泵送混凝土抗壓強度現場檢測及強度發展趨勢預測研究

張青松

（安 徽 省 水利部淮河水利委員會科學研究院 蚌埠 233000）

現代工程建設大量使用泵送混凝土，其優點是便于利用機械化進行批量制備、運輸，現場泵送澆筑，大大加快了施工進度。為了保持水灰比及可泵性，需要混凝土具備可泵性及大的塌落度等；采用粉煤灰替代部分水泥，發揮粉煤灰的三大效應有利于節能減排，廢物利用，同時粉煤灰的形態效應可以增加混凝土的可泵性，摻入的外加劑在混凝土的硬化過程中也起著復雜的物理化學作用，以上都對泵送混凝土的微觀結構產生影響[1～4]。本文采用兩種常用方法檢測混凝土抗壓強度，并根據粉煤灰混凝土標準養護下抗壓強度隨齡期增長的試驗結果，對摻入粉煤灰的泵送混凝土的后期強度進行預測。

1 工程信息及試驗方法

某水利樞紐工程混凝土結構部分布置為節制閘、船閘及溢洪道橋，節制閘分部工程中有上、下游的護坡及護底、閘室部分、控制部分及管理設施；船閘包括護坡、上下閘首、導航墻及底板；溢洪道橋采用預制橋面板，支撐結構為橋墩及帽梁等。混凝土設計強度等級為C20～C40。

1.1工程使用原材料

該工程施工建設時采用了統一原材料不同配合比的方法進行質量控制，原材料使用情況如表1。

根據設計要進行泵送混凝土配合比設計，其中采用粉煤灰替代部分水泥，粉煤灰的摻量根據混凝土流動度要求及強度等級要求確定，其摻量范圍為15%～22%，考慮到粉煤灰活性的發揮遲于水泥，強度高則粉煤灰摻量相對減少。

1.2試驗方案

泵送混凝土澆筑齡期為28d、45d、60d、75d及90d時，對各分部工程混凝土抗壓強度進行回彈法[10]檢測，測試碳化值并代入《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T 23-2001）附錄A“測區混凝土強度換算表”，查得測區混凝土強度換算值，計算構件混凝土強度推定值；在工程實體的相近部位鉆取混凝土芯樣[11]，室內對混凝土芯樣進行抗壓強度試驗。共抽取7個分部工程進行試驗，編號依次為 1#～7#。

2 試驗結果

對工程各個部位按混凝土齡期進行回彈法及鉆芯法檢測，結果如表2所示。

對齡期取對數并對以上70組數據進行相關性分析，回彈法與取芯法測試結果相關系數為0.869644～0.967012，所得方程式為：Y=3.23X+17.63（Y為強度值，X為混凝土齡期對數）；各齡期混凝土強度發展相關關系如圖1。

3 結果分析

3.1泵送混凝土抗壓強度實體檢測及齡期與混凝土強度的發展關系討論

（1）回彈法測試泵送混凝土抗壓強度值結果偏低，不能反映混凝土的實際強度，測試的混凝土齡期為28d時結果偏低較為明顯；而采用大量的回彈后進行取芯修正是解決回彈測試偏低及大量取芯帶來的不經濟、破壞大的問題。

表1 混凝土原材料使用情況匯總表[5～8]

表2 各齡期兩種測試方法試驗結果匯總

（2）兩種強度測試結果均表明摻入粉煤灰的混凝土在28d齡期后強度仍然會持續發展。

（3）在原材料使用維持一定比例的情況下，泵送混凝土齡期對數與抗壓強度的發展相關，且兩種測試方法在反映混凝土強度的增長方面具有一定的相關性，這是對混凝土后期強度的預測基礎。

（4）從檢測的混凝土抗壓強度值后期增長曲線分析，替代膠凝材料的粉煤灰的活性效應具有滯后性，從曲線發展的趨勢分析，75d以后強度的發展與28～60d這一階段有所不同，工程設計及施工中應該注意拆模時間及混凝土強度測試的準確性。

3.2前期強度推定后期強度方程

用28d及45d強度對混凝土60d或75d強度進行推定，大致了解泵送混凝土強度發展情況，可以提高工程質量控制的及時性、準確性，而各齡期強度與各齡期對數呈線性關系，這樣可以通過兩個不同齡期的強度得出75d強度推定方程。本文使用待定系數法，具體步驟如下：

（1）根據工程特點控制混凝土配合比及摻入的粉煤灰的量。

（2）根據此配合比預先配制工作性適合要求的混凝土，建議成型數量不少于兩組。

（3）分別對各組混凝土進行兩個齡期的抗壓強度試驗，記錄每組抗壓強度值。

（4）將兩個齡期的強度平均值以及齡期對數代入公式Y=A+BX（X取齡期對數，Y為抗壓強度值）。

表3 用早期強度推定75d混凝土強度值

（5）解方程組得出A、B值，最后得出該配合比下混凝土抗壓強度推定公式。

根據前述檢測結論進行推定驗證，其推定方程及部分推定結果見表3。從表3中可以看出，推定結果與實測偏差較小。

4 結論

（1）泵送配比混凝土粉煤灰摻量約為20%～30%，且水灰比較普通混凝土大，在外加劑等的作用下，物理化反應與普通混凝土不盡相同。大量試驗研究表明，利用粉煤灰的活性效應，把粉煤灰摻入混凝土中作為膠凝材料替代部分水泥是經濟可行的。然而粉煤灰作為膠凝材料時，活性的發展相對滯后，混凝土前期硬化強度主要由水泥的水化完成，混凝土后期強度發展的主因是粉煤灰水化，經檢測測試發展這一規律性的存在。

（2）采用單一回彈法測強的結果與混凝土實際強度往往差別比較大，有研究者認為，回彈法不適用于檢測判定（摻加粉煤灰的）泵送混凝土強度，分析認為可能對于大塌落度混凝土拌和物，其混凝土與模板的結合處（邊界）泵送配比混凝土孔隙率較大，而對于回彈儀的工作原理來說，在進行測試時是由彈擊重錘的瞬間對于混凝土表面的沖擊后反彈的彈起高度決定，其影響深度僅2cm左右，泵送混凝土由于存在孔隙率較普通自拌混凝土大，孔隙吸收了部分回彈動能，使得測試值偏小，而對于尺寸較大的混凝土芯樣在進行抗壓試驗時，混凝土的孔隙率則宏觀上不存在明顯的影響，測試結果較為接近真實值，所以，對泵送混凝土抗壓強度的檢測，采用回彈法結合鉆芯修正可以較準確地反映混凝土實際強度。

（3）通過對前述水利工程依照齡期開展的檢測數據，我們可以得到泵送混凝土實際強度隨齡期發展的規律，結果表明該種混凝土在28d后強度仍在繼續發展，60d齡期時，強度的增長仍然保持較好的線性關系，到齡期75d時，強度發展情況漸漸變得平緩，我們可以應用摻加粉煤灰的泵送混凝土的這種性質來進行混凝土強度發展的預判斷。

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