)测量平均直径:在所得芯样的中间与两个1/4位置沿垂直仪方向连续测量三对数值,然后计算得出平均直径,结果精确到1.0 mm;
(2)测量平均长度:在芯样两端分别测定芯样长度与端面加工完成后长度,将尺寸差控制在0.25 mm以内,将平均值作为芯样的平均长度,结果精确到1.0 mm。
3.4 试件制作
(1)试件长度不能比其直径95%小,但不能超过直径210%。
(2)试件两端的平面要和轴线保持垂直,其误差不能超过±1°,对于端面上的凹凸,一般不能超过0.05 mm/100 mm,同时承压线上的凹凸不能超出0.25 mm。在必要的情况下,应将凹凸磨平,也可采用抹顶的方式进行处理。
(3)在试验开始前,要在温度为18~22 ℃的水中对试件连续浸泡40 h的时间,然后取出尽快开始强度试验。
3.5 强度计算
(1)对于试件的抗压强度,采用以下公式进行计算得出
式中:fcc为试件的抗压强度,单位:MPa;F为极限荷载,单位:N;d为试件计算直径,单位:mm。
(2)对于试件的劈裂强度,采用以下公式进行计算得出
(4)
式中:fct为试件的劈裂强度,单位:MPa;F为极限荷载,单位:N;dm为试件平均直径,单位:mm;lm为试件平均长度,单位:mm。
4 结 语
综上所述,在公路工程施工中,混凝土是一种最常用的材料,为确定混凝土的强度,进而为施工质量予以评定,需进行混凝土强度检测。所用检测方法是否合理,操作是否规范,都决定了最终检测结果能否真实准确,因此必须引起相关人员的高度重视。