公路施工中混凝土的强度试验研究

张聪 山东利诚检测有限公司 朱晓鹏 山东鼎信路桥试验检测有限公司

混凝土作为公路施工中的主要材料结构，对公路的使用寿命以及建设质量都具有重要的影响。但是混凝土施工中涉及的构件比较多，通过眼睛观察和普通的检测方式无法保证混凝土检测信息的准确性和可靠性。需要相关人员采用先进的技术手段加强对混凝土强度试验。通过对混凝土实体强度现状的评定，获取混凝土强度相关数据，绘制成曲线，保证混凝土强度试验检测效率，为公路施工提供有效的质量保障。

一、公路施工中混凝土强度试验的作用

从我国公路施工的情况来看，为了保证工程施工质量，采用的混凝土一般为高强度和高性能的混凝土进行施工，能够加强对工程施工环境和条件的改善，满足公路的车辆行驶舒适性和耐久性需求，而且后期施工维护的费用有效降低。高强度、高性能混凝土施工是否能够达到施工标准还需要通过混凝土强度试验进行确定。结合高性能混凝土施工要求以及材料结构需要，加强对高性能混凝土公路结构稳定性的分析，保证混凝土施工的质量，优化公路工程体系结构，对社会的发展以及建筑整体的完善都具有重要作用[1]。

二、混凝土强度的影响因素

混凝土施工的程序比较复杂，涉及的材料多，任何环节和材料都可能对混凝土强度产生影响。为了保证混凝土强度的有效控制，需要先对相关影响因素进行分析，为提升混凝土强度提供参考，使公路施工中能够选择最合理的混凝土强度。通过大量试验研究发现，混凝土强度的因素主要为混凝土集料、水泥强度、水灰比三种因素。

（一）混凝土集料

混凝土中集料是混凝土的主要组成部分，在整个混凝土中占总体比例的70%左右，直接关系着混凝土的施工质量和效率。混凝土集料中包括粗集料和细集料两个不同的部分，二者的分界值为4.75毫米。集料的参数中包括集料的形状、级配、品种以及状态等不同的形式。集料强度一般比混凝土强度大，而且集料的承载能力也远远超出混凝土的强度。一般来说，集料颗粒中比较常见的形状有棱角和椭圆两种形状，如果其中混入的针状或者片状的集料比较多，会导致混凝土的耐久性受到影响。因此，在集料选择中需要合理选择和确定集料中各物质含量的配比。同时集料对混凝土强度的影响不仅体现在配比和颗粒大小方面，集料品种不同也会对混凝土强度产生一定的影响作用，比如混凝土的水灰比在0.4以下时，随着水灰比的增加，混凝土的强度会减弱[2]。因此在混凝土施工中，必须要加强对集料级配的重视。级配比较高的混凝土可以通过比较少的水量形成流动性强、泌水性小的混合料，能够保证混凝土的均匀性和密实性，提升混凝土强度。

（二）水泥强度

水泥是混凝土施工中的胶结材料，是混凝土中非常重要的组成部分，在混凝土中所占的比例也比较大，达到15%左右。水泥的强度对混凝土的强度起到决定性作用，如果混凝土其他条件都等同的情况下，水泥标号提升水泥的粘结力也会显著提升，混凝土的粘结度和强度更大。同时水泥的化学成分以及水泥的细腻度也会对水泥强度起到一定的影响作用。水泥化学成分组成不同以及熟料占比的差异，都会影响水泥的性质，因此可以结合这些特性调出不同的水泥形态。比如，C2S在水泥中的含量对硅酸盐水泥强度的影响非常大，该物质含量高的情况下，水泥早期硬化比较缓慢，但是后期强度提升快。

（三）水灰比

水灰比对混凝土强度的影响比较大，水灰比指的是混凝土拌合中加水量与材料的配比，二者配比不同在混凝土内部形成的孔隙率也会存在差别，使强度受到影响。孔隙率高的情况下会使混凝土内部结构的粘合性不强，导致强度降低。除了水灰比会对孔隙率产生影响之外，振捣情况也会影响混凝土内部的孔隙率结构[3]。

三、公路施工中混凝土强度试验技术分析

公路施工中混凝土是主要的施工材料，也是公路主体的主要承载结构，因此必须要加强对混凝土强度的控制。在混凝土施工开始前先对混凝土强度进行试验研究，通过不同条件的调配和完善，提升混凝土的试验检测效果和质量，保证混凝土强度满足施工要求。公路施工中混凝土强度试验技术总体来说可以分为无损试验检测技术和超声回弹检测技术两种方式，每种检测方式都具有各自的优缺点，接下来将对这两种方式进行具体分析。

（一）无损试验检测技术

混凝土施工中无损检测指的是不对检测物造成破坏进行检测的方式，检查的主要特点是保持物体本来形态和性能，不会对物体结构和组织形成损伤。并以此为基础通过光、电以及声磁等技术手段对物体表面和内部结构情况进行检测，主要利用物理、化学等学科知识对物体状态、缺陷以及位置和尺寸等进行检测。通过大量试验研究认为无损检测的主要优势体现在以下几个方面：1.无损检测可以保证检测试块的完整性，不会对内部结构产生影响，可以对试块进行反复检测，对实验室制作试块具有一定的优势，降低试验成本，减少试验规模；2.混凝土无损检测不能对混凝土试块的结构造成破坏，因此必须要从混凝土各个部位进行检测，才能够保证检测的准确性，而全方位的检测能够保证检测的全面性；3.混凝土无损检测过程中无法打破已有结构进行内部检测，因此必须要采用动态检测的方式，在完成一部分后立即进行检测，贯穿全程。在检测的过程中一旦发现某个步骤出现问题后能够及时进行补救，防止后期返工，有效控制施工成本。

（二）超声回弹综合检测技术

超声回弹综合检测技术形式是将超声检测与回弹检测结合的检测方式，实现对混凝土试块的表面和内部共同检测效果。其中超声检测应用的原理为利用超声的脉冲的传播实现检测目的，超声波在混凝土内部的传播会结合不同结构形成不同的波形图和数字信号，通过对这些资料的分析，能够获得混凝土强度分析图。回弹法指的是通过回弹仪的应用对混凝土进行检测，通过拨动弹击杆对混凝土结构弹击，然后根据回弹数值的读取，计算混凝土强度。在回弹值的测定中还需要注意到对混凝土表面碳化的考虑，防止出现测量误差。表面碳化会导致混凝土表面硬化，但是对混凝土表面强度提升没有影响。通过大量试验研究可知，混凝土硬化的测试有利于对混凝土构造物环境情况以及建筑物的造龄情况进行提现[4]。超声回弹的强度测定可以通过超声的穿透能力实现对混凝土内部结构的测试，利用超声的传播速度以及混凝土的回弹数值等完成检测，并通过检测得到相应的数值和曲线。而且在回弹值的测定中，可以利用声速值得到两个不同类别的参数，可以通过两种方式的对比以及内外检测结合获得更准确的测量结果。通过超声回弹检测技术的应用，可以对混凝土不同部位的强度结构情况进行综合评定，综合对比结果中可以准确找到混凝土内部结构的缺陷问题和表面结构情况，并通过超声回弹测强曲线的方式将测定结构直观的展现出来，保证混凝土强度测定效果。

四、公路施工中混凝土的强度试验应用

本文以某公路工地试验室的超声回弹综合法检测应用进行分析。从工地实验室中随机选择不同期龄和强度的试块进行试验，要求每种类型的试块都需要在3块以上。在检测的过程中必须要保证规范性，结合测试结构获得超声回弹值，然后绘制回归曲线。结合混凝土超声回弹综合测试法，具体的操作程序和注意事项如下，需要保证操作的规范性才能够使试验的测试更加准确。

（一）现场钻心

超声回弹综合法进行混凝土检测中，需要先做好对检测流程的规划，并做好对各种检测器材的检验，然后对混凝土试块进行检测，要求检测的钻心结构与期龄都需要达到28d以上。先进行回弹试验，对混凝土试块的表面强度进行测定，回弹检测完成后再通过超声检测对混凝土内部强度进行测定。结合超声检测与回弹检测的数值形成测强曲线，通过曲线的分析能够对混凝土各部位的强度情况进行准确判断，同时还可以结合误差分析的方式，保证测定结果的准确性。混凝土取芯测试中需要选择混凝土结构中受力比较小的位置，同时对于整个混凝土结构需要具有代表性，能够真实反映混凝土的强度情况。在取芯中还需要尽可能避免混凝土内部的主筋位置，保证取芯的科学性。

（二）现场取芯验证

某公路工程桥梁试验取芯的过程中，共取15个芯样试块进行检验，在测试的过程中测得的混凝土块抗压强度以及地区曲线推定值等达到标准C30与C40。技术人员可以通过获得数据进行误差计算，得到的误差值为6.39%。相对误差数值不高，可以确定超声波回弹综合法对混凝土强度预算的精确度比较高，已经超过国家预测精度值。在对该公路芯样强度验证中，强度值能够达到41.4到57.0MPa，符合该区域公路混凝土的强度范围。

（三）超声回弹法检测注意事项

公路混凝土超声回弹法检测中，混凝土的表面强度与碳化具有一定的关联性，同时碳化程度与混凝土龄期有关。因此在公路工程混凝土检测中需要注意对碳化程度的检测，消除测试误差，合理确定抗压强度。同时如果公路混凝土检测中发现混凝土存在内部缺陷的情况下，会导致混凝土表面差值较大，无法采用超声回弹检测的方式进行测定，防止出现危险。公路工程超声回弹法进行混凝土结构强度测量中，回弹仪必须要与测量线形成垂直的状态，然后进行缓慢加压，能够保证回弹法的检测结果和准确度。在读完数据之后需要及时复位。超声回弹法试验中在进行水平弹击的过程中需要采用在锤脱钩的方式进行弹击，最大冲击力可以差后果2J。在重锤与弹杆撞击时，需要保证拉簧的自由运行形式，同时检定器的指针需要保持在“0”的位置。如果钢砧的硬度为60左右的情况下，回弹仪的定值需要控制在78到82之间。在回弹仪的测试中，需要将温度控制在零下4摄氏度到40摄氏度。混凝土回弹测试中需要至少设置8个弹击点。每个弹击点都需要通过弹击的方式回弹值进行测试，回弹值测定数值需要精确到1.0.测点的选择中必须要保证分布的均匀性，同时不同测量点间的距离要达到25厘米以上，结构不均匀的位置不能设置弹点。在同一个弹测点上只能弹击1次。如果测试过程中发现回弹仪没有在水平的状态，需要及时修正回弹结构。通过角度修正后确定具体的测定数值，在修订中需要对顶面以及底面同时进行修复，保证修复后数值的精准性。在回弹仪的操作中，可以采用现代科学技术进行测量，防止回弹值在测量中出现误差。

五、结语

综上所述，公路施工中混凝土强度的影响作用比较大，因此公路施工前需要先做好混凝土强度试验工作。当前超声回弹综合检测法是应用比较广泛的检测方式，测量结果准确。经过大量试验研究以及在具体工程项目中的应用可知，该测量方式完全满足公路工程施工要求，测定的误差小，可以更精准的掌握混凝土的强度情况，对公路施工强度的测试和质量保障具有重要作用。