公路施工中混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)要點(diǎn)研究

史 燁 鵬

(晉中市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站檢測中心，山西 晉中 030600)

混凝土是公路工程施工最常用的一種材料，能保證行車舒適性、延長結(jié)構(gòu)與設(shè)施的使用壽命、并減少用于維修的費(fèi)用，有著極其重要的作用與意義。就目前而言，現(xiàn)行質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范提出對工程進(jìn)行竣工驗(yàn)收以前，應(yīng)根據(jù)所用混凝土的類型與特點(diǎn)，采取合理可行的技術(shù)手段，對混凝土進(jìn)行專門的試驗(yàn)檢測，以此驗(yàn)證混凝土性能能否滿足施工要求，這是保證公路施工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)工作，必須引起相關(guān)人員的高度重視。

1 公路工程混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)及評定現(xiàn)實(shí)狀況

對于混凝土結(jié)構(gòu)，通常以強(qiáng)度為對混凝土質(zhì)量進(jìn)行評價的重要標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)閺?qiáng)度會對結(jié)構(gòu)耐久性與安全性造成直接影響。在現(xiàn)行檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，要求對于實(shí)體工程而言，需要對和結(jié)構(gòu)安全有關(guān)的關(guān)鍵部位實(shí)施實(shí)體檢驗(yàn)，如保護(hù)層厚度與混凝土強(qiáng)度，還包括合同文件中規(guī)定的其他項(xiàng)目。實(shí)際的強(qiáng)度檢驗(yàn)工作中，要在澆筑施工現(xiàn)場制備和實(shí)體相同的試件，將其強(qiáng)度作為實(shí)體強(qiáng)度，至于強(qiáng)度檢驗(yàn)手段，既可以按照合同的要求采用無損手段或局部損壞手段來進(jìn)行，也可以完全按照現(xiàn)行要求來進(jìn)行[1]。

2 公路工程混凝土無損檢測

2.1 主要特點(diǎn)

無損檢測實(shí)際上就是在不破壞實(shí)體的基礎(chǔ)上進(jìn)行檢測，將不損壞實(shí)物為基本原則。以實(shí)物表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題造成的變化為依據(jù)，采用物理或化學(xué)等方法，對存在的缺陷的所在位置、類型和尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確檢測。對于無損檢測方法，主要具有下列幾個特點(diǎn)：

1)對混凝土實(shí)體進(jìn)行試驗(yàn)檢測時，能保證實(shí)體的完好性，避免損傷。

2)在條件允許的情況下，可對實(shí)體的所有部分進(jìn)行試驗(yàn)檢測，且檢測結(jié)果準(zhǔn)確度高。

3)無損檢測對實(shí)體性能基本沒有影響，所以除了能對各個原材料和施工環(huán)節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)檢測，還能完成成品的試驗(yàn)檢測。對不同的中間環(huán)節(jié)實(shí)施試驗(yàn)檢測時，若發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即予以修補(bǔ)，以免對正常使用和使用效果造成不利影響，最終達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

2.2 超聲回彈法

超聲回彈實(shí)際上是對超聲法與回彈法進(jìn)行結(jié)合，是一種綜合性的檢測方法，將檢測后得到的結(jié)果和實(shí)體強(qiáng)度構(gòu)建相互關(guān)系，對最終強(qiáng)度進(jìn)行測定。該方法具有簡單可行、便捷可靠等優(yōu)勢特點(diǎn)，是當(dāng)前工程領(lǐng)域最為常用的方法之一，能有效提高檢測結(jié)果準(zhǔn)確度，進(jìn)而為施工提供可靠依據(jù)[2]。

1)超聲法工作原理。

采用超聲波檢測裝置對待測材料及實(shí)體實(shí)施無損檢測，檢測裝置為智能儀器，對超聲波進(jìn)行發(fā)射和接收，并對相關(guān)信號進(jìn)行采集、處理和顯示，了解實(shí)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況。

2)回彈法工作原理。

回彈法就是采用回彈儀進(jìn)行檢測的方法，其工作原理為：采用彈擊桿驅(qū)動重錘對混凝土的表面進(jìn)行彈擊，同時測定具體的回彈值。實(shí)際檢測時，應(yīng)充分考慮碳化作用造成的誤差，因?yàn)樘蓟饔脮黾訉?shí)體表面的硬度，但實(shí)質(zhì)強(qiáng)度并未提高。相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，碳化深度主要和混凝土齡期與所處環(huán)境情況有關(guān)。

3)超聲回彈法工作原理。

超聲回彈法主要根據(jù)從實(shí)體中透過的聲速值與能對實(shí)體表面硬度進(jìn)行綜合反映的回彈值，對實(shí)體抗壓強(qiáng)度進(jìn)行綜合檢測。通過對這兩項(xiàng)參數(shù)的參考，相較于以上兩個方法，主要具有以下明顯的優(yōu)勢：第一，由于超聲波可以穿透混凝土的內(nèi)部，除了可以直接反映實(shí)體彈性狀況，還可以檢查出內(nèi)部存在的缺陷，進(jìn)而對實(shí)體表面質(zhì)量作出準(zhǔn)確判斷；第二，在檢測的基礎(chǔ)上輔以相應(yīng)的試驗(yàn)，借助超聲回彈法構(gòu)建強(qiáng)度曲線，能為試驗(yàn)檢測及施工人員提供可靠的依據(jù)，同時保證試驗(yàn)檢測工作效率和檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 公路工程混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)要點(diǎn)——超聲回彈法

通過以上分析可以看出，超聲回彈法對保證公路工程混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性有重要作用，所以以該方法為例，對試驗(yàn)要點(diǎn)作如下分析。

3.1 試件試驗(yàn)

1)在兩條公路工程的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室中，制作混凝土試塊，并從中抽取齡期與強(qiáng)度均有所不同的試塊用于試驗(yàn)檢測，分組時，每個組別的試塊數(shù)量應(yīng)達(dá)到3塊以上。

2)對選取的試塊采用超聲回彈儀進(jìn)行試驗(yàn)檢測，具體的試驗(yàn)操作必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行和控制，保證操作的正確性與規(guī)范性[3]。

3)根據(jù)實(shí)測回彈值與聲速值，繪制試件強(qiáng)度回歸曲線，以此直觀表示出試件的強(qiáng)度。

3.2 試驗(yàn)要點(diǎn)

1)測試中所用回彈儀需要滿足以下要求：在水平彈擊過程中，應(yīng)在錘脫鉤時，沖擊能力達(dá)到2.207 J；當(dāng)錘和桿相撞時，拉簧要處在自由狀態(tài)，且檢定器上的指針應(yīng)處在“0”；在60±2硬度的鋼砧上，回彈儀率定值需保持在78～82范圍內(nèi)。

2)利用回彈儀進(jìn)行測試時，環(huán)境溫度不能超過-4 ℃～40 ℃。

3)在回彈測試過程中，回彈儀軸線應(yīng)一直與測試面保持垂直。現(xiàn)在側(cè)面沿水平方向?qū)嵤y試。若不具備這一條件，可在非水平的條件下進(jìn)行測試。

4)在測量回彈值時，需要在發(fā)射面與接收面分別彈擊8個點(diǎn)；在進(jìn)行單面平測時，應(yīng)在發(fā)射與接收點(diǎn)間彈擊16個點(diǎn)；各測點(diǎn)對應(yīng)的回彈值結(jié)果，應(yīng)精確至1.0。

5)測點(diǎn)的選擇必須保持均勻，但要注意不可在不均勻的位置布點(diǎn)。測點(diǎn)間距按不小于30 mm嚴(yán)格控制；同時，和其他關(guān)鍵部位的距離應(yīng)達(dá)到50 mm以上。在相同的測點(diǎn)上，僅能彈擊1次。

6)在測試過程中，如果回彈儀處在不水平的狀態(tài)，需對實(shí)測回彈結(jié)果實(shí)施角度修正，再對完成角度修正的結(jié)果實(shí)施必要的頂面或者是底面修正。

7)在超聲測試過程中，輻射面需要采用耦合劑和待測面保持良好耦合。

3.3 鉆芯驗(yàn)證

3.3.1基本要求

1)試驗(yàn)裝置、試件與過程都應(yīng)滿足以上要求。

2)試件的齡期必須達(dá)到28 d以上。

3)各測區(qū)應(yīng)逐個實(shí)施聲速值與回彈值的準(zhǔn)確測定，再將其代入標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行計算，確定推測的強(qiáng)度，同時確定兩者相對誤差。

4)當(dāng)芯樣實(shí)測強(qiáng)度在70 MPa以上時，若推測強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度大，則說明推測結(jié)果是準(zhǔn)確的，可不考慮相對誤差；若推測強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度小，則將實(shí)測結(jié)果記作70 MPa，同時考慮相對誤差。

3.3.2結(jié)果與分析

現(xiàn)場共取15處芯樣用于驗(yàn)證。通過對現(xiàn)場取芯結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)曲線預(yù)測結(jié)果的誤差分析，標(biāo)準(zhǔn)曲線對應(yīng)的相應(yīng)誤差在15.37%左右，由此可以看出，超聲回彈檢測結(jié)果比基于標(biāo)準(zhǔn)曲線推測的結(jié)果高。此次現(xiàn)場取芯驗(yàn)證得到的結(jié)果，其強(qiáng)度代表值為41.5 MPa～57.2 MPa，處在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍之內(nèi)，這可在很大程度上說明鉆芯驗(yàn)證結(jié)果有較好代表性[4]。

4 結(jié)語

超聲回彈檢測不僅操作方便，而且檢測結(jié)果準(zhǔn)確，對數(shù)量相對較大與大面積齡期較長的混凝土實(shí)體有重要作用，能滿足試驗(yàn)檢測基本要求。然而，在某些情況下這種檢測方法也不適用，比如高溫、過火與低溫，若必須在以上情況下采用超聲回彈進(jìn)行檢測，則應(yīng)建立相應(yīng)的測強(qiáng)曲線，保證檢測方法的適用性。